1   2   3   4   5   6
Ім'я файлу: electron_techn.doc
Розширення: doc
Розмір: 3545кб.
Дата: 14.06.2022
скачати
§1.6 контакты металла с полупроводником
Физические явления в контакте металла с полупроводником определяются соотношением работ выхода электрона из металла и проводника. Если металл привести в соприкосновение с полупроводником, то электрон будет переходить из материала с меньшей работой выхода к материалу с большей работой выхода, что приведёт к возникновению контактной разности потенциалов.




(2) и (3) подчиняются законам Ома /омические контакты – такие контакты находят применение в полупроводниках для подведения металлических выводов к области полупроводника/. ВАХ (1) и (4) нелинейна и описываются уравнением Шокли. Переход (1)-(4) – переход Шотки. (1), (4) ведут себя подобно p-n-переходу. В переходе Шотки отсутствует диффузионная ёмкость. Переход Шотки будет более быстродействующим по сравнению с p-n-переходом.

Отличие ВАХ Шотки от p-n:

  1. Обратный ток перехода Шотки больше, чем у p-n-перехода

  2. Прямое падение напряжения на переходе Шотки на 0,2-0,4 В меньше

  3. ВАХ перехода Шотки подчиняется уравнению Шокли в очень широком диапазоне /с очень высокой точностью/ токов: 1мА – 10мА




Тема 2 – Полупроводниковые приборы
§2.1 полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор, содержащий один или несколько электрических переходов и 2 вывода для подключения к внешней цепи. В зависимости от функционального назначения различают:

  1. Выпрямительные диоды

  2. Лавинные диоды

  3. Выпрямительные столбы

  4. Выпрямительные блоки и сборки

  5. Универсальные и импульсные диоды

  6. Диоды с накоплением заряда

  7. Диодные матрицы и сборки

  8. Стабилитроны

  9. Стабисторы

  10. Ограничители напряжения

  11. Генераторы шума

  12. Варикапы

  13. Варакторы

  14. Туннельные диоды

  15. Обращённые диоды

  16. СВЧ-диоды

  17. Светоизлучающие диоды

  18. Излучающие диоды инфракрасного диапазона

  19. Фотодиоды

  20. И другие


[1] Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в однополярный.
Принцип работы выпрямительных диодов основан на использовании односторонней проводимости /вентильных свойств/ электрического перехода для преобразования переменного тока в однополярный пульсирующий.

Статические и динамические параметры, параметры электрического и эксплуатационного режимов.
К основным статическим параметрам относятся:

  1. прямое падение напряжения при заданном прямом токе

  2. постоянный обратный ток при заданном обратном напряжении


К основным динамическим параметрам относятся:

  1. - среднее за период значение выпрямленного тока

  2. - среднее значение прямого падения напряжения при заданном среднем значении прямого тока

  3. - среднее значение обратного тока при заданном значении обратного напряжения

  4. - среднее за период значение обратного напряжения

  5. - граничная частота, на которой выпрямительный ток диода уменьшается до установленного уровня


К параметрам электрического режима относятся:

  1. - дифференциальное сопротивление диода

  2. - ёмкость диода, включающая ёмкости электрического перехода и корпуса, если последний существует


Под предельно допустимыми эксплуатационными режимами работы диодов подразумеваются такие режимы, которые обеспечивают с заданной надёжностью работу приборов в течение оговоренного техническими условиями срока службы.
К параметрам эксплуатационных режимов относятся:

  1. - максимальное значение выпрямленного тока

  2. - максимальное значение допустимого обратного напряжения

  3. - максимальная допустимая мощность

  4. - минимальная температура окружающей среды для работы диода

  5. - максимальная температура окружающей среды для работы диода



Выпрямительные диоды делятся на:

  1. Силовые /низкочастотные/ /для использования в выпрямителях =50кГц/

    1. Диоды малой мощности : < 300мА

    2. Диоды средней мощности: 300мА < < 10А

    3. Диоды большой мощности: 10А <

  2. М аломощные /высокочастотные/ /для применения в разного рода детекторах =10 100МГц/


Такой выпрямитель называется однополупериодным. Конденсатор может выполнять функцию сглаживания.

Выпрямитель, пропускающий 2 периода, называется двуполупериодным выпрямителем.



При одинаковой C пульсация будет меньше, чем в однополупериодном.



Выпрямительные диоды широко применяют в источниках питания, ограничителях выбросов напряжений. Наибольшее использование нашли кремниевые, германиевые диоды, диоды с барьером Шотки, а в аппаратуре специального назначения и измерительной аппаратуре, работающей в условиях высокой температуры окружающей среды,- селеновые и титановые выпрямители.
[2] Лавинные диоды – это разновидность выпрямительных диодов /нормируется напряжение лавинного пробоя/. Может использоваться в цепях защиты от перенапряжения.
[ 3] Выпрямительные столбы – это совокупность выпрямительных диодов, включённых последовательно и собранных в единую конструкцию с двумя выводами, используется в высоковольтных выпрямителях.

[4] Выпрямительные блоки и сборки – содержат несколько диодов, электрически независимых или соединённых в виде однофазного или трёхфазного моста. Позволяют упростить монтаж и уменьшить габариты аппаратуры.
[5] Универсальные и импульсные диоды отличаются от выпрямительных диодов более высоким быстродействием и большими значениями импульсных токов, имеют другую систему параметров.
[ 6] Диоды с накоплением заряда /ДНЗ/ – разновидность импульсных диодов, малое время обратного восстановления. Это достигается неравномерным легированием базы.


[7] Диодные матрицы и сборки – представляют собой интегрированные в одном корпусе или кристалле универсальные и импульсные диоды /диоды соединяются в виде микросхем/. Могут быть соединены между собой или изолированы.




[8] Стабилитрон - полупроводниковый прибор, в котором для стабилизации напряжения используется слабая зависимость напряжения лавинного /или туннельного/ пробоя от обратного тока через переход.
Параметры стабилитрона:

  1. Напряжение стабилизации при заданном токе стабилизации

  2. Дифференциальное сопротивление стабилитрона при заданном токе стабилизации

  3. Температурный коэффициент напряжения стабилизации При напряжении 6,3В , при большом напряжении преобладает лавинный пробой / /, при меньших напряжениях – туннельный пробой / /.



Для уменьшения температурного коэффициента стабилизации разработаны прецизионные стабилитроны.




В них включены один или несколько прямосмещённых p-n-переходов. Количество диодов зависит от напряжения стабилизации / В/.

Импульсный стабилитрон от обычных стабилитронов отличается повышенным быстродействием и применяется для стабилизации амплитуды импульсов.
Д вухсторонний стабилитрон – два импульсных стабилитрона, включённых встречно. Стабилитроны обычно одинаковы, что приводит к симметричной ВАХ. Используются в двухсторонних ограничителях импульсов.



[9] Стабистор – один или несколько последовательно включённых диодов, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ.

КС107, КС113, КС119, D220С – Стабисторы

D-220 – Импульсные диоды
[ 10] Ограничитель напряжения – полупроводниковый диод, работающий в режиме туннельного или лавинного пробоя, предназначен для защиты электрических цепей от перенапряжения. От обычных стабилитронов отличается высоким быстродействием и большими допускаемыми импульсными токами. Используется в промышленной электронике. В, быстродействие измеряется пикосекундами.
[ 11] Генератор шума – это стабилитрон, работающий на грани пробоя. Напряжение пробоя стабилитрона в этом режиме нестабильно кроме постоянного напряжения генерируется шумовое напряжение. Спектр шума равномерен до частоты 3,5 МГц.
[ 12] Варикап – нелинейный конденсатор на основе p-n-переходов, барьерная ёмкость которого перестраивается с изменением напряжения на нём.
К оэффициент перекрытия по ёмкости:

,

[13] Варактор – варикап, используемый в умножителях частоты /силовой варикап/. Используется в радиопередатчиках, там где стоит задача генерировать сигналы большой мощности.
[ 14] Туннельный диод – полупроводниковый прибор на основе p-n-перехода, образованного вырожденными полупроводниками. В этих диодах туннельный эффект проявляется уже при небольших положительных напряжениях на p-n-переходах.

Т уннельный диод – СВЧ прибор, который работает в сантиметровом диапазоне волн / см/. Туннельные диоды относятся к негатронам /имеют участок с отрицательным сопротивлением/ n-типа.




[ 15] Обращённый диод отличается от туннельных диодов меньшей концентрацией примесей в p- и n-областях. Туннельный эффект проявляется только при обратном напряжении.

Отсутствует диффузионная ёмкость.

Работают до частоты 50ГГц.

Используется при построении смесителей.

[16] СВЧ-диоды предназначены для работы в сантиметровом и дециметровом диапазоне волн. В зависимости от выполняемой функции делятся на:

  1. Смесительные

  2. Д етекторные

  3. Параметрические

  4. Ограничительные, переключателиные

  5. Умножительные и настроечные

  6. Генераторные:

    1. Лавинно-пролётные диоды /ЛПД/

    2. Диоды Ганна


Предназначены для встраивания в волноводы.
[17] Светоизлучающие диоды и Излучающие диоды инфракрасного диапазона предназначены для преобразования элементарной энергии в энергию некогерентного излучения в соответствующем диапазоне волн. Излучение возникает при рекомбинации неосновных носителей в базе прямосмещённого p-n-перехода с шириной запрещённой зоны > 1,8эВ.
[18] Фотодиод предназначен для преобразования энергии световой или инфракрасного излучения в электрическую энергию. Используется в различных датчиках и оптронах.

§2.2 биполярные транзисторы: устройство и принцип действия
Биполярный транзистор – система двух взаимодействующих p-n-переходов. В биполярном транзисторе физические процессы определяются носителями обоих знаков. В зависимости от чередования p- и n- областей различают npn /обратные/ и pnp /прямые/ транзисторы.

В реальных конструкциях одна из крайних областей имеет большую степень легирования и меньшую площадь, её называют эмиттером. Другую крайнюю область называют коллектором, а среднюю – базой. Переход, образованный эмиттером и базой называют эмиттерным переходом, а переход, образованный коллектором и базой – коллекторным переходом. Взаимодействие p-n-переходов обеспечивается выбором толщины базы. База должна быть достаточно тонкой /толщина базы должна быть много меньше длины диффузии неосновных носителей в базе/.


e- из Э1 инжектируются в Б1

,где

<1 - статический коэффициент передачи тока эмиттера

- обратный ток коллекторного перехода

Существует множество технологий производства транзисторов.
[1] Сплавной транзистор



Sk => больше носителей инжектируются в коллектор

[2] Эпитаксиально-планарный транзистор






Окислении /вскрытие окна меньшего размера/



П олучили npn-транзистор




[3] Скрабирование – разрезание


Условно графически обозначается:



§2.3 Транзистор, как усилитель напряжения и мощности



; ;


; ;
Транзистор обладает способностью усиливать электрические сигналы.


1   2   3   4   5   6

скачати

© Усі права захищені
написати до нас