П.П.Диоды 1 страница

Прибор, имеющий 2 электрода и 1 pn переход.

Выпрямительный диод:

УГО: ВАХ:

VD Rн Iпр (мА)

А К

Uпр

Iпр 5

Uоб

А

Uоб(В) Uпр (В)

4

1

Электрический пробой 2

Тепловой пробой Iоб(мА)

4.При приложении Uпр< Езап, у нас pn переход исчезает не полностью до точки А и потому, через прибор протекает маленький прямой ток, неосновных зарядоносителей.

5.При приложении Uпр > Езап, pn переход исчезает, открыт. Прикладываем Rн для тока

Ез.сл. ≈0, 5 В (0<Uпр<3)В.

С ростом Iпр сверх допустимых значений выделяется тепло в приборе и, он может сгореть, поэтому величину Iпр ограничивают предельными значениями, Iпр (1:1000)А.

1.При работе диода, при приложении Uоб pn переход расширяется с ↑ Uоб → hpn↑ (закрыт), не пропускает основных зарядоносителей, а пропускает только неосновное количество неосновных зарядоносителей, обуславливаемое собственной электропроводностью полупроводников и составляет Iоб = (10^-3 – 10^-8)А.

Вентильный диод находится в непроводящем состоянии Uпроб≈1000В.

Если ↑Uобр сверх Uпроб, то возникает пробой закрытого pn перехода.

При плохом теплоотводе от pn перехода (перегрев) происходит тепловой пробой.

При хорошем теплоотводе на участке 2 (нашего графика) происходит электрический пробой (обратимый). Напряжение снижают и pn переход восстанавливается.

Электрический пробой:

1.Туннельный.

2.Лавинный.

1.Туннельный пробой(эффект Зенера):

Св.З

+ В.З. pn переход

При узком pn переходе, когда энергия электрона хватает, то происходит переход их Валентной Зоны в Свободную Зону.

2. Лавинный пробой(в широких рn переходах):

Св.З

рn-переход

+

- В.З.

Подобная ионизация газов возможна в широких pn переходах, в которых ширина соизмерима с длиной свободного просвета электрона (заряженной частицы). Электрон, попавший в такую зону, выполняет лавинную ионизацию молекул этого слоя.

Электрический пробой предшествует тепловому. Ограничительные параметры выпрямительного диода: Для нормальной работы:Iпр – допустимый, Uоб≤0,7Uпроб.

Стабилитрон и Стабистор:

УГО: ВАХ:

VD Iпр (мА)

D

Uпр(стабистор)

Стабистор

Uоб(стабилитрон)

С

Uоб(В) А 0,5В Uпр (В)

стабилитрон

В

Iоб(мА)

Назначение приборов для стабилизации напряжения:

Стабилитрон – стабилизируют большие напряжения(на участке А-В);

Стабисторы - стабилизируют маленькие напряжения (на участке С-D).

Применяются в устройствах стабилизации напряжения.

Варикапы

Называется полупроводниковый диод с электрически управляемой ёмкостью.

УГО:

VC

Uоб

Pn- переход между слоями с р и n проводимостью, рассматривают как диэлектрическую среду между двумя обкладками конденсатора.

3.Получение и свойства pn –перехода:

рn - переход

р - - + + n

- + - + + -

C=εS/δ

Где δ – ширина pn перехода.

Эффект Эрми: с ↑Uоб → δ↑ →с↓.

Фарад –Вольтерная характеристика:

С (пФ)

50 Cmax

40

30

Cmin

Uоб(В) -50 -40 -30 -20 -10 0

∆ U

К достоинствам относится:

Обеспечивает реактивно- ёмкостное сопротивление в составе интегральных схем.

Основным параметром является коэффициент по ёмкости:

Кс = ∆С/∆Uоб = 2-20

Cmax= 5- 50 пФ

Cmin= Cmax/10

Область применения:

1.В сенсорных переключателях.

2.При дистанционном управлении каких-то систем автоматического регулирования.(САР)

Фотодиоды:

УГО:

Ф

А К

Uоб(2)

Uвых=0(1)

1-ый режим, когда фотодиод работает без внешнего источника питания- называется режим фотогенератора, а прибор – фотоэлементом.

А К

Еф =(0,5-1)В

Принцип действия:

р- типа. pn n - типа

- + - - + - + +

- + - + +- +

+ -

При отсутствии светового потока, прибор работает как обычный выпрямительный диод, т.е. при приложении Uпрям, протекает большой прямой ток, pn- переход исчезает; при приложении Uобр pn- переход расширяется и ток становится равным нулю.

При поступлении светового потока, происходит дополнительная ионизация слоя р и n, т.е. валентные электроны, получившие энергию фотона, переходят из валентной зоны в проводимость, в результате во всех областях образовываются дополнительные дырки и электроны.

При наличии pn перехода, через него разрешено движение только неосновных зарядоносителей. В результате, дырки переходят в слой p (не основной для области n), а электроны (не основные для области p) переходят в слой n.

В области n избыток электронов, а в р избыток дырок. Возникает разность потенциалов, которая учитывается на электродах, как фотоэффект.

Область применения:

В качестве солнечных элементов в космических батареях (солнечная энергия в электрическую, для питания).

Но есть главный недостаток: маленький КПД: η =30 % (теоретическое), η=19% (практическое.).

2-ой режим работы фотодиода, когда к нему прикладывают Uобр:

ВАХ:

Iпр (мА)

Uоб(В) Uпр (В)

Ф=0

Ф1>0

Ф2>Ф1

Iоб(мА)

При отсутствии светового потока:

При Uобр и ростом, растёт движение неосновных зарядоносителей, т.е. ростёт обратный ток.

Область применения: в качестве различных датчиков размерных пареметров.

Светодид(излучаемый):

УГО:

SiC (красный)

GeP, GeAr (голубой)

А К

Uпр

Область применения: буквенная и цифровая индикация в часах, на шкалах приборов и т.д.

Классификация:

1.В видимой части спектра – светодиод.

2.В инфракрасной области света – ИК диод. Область применения: в качестве источников питания.

Оптроны (Оптопары):

Приборы, в которых в одном корпусе расположены и источник,и приёмник светового излучения.

А Оптопреобразователь.

Uвх=Uпр Uобр

К

Оптогенератор.

Uвх=Uпр Uобр

Достоинства:

1. Резкое изменение выходного сопротивления: Rвых=Rвх (10⁸ – 10⁹): высокая чувствительность.

2.Оптодиод имеет линейную резисторную характеристику, поэтому область применения для аналоговых устройств:

Rвых

U

Существуют транзисторные и тринисторные оптроны:

VЛ VГ Оптотронзистор.

Uпр

Uпр

Оптонтринистор.

VЛ VS

Главное достоинство оптронов, является то, что между источником и приёмником излучения, внутри оптрона, присутствует световой сигнал, т.е. с гальванической связью между входом и выходом. Такое устройство в интегральной электронике заменяет разделительный трансформатор.

Система обозначения полупроводниковых диодов:

Условные обозначения выпрямительного диода: ОСТ11336.919-81 устанавливают код:

2Д204В для маркировки П.П.диодов.

Первая цифра - 2(может быть и буква) – которая обозначает исходный материал, в частности: 1 -Г-Gе, 2К – кремний, 3 - А – арсенид галлия, 4 - И- соединения индия. Цифра на приборах, прошедших военную приёмку. Буквы, которые не прошли военную приёмку, ток годны в быту.

Вторая буква –Д, отображает функциональные значения полупроводниковых приборов. Например: Д-диод, Т- транзистор, С- Стабистор или стабилитрон.

Третья цифра -2 означает класс с параметрами элемента.

Четвёртая и пятоя цифры – 04 – номер разработки интегральной схемы (00-99).

Последняя буква –В квалификационная литература, обозначается русскими буквами алфавита, кроме: Ч,О,Ы,Щ,Ш,Ь,Ъ,Ы,Я.

Лекция № 4.

Транзисторы.

Классификация:

По принципу действия делятся на биполярные, в которых в процессе протекания тока участвует зарядоносители обоих знаков.

Униполярные (полевые), в которых при прохождении тока участвуют зарядоносители одного знака: или электроны, или дырки.

УГО:

(Одиночный прибор, всегда от р→n)

По p-n-p:

p К

Э р

n

Б

По n-p-n

n К

Э n

p

Б

Биполярные транзисторы:

Называется полупроводниковый прибор, имеющий 2pn перехода и 3 электрода- называется ЭБК (эмиттер, база, коллектор).

Эмиттер- электрод, через который из внешней цепи поступают зарядоносители.

База- средний слой между эмиттером и коллектором, конструктивно узкий: 1-10 мкМ, и потому обеднённый зарядоносителями.

Коллектор – электрод, через который зарядоносители уходят из прибора во внешнюю цепь.

Дата добавления: 2015-06-04