Un diodo semiconductor es un diodo no lineal. dispositivo electronico con dos salidas. Dependiendo de la estructura interna, el tipo, la cantidad y el nivel de dopaje de los elementos internos del diodo y las características corriente-voltaje, las propiedades de los diodos semiconductores varían.

Diodo rectificador encendido base pn transición La base del diodo rectificador es una unión convencional de huecos de electrones; la característica corriente-voltaje de dicho diodo tiene una no linealidad pronunciada. En polarización directa, la corriente del diodo es de inyección, de gran magnitud y representa el componente de difusión de la corriente portadora mayoritaria. Cuando tiene polarización inversa, la corriente del diodo es de magnitud pequeña y representa el componente de deriva de la corriente del portador minoritario. En el estado de equilibrio, la corriente total debida a las corrientes de difusión y deriva de electrones y huecos es cero. Arroz. Parámetros de un diodo semiconductor: a) característica corriente-voltaje; b) el diseño de la carcasa característica corriente-tensión se describe mediante la ecuación

Rectificación en un diodo Una de las principales propiedades de un diodo semiconductor basada en Unión PN Hay una marcada asimetría de la característica corriente-voltaje: alta conductividad con polarización directa y baja con polarización inversa. Esta propiedad del diodo se utiliza en diodos rectificadores. La figura muestra un diagrama que ilustra la rectificación de corriente alterna en un diodo. - Coeficiente de rectificación de un diodo ideal basado en una unión p-n.

Resistencia característica Hay dos tipos de resistencia característica de los diodos: resistencia diferencial rD y resistencia de corriente continua RD. La resistencia diferencial se define como resistencia CC. En la sección directa de la característica corriente-tensión, la resistencia CC es mayor que la resistencia diferencial RD > rD, y en la sección inversa es menor que RD rD, y en la sección inversa es menos que RD

Diodos Zener Un diodo Zener es un diodo semiconductor, cuya característica voltamperio tiene una región de fuerte dependencia de la corriente con respecto al voltaje en la sección inversa de la característica voltamperio. La característica corriente-voltaje del diodo Zener tiene la forma que se muestra en la figura: cuando se alcanza el voltaje en el diodo Zener, llamado voltaje de estabilización Ustab, la corriente a través del diodo Zener aumenta bruscamente. La resistencia diferencial Rdiff de un diodo zener ideal en esta sección de la característica corriente-tensión tiende a 0; en dispositivos reales, el valor de Rdif es: Rdif 2 50 Ohm.

El objetivo principal de un diodo zener es estabilizar el voltaje a través de la carga cuando cambia el voltaje en el circuito externo. En este sentido, se conecta una resistencia de carga en serie con el diodo Zener, amortiguando el cambio de voltaje externo. Por lo tanto, un diodo zener también se denomina diodo de referencia. El voltaje de estabilización Ustab depende de un mecanismo físico que provoca una fuerte dependencia de la corriente del voltaje. Hay dos mecanismos físicos responsables de esta dependencia de la corriente del voltaje: la avalancha y la ruptura del túnel de la unión pn. Para los diodos Zener con mecanismo de ruptura de túnel, el voltaje de estabilización Ustab es pequeño y asciende a menos de 5 voltios: Ustab 8 V.

Varicaps Varicap es un diodo semiconductor cuyo funcionamiento se basa en la dependencia de la barrera. capacidades p-n transición del voltaje inverso. Los varicaps se utilizan como elementos con capacitancia controlada eléctricamente en circuitos para sintonizar la frecuencia de un circuito oscilatorio, dividir y multiplicar frecuencias, modulación de frecuencia, desfasadores controlados, etc. En ausencia de voltaje externo, existe una barrera de potencial y un campo eléctrico interno. en la unión p-n. Si se aplica voltaje inverso al diodo, la altura de esta barrera potencial aumentará. El voltaje inverso externo repele los electrones más profundamente hacia la región n, lo que resulta en una expansión de la región de agotamiento. áreas pn transición, que se puede representar como el condensador plano más simple, en el que las placas son los límites de la región. En este caso, de acuerdo con la fórmula para la capacitancia de un capacitor plano, al aumentar la distancia entre las placas (causado por un aumento en el valor del voltaje inverso), la capacitancia de la unión p-n disminuirá. Esta reducción está limitada únicamente por el espesor de la base, más allá del cual la transición no puede expandirse. Una vez que se alcanza este mínimo, la capacitancia no cambia al aumentar el voltaje inverso.

En un semiconductor de tipo n+, todos los estados de la banda de conducción hasta el nivel de Fermi están ocupados por electrones, y en un semiconductor de tipo p+, por huecos. Diagrama de bandas de una unión p+ n+ formada por dos semiconductores degenerados: Calculemos el ancho geométrico de la unión p+ n degenerada. Supondremos que en este caso se conserva la asimetría de la unión pn (p+ es una región más fuertemente dopada). Entonces el ancho de la transición p+ n+ es pequeño: estimaremos la longitud de onda de De Broglie del electrón a partir de relaciones simples:

Por tanto, la anchura geométrica de la transición p+ n+ resulta ser comparable a la longitud de onda de De Broglie del electrón. En este caso, en la unión p+ n+ degenerada se puede esperar la manifestación mecánica cuántica efectos, uno de los cuales es el túnel a través de una barrera potencial. Con una barrera estrecha, la probabilidad de que el túnel se filtre a través de la barrera es distinta de cero. Un diodo inverso es un diodo túnel sin una sección de resistencia diferencial negativa. La alta no linealidad de la característica corriente-voltaje a voltajes bajos cercanos a cero (del orden de microvoltios) permite que este diodo se utilice para la detección. señales débiles en el rango de microondas. Característica voltamperio de un diodo invertido de germanio a) característica corriente-voltaje total; b) sección inversa de la característica corriente-tensión a diferentes temperaturas

Rectificadores de diodos Larionov A. N. Rectificador trifásico en tres medios puentes. Los diodos se utilizan ampliamente para convertir corriente alterna en corriente continua (más precisamente, en corriente pulsante unidireccional). Un rectificador de diodos o puente de diodos (es decir, 4 diodos para un circuito monofásico (6 para un circuito trifásico de medio puente o 12 para un circuito trifásico de puente completo), interconectados en un circuito) es el principal Componente de fuentes de alimentación para casi todos los dispositivos electrónicos. En los generadores de automóviles se utiliza un rectificador de diodos trifásico según el circuito de A. N. Larionov en tres semipuentes paralelos, que convierte la corriente alterna trifásica del generador en corriente continua de la red de a bordo del vehículo. El uso de un generador de corriente alterna en combinación con un rectificador de diodo en lugar de un generador de corriente continua con un conjunto de conmutador de escobillas ha permitido reducir significativamente el tamaño del alternador de un automóvil y aumentar su confiabilidad. Algunos dispositivos rectificadores todavía utilizan rectificadores de selenio. Esto se debe a la peculiaridad de estos rectificadores de que cuando se excede la corriente máxima permitida, el selenio se quema (en secciones), lo que no conduce (hasta cierto punto) ni a una pérdida de propiedades rectificadoras ni a un cortocircuito: avería. Los rectificadores de alto voltaje utilizan columnas de alto voltaje de selenio de varios rectificadores de selenio conectados en serie y columnas de alto voltaje de silicio de varios diodos de silicio conectados en serie. Detectores de diodos Los diodos, en combinación con condensadores, se utilizan para aislar la modulación de baja frecuencia de señales de radio de amplitud modulada u otras señales moduladas. Los detectores de diodos se utilizan en casi todos los dispositivos receptores de radio [fuente no especificada 180 días]: radios, televisores, etc. Se utiliza la porción cuadrática de la característica corriente-voltaje del diodo. Protección de diodos Los diodos también se utilizan para proteger varios dispositivos contra polaridades de conmutación incorrectas, etc. Existe un esquema de protección de diodos bien conocido para circuitos de CC con inductancias contra sobretensiones cuando se corta la alimentación. El diodo está conectado en paralelo con la bobina de modo que en el estado de "funcionamiento" el diodo esté cerrado. En este caso, si apaga abruptamente el conjunto, surgirá una corriente a través del diodo y la intensidad de la corriente disminuirá lentamente (la fem inducida será igual a la caída de voltaje a través del diodo) y no habrá un voltaje potente. sobretensión que provoca chispas en los contactos y semiconductores quemados. Interruptores de diodo Se utilizan para conmutar señales de alta frecuencia. El control se realiza mediante corriente continua, la señal de RF y de control se separan mediante condensadores e inductores. Protección contra chispas de diodos Esto no agota el uso de diodos en electrónica, pero otros circuitos, por regla general, son muy especializados. Los diodos especiales tienen un campo de aplicación completamente diferente, por lo que se discutirán en artículos separados.

Presentación sobre el tema: “Diodos semiconductores” Completado por: Barmin R.A. Gelzin es decir. Un diodo semiconductor es un dispositivo electrónico no lineal con dos terminales. Dependiendo de la estructura interna, el tipo, la cantidad y el nivel de dopaje de los elementos internos del diodo y las características corriente-voltaje, las propiedades de los diodos semiconductores varían. Consideraremos los siguientes tipos de diodos: diodos rectificadores basados ​​en unión pn, diodos zener, varicaps, diodos de túnel y diodos inversos. J J s (e VG 1) Diodo rectificador basado en la unión p-n La base del diodo rectificador es una unión de huecos de electrones ordinaria, la característica corriente-voltaje de dicho diodo tiene una no linealidad pronunciada. En polarización directa, la corriente del diodo es de inyección, de gran magnitud y representa el componente de difusión de la corriente portadora mayoritaria. Cuando tiene polarización inversa, la corriente del diodo es de magnitud pequeña y representa el componente de deriva de la corriente del portador minoritario. En el estado de equilibrio, la corriente total debida a las corrientes de difusión y deriva de electrones y huecos es cero. Arroz. Parámetros de un diodo semiconductor: a) característica corriente-voltaje; b) el diseño de la carcasa característica corriente-voltaje se describe mediante la ecuación J J s (e VG 1) Rectificación en un diodo Una de las principales propiedades de un diodo semiconductor basado en una unión p-n es la marcada asimetría de la corriente-voltaje Característica: alta conductividad con polarización directa y baja con polarización inversa. Esta propiedad del diodo se utiliza en diodos rectificadores. La figura muestra un diagrama que ilustra la rectificación de corriente alterna en un diodo. - Coeficiente de rectificación de un diodo ideal basado en una unión p-n. Resistencia característica Hay dos tipos de resistencia característica de los diodos: resistencia diferencial rD y resistencia de corriente continua RD. La resistencia diferencial se define como resistencia CC RD U I U I 0 (e U 1) En la sección directa de la característica corriente-tensión, la resistencia CC es mayor que la resistencia diferencial RD > rD, y en la sección inversa es menor que RD< rD. Стабилитроны Стабилитрон - это полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке вольт-амперной характеристики. ВАХ стабилитрона имеет вид, представленный на рисунке При достижении напряжения на стабилитроне, называемого напряжением стабилизации Uстаб, ток через стабилитрон резко возрастает. Дифференциальное сопротивление Rдиф идеального стабилитрона на этом участке ВАХ стремится к 0, в реальных приборах величина Rдиф составляет значение: Rдиф 250 Ом. Основное назначение стабилитрона – стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи. В связи с этим последовательно со стабилитроном включают нагрузочное сопротивление, демпфирующее изменение внешнего напряжения. Поэтому стабилитрон называют также опорным диодом. Напряжение стабилизации Uстаб зависит от физического механизма, обуславливающего резкую зависимость тока от напряжения. Различают два физических механизма, ответственных за такую зависимость тока от напряжения, – лавинный и туннельный пробой p-n перехода. Для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя напряжение стабилизации Uстаб невелико и составляет величину менее 5 вольт: Uстаб < 5 В. Для стабилитронов с лавинным механизмом пробоя напряжение стабилизации обычно имеет большие значения и составляет величину более 8 вольт: Uстаб > 8 V. Varicaps Varicap es un diodo semiconductor, cuyo funcionamiento se basa en la dependencia de la capacitancia de barrera de la unión p-n del voltaje inverso. Los varicaps se utilizan como elementos con capacitancia controlada eléctricamente en circuitos para sintonizar la frecuencia de un circuito oscilatorio, dividir y multiplicar frecuencias, modulación de frecuencia, desfasadores controlados, etc. En ausencia de voltaje externo, existe una barrera de potencial y un campo eléctrico interno. en la unión p-n. Si se aplica voltaje inverso al diodo, la altura de esta barrera potencial aumentará. Un voltaje inverso externo empuja a los electrones más profundamente hacia la región, lo que resulta en una expansión de la región empobrecida de la unión pn, que puede considerarse como un simple capacitor plano en el que las placas son los límites de la región. En este caso, de acuerdo con la fórmula para la capacitancia de un capacitor plano, al aumentar la distancia entre las placas (causado por un aumento en el valor del voltaje inverso), la capacitancia de la unión p-n disminuirá. Esta reducción está limitada únicamente por el espesor de la base, más allá del cual la transición no puede expandirse. Una vez que se alcanza este mínimo, la capacitancia no cambia al aumentar el voltaje inverso. Un diodo túnel es un diodo semiconductor basado en una unión p+-n+ con zonas fuertemente dopadas, en cuya sección directa de la característica corriente-tensión se observa una dependencia en forma de n de la corriente con respecto a la tensión. En un semiconductor de tipo n+, todos los estados de la banda de conducción hasta el nivel de Fermi están ocupados por electrones, y en un semiconductor de tipo p+, por huecos. Diagrama de bandas de una unión p+-n+ formada por dos semiconductores degenerados: Calculemos el ancho geométrico de la unión p-n degenerada. Supondremos que en este caso se conserva la asimetría de la unión p-n (p+ es una región más fuertemente dopada). Entonces el ancho de la transición p+-n+ es pequeño: 2 s 0 2 0 W 2 s 0 E g qN D 2 1 10 qN D 12 1.6 10 19 1 6 ~ 10 см ~ 100 Å Estimemos la longitud de onda de De Broglie de el electrón a partir de relaciones simples: E 2 2 2 2m 2 kT ; 2 mkT h 2 1 h 2 mkT 2 9.1 10 31 1. 38 10 6. 3 10 34 23 300 ~ 140 Å Por lo tanto, el ancho geométrico de la transición p+-n+ resulta ser comparable a la longitud de onda de De Broglie del electrón . En este caso, en una unión p+-n+ degenerada se puede esperar la manifestación de efectos de la mecánica cuántica, uno de los cuales es el túnel a través de una barrera de potencial. Con una barrera estrecha, la probabilidad de que el túnel se filtre a través de la barrera es distinta de cero. Un diodo inverso es un diodo túnel sin una sección de resistencia diferencial negativa. La alta no linealidad de la característica corriente-voltaje a voltajes bajos cercanos a cero (del orden de microvoltios) permite que este diodo se utilice para detectar señales débiles en el rango de microondas. Característica corriente-voltaje de un diodo inverso de germanio a) característica corriente-voltaje total; b) sección inversa de la característica corriente-tensión a diferentes temperaturas

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Presentación sobre el tema: Diodo

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Diodo de túnel. El primer trabajo que confirmó la realidad de la creación de dispositivos de túnel estuvo dedicado al diodo de túnel, también llamado diodo Esaki, y fue publicado por L. Esaki en 1958. Esaki, en el proceso de estudiar la emisión de campo interno en una unión p-n de germanio degenerada, descubrió una característica corriente-voltaje “anómala”: la resistencia diferencial en una de las secciones de la característica era negativa. Explicó este efecto utilizando el concepto de túnel mecánico cuántico y al mismo tiempo obtuvo una concordancia aceptable entre los resultados teóricos y experimentales.

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Diodo de túnel. Un diodo túnel es un diodo semiconductor basado en una unión p+-n+ con regiones fuertemente dopadas, en cuya porción directa de la característica corriente-tensión se observa una dependencia en forma de n de la corriente con respecto a la tensión. Como es sabido, en los semiconductores con una alta concentración de impurezas se forman bandas de energía de impurezas. En los semiconductores n, dicha banda se superpone con la banda de conducción y en los semiconductores p, con la banda de valencia. Como resultado, el nivel de Fermi en los semiconductores n con una alta concentración de impurezas se encuentra por encima del nivel Ec y en los semiconductores p por debajo del nivel Ev. De este modo, dentro del intervalo de energía DE=Ev-Ec, cualquier nivel de energía en la banda de conducción del semiconductor n puede corresponder al mismo nivel de energía detrás de la barrera de potencial, es decir, en la banda de valencia de un semiconductor p.

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Diodo de túnel. Por lo tanto, las partículas en semiconductores n y p con estados de energía dentro del intervalo DE están separadas por una estrecha barrera de potencial. En la banda de valencia de un semiconductor p y en la banda de conducción de un semiconductor n, algunos de los estados de energía en el rango DE están libres. En consecuencia, a través de una barrera de potencial tan estrecha, a ambos lados de la cual hay niveles de energía desocupados, es posible el movimiento de túneles de partículas. Al acercarse a la barrera, las partículas se reflejan y en la mayoría de los casos regresan, pero aún existe la probabilidad de detectar una partícula detrás de la barrera; como resultado de la transición del túnel, la densidad de corriente del túnel j t0 también es distinta de cero. Calculemos el ancho geométrico de la unión p-n degenerada. Supondremos que en este caso se conserva la asimetría de la unión p-n (p+ es una región más fuertemente dopada). Entonces el ancho de la transición p+-n+ es pequeño: estimaremos la longitud de onda de De Broglie del electrón a partir de relaciones simples:

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Diodo de túnel. La anchura geométrica de la transición p+-n+ resulta ser comparable a la longitud de onda de De Broglie del electrón. En este caso, en una unión p+-n+ degenerada se puede esperar la manifestación de efectos de la mecánica cuántica, uno de los cuales es el túnel a través de una barrera de potencial. ¡¡¡Con una barrera estrecha, la probabilidad de filtración del túnel a través de la barrera es distinta de cero!!!

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Diodo de túnel. Corrientes en un diodo túnel. En equilibrio, la corriente total a través de la unión es cero. Cuando se aplica un voltaje a la unión, los electrones pueden hacer un túnel desde la banda de valencia a la banda de conducción o viceversa. Para que fluya la corriente de túnel, se deben cumplir las siguientes condiciones: 1) los estados de energía en el lado de la transición desde el cual se debe llenar el túnel de electrones; 2) en el otro lado de la transición, los estados energéticos con la misma energía deben estar vacíos; 3) la altura y el ancho de la barrera potencial deben ser lo suficientemente pequeños como para que haya una probabilidad finita de construcción de túneles; 4) se debe conservar el cuasi-momento. Diodo de túnel.swf

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Diodo de túnel. Como parámetros se utilizan tensiones y corrientes que caracterizan puntos especiales de la característica corriente-tensión. La corriente máxima corresponde a la característica máxima de corriente-tensión en la zona del efecto túnel. El voltaje Up corresponde a la corriente Ip. Las corrientes de valle Iв y Uв caracterizan la característica corriente-tensión en la región del mínimo de corriente. El voltaje de la solución Upp corresponde al valor actual Iп en la rama de difusión de la característica. La sección descendente de la dependencia I=f(U) se caracteriza por una resistencia diferencial negativa rД= -dU/dI, cuyo valor se puede determinar con cierto error mediante la fórmula

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Diodos invertidos. Consideremos el caso en el que la energía de Fermi en semiconductores de electrones y huecos coincide o está a una distancia de ± kT/q desde la parte inferior de la banda de conducción o la parte superior de la banda de valencia. En este caso, las características corriente-voltaje de dicho diodo con polarización inversa serán exactamente las mismas que las de un diodo túnel, es decir, a medida que aumenta el voltaje inverso, habrá un rápido aumento en la corriente inversa. En cuanto a la corriente bajo polarización directa, el componente túnel de la característica corriente-voltaje estará completamente ausente debido al hecho de que no hay estados completamente llenos en la banda de conducción. Por lo tanto, cuando se polarizan directamente dichos diodos a voltajes mayores o iguales a la mitad de la banda prohibida, no habrá corriente. Desde el punto de vista de un diodo rectificador, la característica corriente-voltaje de dicho diodo será inversa, es decir, habrá una conductividad alta con polarización inversa y baja con polarización directa. En este sentido, los diodos túnel de este tipo se denominan diodos inversos. Por tanto, un diodo inverso es un diodo túnel sin sección con resistencia diferencial negativa. La alta no linealidad de la característica corriente-voltaje a voltajes bajos cercanos a cero (del orden de microvoltios) permite que este diodo se utilice para detectar señales débiles en el rango de microondas.

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Procesos transitorios. Con cambios rápidos de voltaje a través de un diodo semiconductor basado pn regular transición, el valor de corriente a través del diodo correspondiente a la característica estática de corriente-voltaje no se establece inmediatamente. El proceso de establecimiento de corriente durante tales conmutaciones suele denominarse proceso transitorio. Los procesos transitorios en diodos semiconductores están asociados con la acumulación de portadores minoritarios en la base del diodo cuando se enciende directamente y su reabsorción en la base con un cambio rápido en la polaridad del voltaje en el diodo. Dado que no hay campo eléctrico en la base de un diodo convencional, el movimiento de los portadores minoritarios en la base está determinado por las leyes de difusión y ocurre con relativa lentitud. Como resultado, la cinética de acumulación de portadores en la base y su reabsorción afectan las propiedades dinámicas de los diodos en el modo de conmutación. Consideremos los cambios en la corriente I cuando el diodo cambia del voltaje directo U al voltaje inverso.

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Procesos transitorios. En el caso estacionario, el valor de la corriente en el diodo se describe mediante la ecuación: Una vez finalizados los procesos transitorios, el valor de la corriente en el diodo será igual a J0. Consideremos la cinética del proceso de transición, es decir, el cambio p-n actual transición al cambiar de voltaje directo a inverso. Cuando un diodo tiene polarización directa basándose en una unión pn asimétrica, se inyectan agujeros de desequilibrio en la base del diodo. Se describe el cambio en el tiempo y el espacio de los agujeros inyectados en desequilibrio en la base. ecuación de continuidad:

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Procesos transitorios. En el momento t = 0, la distribución de portadores inyectados en la base se determina a partir de la ecuación de difusión y tiene la forma: De provisiones generales Está claro que en el momento en que el voltaje en el diodo cambia de directo a inverso, el valor de la corriente inversa será significativamente mayor que la corriente térmica del diodo. Esto sucederá porque la corriente inversa del diodo se debe a la componente de deriva de la corriente y su valor, a su vez, está determinado por la concentración de portadores minoritarios. Esta concentración aumenta significativamente en la base del diodo debido a la inyección de orificios desde el emisor y se describe en el momento inicial mediante la misma ecuación.

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Procesos transitorios. Con el tiempo, la concentración de portadores en desequilibrio disminuirá y, por lo tanto, la corriente inversa también disminuirá. Durante el tiempo t2, llamado tiempo de recuperación de la resistencia inversa o tiempo de resorción, la corriente inversa alcanzará un valor igual a la corriente térmica. Para describir la cinética de este proceso, escribimos las condiciones iniciales y de frontera para la ecuación de continuidad de la siguiente forma. En el instante t = 0, la ecuación para la distribución de portadores inyectados en la base es válida. Cuando se establece un estado estacionario en un momento en el tiempo, la distribución estacionaria de los portadores en desequilibrio en la base se describe mediante la relación:

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Procesos transitorios. La corriente inversa es causada únicamente por la difusión de huecos hasta el límite de la región de carga espacial de la unión p-n: El procedimiento para encontrar la cinética de la corriente inversa es el siguiente. Teniendo en cuenta las condiciones de contorno, se resuelve la ecuación de continuidad y se encuentra la dependencia de la concentración de portadores en desequilibrio en la base p(x,t) con el tiempo y las coordenadas. La figura muestra las dependencias de las coordenadas de la concentración p(x,t) en diferentes momentos. Dependencias coordinadas de la concentración p(x,t) en diferentes momentos

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Procesos transitorios. Sustituyendo la concentración dinámica p(x,t), encontramos la dependencia cinética de la corriente inversa J(t). La dependencia de la corriente inversa J(t) tiene la siguiente forma: Aquí hay una función de distribución de error adicional igual a la Primera expansión funcion adicional errores tiene la forma: Expandamos la función en una serie en los casos de tiempos pequeños y grandes: t > p. Obtenemos: De esta relación se deduce que en el momento t = 0 la magnitud de la corriente inversa será infinitamente grande. La limitación física para esta corriente será la corriente máxima que puede fluir a través de la resistencia óhmica de la base del diodo rB en voltaje inverso U. El valor de esta corriente, llamado corriente de corte Jav, es igual a: Jav = U/rB. El tiempo durante el cual la corriente inversa es constante se llama tiempo de corte.

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Procesos transitorios. Para diodos pulsados, el tiempo de corte τav y el tiempo de recuperación τv de la resistencia inversa del diodo son parámetros importantes. Hay varias formas de reducir su valor. En primer lugar, es posible reducir la vida útil de los portadores en desequilibrio en la base del diodo mediante la introducción de centros de recombinación profundos en el volumen casi neutro de la base. En segundo lugar, puede adelgazar la base del diodo para que los portadores de desequilibrio se recombinen en la parte posterior de la base perpr_pn.swf Dependencia de la corriente inversa en el tiempo al cambiar el diodo

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Transición electrón-hueco. Transistor

Una unión electrón-hueco (o unión n – p) es la región de contacto entre dos semiconductores diferentes tipos conductividad.

Cuando dos semiconductores de tipo n y p entran en contacto, comienza un proceso de difusión: los agujeros de la región p se mueven a la región n y los electrones, por el contrario, de la región n a la región p. Como resultado, en la región n cerca de la zona de contacto la concentración de electrones disminuye y aparece una capa cargada positivamente. En la región p, la concentración de huecos disminuye y aparece una capa cargada negativamente. En la interfaz de los semiconductores se forma una doble capa eléctrica, cuyo campo eléctrico impide el proceso de difusión de electrones y huecos entre sí.

La región límite entre semiconductores con diferentes tipos de conductividad (capa barrera) suele alcanzar un espesor del orden de decenas y cientos de distancias interatómicas. Las cargas espaciales de esta capa crean un voltaje de bloqueo Uz entre las regiones p y n, aproximadamente igual a 0,35 V para las uniones n-p de germanio y 0,6 V para las de silicio.

En condiciones de equilibrio térmico, en ausencia de voltaje eléctrico externo, la corriente total a través de la unión electrón-hueco es cero.

Si se conecta una unión n-p a una fuente de modo que el polo positivo de la fuente esté conectado a la región p y el polo negativo a la región n, entonces la intensidad del campo eléctrico en la capa de bloqueo disminuirá, lo que facilita la transición de los portadores mayoritarios a través de la capa de contacto. Los agujeros de la región p y los electrones de la región n, moviéndose uno hacia el otro, cruzarán la unión n-p, creando una corriente en dirección de avance. En este caso, la corriente a través de la unión n-p aumentará al aumentar el voltaje de la fuente.

Si un semiconductor con una unión n-p se conecta a una fuente de corriente de modo que el polo positivo de la fuente esté conectado a la región n y el polo negativo a la región p, entonces la intensidad del campo en la capa de bloqueo aumenta. Los huecos en la región p y los electrones en la región n se alejarán de la unión n-p, aumentando así las concentraciones de portadores minoritarios en la capa de bloqueo. Prácticamente no fluye corriente a través de la unión n-p. La muy insignificante corriente inversa se debe únicamente a la conductividad intrínseca de los materiales semiconductores, es decir, a la presencia de una pequeña concentración de electrones libres en la región p y de huecos en la región n. El voltaje aplicado a la unión n-p en este caso se llama inverso.

La capacidad de una unión n-p para pasar corriente en casi una sola dirección se utiliza en dispositivos llamados diodos semiconductores. Los diodos semiconductores están hechos de cristales de silicio o germanio. Durante su fabricación, se fusiona una impureza en un cristal con un determinado tipo de conductividad, proporcionando un tipo diferente de conductividad. Los diodos semiconductores tienen muchas ventajas sobre los diodos de vacío: tamaño pequeño, larga vida útil y resistencia mecánica. Una desventaja importante de los diodos semiconductores es la dependencia de sus parámetros de la temperatura. Los diodos de silicio, por ejemplo, sólo pueden funcionar satisfactoriamente en el rango de temperatura de -70°C a 80°C. Los diodos de germanio tienen un rango de temperatura de funcionamiento ligeramente más amplio.

Los dispositivos semiconductores que no tienen una, sino dos uniones n-p se denominan transistores. El nombre proviene de la combinación. palabras inglesas: transferencia - transferencia y resistencia - resistencia. Normalmente, se utilizan germanio y silicio para crear transistores. Hay dos tipos de transistores: transistores p – n – p y transistores n – p – n.

Un transistor de germanio de tipo p – n – p es una pequeña placa de germanio con una impureza donante, es decir, un semiconductor de tipo n. En esta placa se crean dos regiones con una impureza aceptora, es decir, regiones con conductividad de huecos.

En un transistor de tipo n – p – n, la placa principal de germanio tiene una conductividad de tipo p y las dos regiones creadas en ella tienen una conductividad de tipo n.

La placa del transistor se llama base (B), una de las áreas con el tipo opuesto de conductividad se llama colector (K) y la segunda se llama emisor (E). Normalmente el volumen del colector es mayor que el volumen del emisor.

EN simbolos diferentes estructuras, la flecha del emisor muestra la dirección de la corriente a través del transistor.

Inclusión de un transistor de estructura p-n-p en el circuito. La transición emisor-base está conectada en la dirección de avance (paso) (circuito emisor) y la transición colector-base está conectada en la dirección de bloqueo (circuito colector).

Cuando el circuito del emisor está cerrado, los agujeros, los principales portadores de carga en el emisor, se mueven desde él hasta la base, creando una corriente I e en este circuito. Pero para los orificios que ingresan a la base desde el emisor, la unión n-p en el circuito colector está abierta. La mayoría de los agujeros son capturados por el campo de esta transición y penetran en el colector, creando una corriente Ic.

Para que la corriente del colector sea casi igual a la corriente del emisor, la base del transistor tiene la forma de una capa muy delgada. Cuando la corriente en el circuito emisor cambia, la corriente en el circuito colector también cambia.

Si se conecta una fuente de voltaje alterno al circuito emisor, entonces también aparece un voltaje alterno a través de la resistencia R conectada al circuito colector, cuya amplitud puede ser muchas veces mayor que la amplitud de la señal de entrada. Por tanto, el transistor actúa como un amplificador de tensión CA.

Sin embargo, un circuito amplificador de transistores de este tipo es ineficaz, ya que no contiene amplificación de señal de corriente y toda la corriente del emisor I e fluye a través de las fuentes de señal de entrada. En los circuitos amplificadores de transistores reales, la fuente de voltaje alterno se enciende de modo que solo fluye una pequeña corriente de base I b = I e - I c. Pequeños cambios en la corriente de base provocan cambios significativos en la corriente del colector. La ganancia actual en tales circuitos puede ser de varios cientos.

Actualmente, los dispositivos semiconductores se utilizan ampliamente en la radioelectrónica. Tecnología moderna permite la producción de dispositivos semiconductores (diodos, transistores, fotodetectores semiconductores, etc.) de varios micrómetros de tamaño. Una etapa cualitativamente nueva en la tecnología electrónica fue el desarrollo de la microelectrónica, que se ocupa del desarrollo de circuitos integrados y los principios de su aplicación.

Un circuito integrado es una colección de una gran cantidad de elementos interconectados: diodos ultrapequeños, transistores, condensadores, resistencias, cables de conexión, fabricados en un solo proceso tecnológico en un chip. Un microcircuito de 1 cm2 de tamaño puede contener varios cientos de miles de microelementos. El uso de microcircuitos ha provocado cambios revolucionarios en muchas áreas de la tecnología electrónica moderna. Esto fue especialmente evidente en el campo de la tecnología informática electrónica. Las computadoras personales reemplazaron a las engorrosas computadoras que contenían decenas de miles de tubos de vacío y ocupaban edificios enteros.

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