Фотодиод – имеет p-n-переход доступный действию света (излучения)

Стабилитрон – опорный диод

Варикап – это полупроводниковый не линейный, электрически управляемый конденсатор на основе p-n-перехода.

Туннельный диод выполняется на вырожденных полупроводниках, поэтому толщина p-n-перехода очень мала.

В результате, туннельный диод работает в диапазоне СВЧ

20)

1. Транзисторы – это полупроводниковые приборы имеющие в основном два p-n-перехода и три вывода и применяемые для усиления или генерации электрических колебаний.

Классификация транзисторов:

1) по исходному материалу:

- германиевый тр-р;

- кремниевый;

- индиевый;

- арсенид галлиевый.

2) по рассеиваемой мощности:

- маломощные;

- средней мощности;

- большой мощности.

3) по диапазону рабочих частот:

- низкочастотные;

- средней частоты;

- высокочастотные.

4) по технологии изготовления:

- сплавные (плавить);

- диффузионные;

- планарные;

- эпитаксиальные;

- конверсионные.

5) по принципу действия:

- биполярные транзисторы;

- полевые транзисторы;

- однопереходные транзисторы.

2) Б.Т. – это кристалл полупроводника с тремя областями, чередующийся примесной проводимостью и тремя выводами, применяемый для усиления или генерации электрических колебаний.

3)

уСТРОЙСТВО транзистора: При нагревании до 500⁰С индий (In) плавится, проникает в германий (Ge) и создает p-области. На рисунке 16 обозначены:

Э – эмиттер;

К – коллектор;

Б – база.

21) Принцип включения:

p-n переход база- эмиттер всегда включается в прямом направлении, база-коллектор в обратном.

Схема включения и работа

Рис.19

1) цепь б-э разомкнута (Iэ=0) следовательно Iк=Iк₀ – очень мал т.к. это ток обратного включения p-n-перехода.

2) цепь б-э замкнута (Iэ ≠0). Под действием источника Е1 дырки из эмиттера входят в базу и за счет диффузии доходят до коллекторного перехода, где мощное поле источника Е2 втягивает их в коллектор, создавая ток коллектора, поэтому Iэ=Iк+Iб, при чем Iб<<Iк – т.к. база мала по размерам, с малой концентрацией примеси.

Основное свойство Б.Т.

Ток эмиттера I_Э, а значит и Iк и Iб заметно зависит от напряжения Uб-э.

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α = 0.9 ÷ 0.999.

Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 ÷ 1000).

Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

22) Три схемы включения Б.Т.

Входная и выходная цепь имеет 2+2=4 вывода, а контактов у транзистора – 3, следовательно, один вывод при включении будет общим. Существует три схемы включения биполярного транзистора:

· схема включения БТ с общей базой (ОБ);

· схема включения БТ с общим коллектором (ОК);

· схема включения БТ с общим эмиттером (ОЭ).

Для всех схем включения:

Ток, проходящий через источник входного напряжения, называется входным током - Iвх, а ток, проходящий через Rн называется выходным током - Iвых.

Рассмотрим свойства схем включения.

1 Схема включения БТ с общей базой (ОБ)

Рисунок 20 – Схема с ОБ и распределение тока в ней

В схеме с ОБ:

1.1 Iвх=Iэ, Iвых=Iк. Iвх ≥ Iвых, следовательно схема с ОБ не усиливает ток;

1.2 Uвх≈Е1, Uвых≈Е2, при Е2>>E1, следовательно Uвых>>Uвх. Схема с ОБ заметно усиливает напряжение до 100 раз;

1.3 Iвх = Iэ – наибольший ток, следовательно входное сопротивление наименьшее в схеме с ОБ (до 100 Ом для маломощных транзисторов);

1.4 Два разных источника напряжения питания;

1.5 Хорошие температурные и частотные свойства (f_гр – наибольшая).

2 Схема включения БТ с общим коллектором (ОК)

Рисунок 21- Схема с ОК и распределение тока в ней

Схема с ОК:

2.1 Iвх=I_Б, Iвых=I_Э. Iвх <<Iвых, следовательно схема с заметно усиливает ток
до 100 раз.

2.2 Uвых ≤ Uвх т.к. Uвх через открытый p-n-переход Б-Э действует в нагрузке, схема с ОК повторяет напряжение на выходе.

2.3 В схеме с ОК Rвх наибольшее (до 10 кОм) т.к. ток входа идет через закрытый p-n переход Б-К.

2.4 Схему с ОК называют эмиттерный повторитель, т. к. нагрузка включается к эмиттеру и схема повторяет U_вх на выходе.

3 схема включения БТ с общим эмиттером (ОЭ)

+ -

Рис.22

Схема с ОЭ:

3.1 Iвх=Iб, Iвых=Iк, следовательно Iвых>>Iвх., значит: схема с ОЭ заметно усиливает ток до 100 раз;

3.2 Uвх ≈ Е1, Uвых ≈ Е2, следовательно, при Е2>>E1 → Uвых>>Uвх. Схема с ОЭ заметно усиливает напряжение до 100 раз;

3.3 Значит схема с ОЭ больше других усиливает мощность до 10000 раз, поэтому чаще других применяется в усилителях;

3.4 Можно обойтись одним источником питания.

Характеристики транзисторов

Характеристика любого прибора показывает связь двух или более параметров.

Для БТ различают два вида характеристик:

1) Входная характеристика I₁=f (U₁), при U₂=const,

для схемы с ОЭ:

Iб= f (U_бэ), при Uкэ=const – это зависимость тока базы от Uбэ при Uкэ постоянном.

U_КЭ≠0

Рис.23

При Uкэ≠0 в цепи базы проходит дополнительный ток I_Б0 за счет Е2, направленный против основного тока базы и уменьшающий его. Поэтому характеристика смещена в право.

2) Выходная характеристика.

I₂=f (U₂), при I₁=const

для схемы с ОЭ: Iк=f (Uкэ), при Iб – const

Пример выходной характеристики

Рис.24

Iк почти не зависит от напряжения к-э, т.к. это ток обратного включения p-n перехода. Iк заметно зависит от Iб.

На семействе выходных характеристик можно выделить три области, которые соответствуют определенному состоянию транзистора.

I – область отсечки – оба p-n перехода закрыты.

II – область насыщения – оба p-n перехода открыты.

III – активная область - p-n переход б-э открыт, б-к закрыт.

Параметры транзисторов

Система h параметров

1) h₁₁=∆U₁/∆I₁, при U₂ – const

h₁₁ – входное сопротивление (Rвх) [Ом],
для схемы с ОЭ: h_11оэ=∆Uбэ/∆Iб, при Uкэ= const

2) h₁₂=∆U₁/∆U₂, I₁-const - коэффициент обратной связи по напряжению,

Для схемы с ОЭ: h_12оэ=∆Uбэ/∆Uкэ, Iб=const

3) h₂₁=∆I₂/∆I₁, U₂-const - коэффициент передачи тока
(для ОБ h_21ОБ=α, для ОЭ h_21ОЭ = β),

Для схемы с ОЭ: h_21оэ=∆I_K/∆I_Б, U_КЭ=const

4) h₂₂=∆I₂/∆U_2, I₁-const - выходная проводимость транзистора, измеряется в [См] (сименс).

Для схемы с ОЭ: h_22оэ=∆I_K/∆U_КЭ, I_Б=const

Кроме h-параметров в справочниках указывают предельное, допустимое значение: Uбэ_мах, Uкэ_мах, Uкб_мах, Iб_мах, Iк_мах, I_{Э max}.

Наибольшая мощность рассеивания на коллекторе - P_{к мах}. – транзистор может рассеивать такую мощность не перегреваясь.

Граничная частота f_гр – это частота, при которой h_21оэ=1.

Обычно транзисторы используются на частоте 0,1*f_гр.

f_{гр ОБ} > f_{гр ОК} > f_{гр ОЭ}

₂₃₎ Одноперехо́дный транзи́стор (двухбазовый диод, ОПТ) — полупроводниковый прибор с тремя электродами и одним p-n переходом. Однопереходный транзистор принадлежит к семейству полупроводниковых приборов с вольт-амперной характеристикой, имеющей участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

24) Полевые транзисторы

Полевой, униполярный, канальный транзистор – это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлено движением основных носителей заряда в канале, управляемый электрическим полем затвора.

Принцип включения:

И-С включается так, что бы основные носители в канале двигались от И к С; p-n переход З-И всегда включается в обратном направлении.

Работа транзистора

В полевых транзисторах с управляющим переходом (ПТУП) для изменения проводимости канала используется эффект изменения ширины области пространственного заряда (ОПЗ) обратно смещенного перехода при изменении приложенного к нему напряжения затвора. На рисунке 25а показана конструкция n - канального транзистора, в котором для управления используется обратносмещенный p⁺n переход

Поскольку ОПЗ обладает высоким сопротивлением, то при увеличении ширины ОПЗ сечение канала уменьшается и его сопротивление возрастает. Самое низкое сопротивление канала и, соответственно, самый большой ток через него будет при нулевом напряжении на затворе (Uзи = 0), затем по мере увеличения ширины ОПЗ при возрастании Uзи и, соответственно, уменьшении сечения канала ток будет падать и при некотором напряжении отсечки Uотс канал полностью перекроется и ток через него перестанет возрастать. Соответствующие вольтамперные характеристики ПТУП приведены на рисунке 26.

Основное свойство:

Iст=Iк заметно зависит от Uз-и

Покажем эту зависимость на стоко-затворной характеристике

Виды и УГО

1) П.Т. с затвором в виде p-n перехода и каналом n -типа

Рис.27

2) П.Т. с затвором в виде p-n перехода и каналом p -типа

Рис.28

25) Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий три p-n-перехода и три вывода: анод (А), катод (К), управляющий электрод (Уэ).

Анод – это вывод крайней «p1»-области;

*Катод- это вывод крайней «n2»-области;

*Управляющий электрод- это вывод средней области.

+

Рис.40

Уэ

Принцип включения:

На аноде (А) плюс на катоде (К) минус – прямое включение (Uпр.); p-n-переход управляющего электрода (Уэ) включается в прямом направлении.

Дата добавления: 2015-06-04