Pooljuhtdiood on mittelineaarne elektrooniline seade kahe väljundiga. Sõltuvalt dioodi sisemiste elementide sisestruktuurist, tüübist, kogusest ja dopingu tasemest ning voolu-pinge omadustest on pooljuhtdioodide omadused erinevad.

Alaldi diood sisse lülitatud p-n aluselüleminek Alaldi dioodi aluseks on tavaline elektron-augu ristmik, sellise dioodi voolu-pinge karakteristikul on väljendunud mittelineaarsus. Pärisuunalise nihke korral on dioodi vool sissepritse, suur ja esindab põhikandevoolu difusioonikomponenti. Pöördpingestamise korral on dioodivool väikese suurusega ja esindab vähemuskandevoolu triivikomponenti. Tasakaaluseisundis on elektronide ja aukude difusiooni- ja triivvooludest tulenev koguvool null. Riis. Pooljuhtdioodi parameetrid: a) voolu-pinge karakteristikud; b) voolu-pinge karakteristiku korpuse konstruktsiooni kirjeldab võrrand

Alaldamine dioodis Üks pooljuhtdioodi põhiomadusi põhineb p-n ristmik on voolu-pinge karakteristiku terav asümmeetria: kõrge juhtivus päripingega ja madal vastupidise nihkega. Seda dioodi omadust kasutatakse alaldi dioodides. Joonisel on diagramm, mis illustreerib vahelduvvoolu alaldamist dioodis. - Ideaalse dioodi alalduskoefitsient, mis põhineb p-n-siirtel.

Iseloomulik takistus Dioodide iseloomulikke takistusi on kahte tüüpi: diferentsiaaltakistus rD ja alalisvoolutakistus RD. Diferentsiaaltakistus on defineeritud kui alalisvoolu takistus Voolu-pinge karakteristiku pärisuunalises osas on alalisvoolu takistus suurem kui diferentsiaaltakistus RD > rD ja vastupidises osas on see väiksem kui RD rD ja vastupidises osas on see vähem kui RD

Zeneri dioodid Zeneri diood on pooljuhtdiood, mille volt-amprikarakteristikul on volt-ampri karakteristiku pöördlõikes voolu järsu sõltuvuse piirkond pingest. Zener-dioodi voolu-pinge karakteristikul on joonisel näidatud kuju: Zener-dioodi pinge, mida nimetatakse stabiliseerimispingeks Ustab, saavutamisel suureneb Zener-dioodi läbiv vool järsult. Ideaalse zeneri dioodi diferentsiaaltakistus Rdiff selles voolu-pinge karakteristiku osas kipub olema 0; reaalsetes seadmetes on Rdif väärtus: Rdif 2 50 Ohm.

Zeneri dioodi põhieesmärk on stabiliseerida koormuse pinget, kui pinge välisahelas muutub. Sellega seoses ühendatakse Zeneri dioodiga järjestikku koormustakisti, mis summutab välise pinge muutust. Seetõttu nimetatakse zeneri dioodi ka võrdlusdioodiks. Stabiliseerimispinge Ustab sõltub füüsilisest mehhanismist, mis põhjustab voolu järsu sõltuvuse pingest. Voolu pingest sõltuvuse eest vastutavad kaks füüsilist mehhanismi - laviin ja pn-siirde tunneli purunemine. Tunneli purunemismehhanismiga zeneri dioodide puhul on stabiliseerimispinge Ustab väike ja alla 5 volti: Ustab 8 V.

Varicaps Varicap on pooljuhtdiood, mille töö põhineb barjääri sõltuvusel võimsused p-nüleminek pöördpingelt. Varikapeid kasutatakse elektriliselt juhitava mahtuvusega elementidena ahelates võnkeahela sageduse häälestamiseks, sageduste jagamiseks ja korrutamiseks, sagedusmoduleerimiseks, juhitavateks faasinihutiteks jne. Välise pinge puudumisel eksisteerib potentsiaalibarjäär ja sisemine elektriväli. p-n ristmikul. Kui dioodile rakendatakse pöördpinget, suureneb selle potentsiaalse barjääri kõrgus. Väline pöördpinge tõrjub elektronid sügavamale n-piirkonda, mille tulemuseks on ammendumise piirkonna laienemine. p-n aladüleminek, mida saab kujutada kui kõige lihtsamat lamekondensaatorit, milles plaadid on piirkonna piirid. Sel juhul väheneb lamekondensaatori mahtuvuse valemi kohaselt plaatide vahelise kauguse suurenemisega (põhjustatud pöördpinge väärtuse suurenemisest) pn-siirde mahtuvus. Seda vähendamist piirab ainult aluse paksus, millest kaugemale ei saa üleminek laieneda. Kui see miinimum on saavutatud, ei muutu mahtuvus vastupidise pinge suurenemisel.

N+ tüüpi pooljuhis on juhtivusriba kõik olekud kuni Fermi tasemeni hõivatud elektronidega ja p+ tüüpi pooljuhis aukudega. Kahest degenereerunud pooljuhist moodustatud p+ n+ siirde ribadiagramm: Arvutame degenereerunud p n-siirde geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib pn-siirde asümmeetria (p+ on tugevamalt legeeritud piirkond). Siis on p+ n+ ülemineku laius väike: Elektroni De Broglie lainepikkust hindame lihtsate seoste alusel:

Seega osutub p+ n+ ülemineku geomeetriline laius võrreldavaks elektroni de Broglie lainepikkusega. Sel juhul võib degenereerunud p+ n+ ristmikul manifestatsiooni oodata kvantmehaaniline mõju, millest üks on tunnelistumine läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkke korral on tunneli läbi tõkke imbumise tõenäosus nullist erinev. Pöörddiood on tunneldiood, millel pole negatiivset diferentsiaaltakistust. Voolu-pinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus nullilähedase madala pinge korral (suurusjärgus mikrovolti) võimaldab seda dioodi kasutada tuvastamiseks nõrgad signaalid mikrolaineahju vahemikus. Germaaniumi pöörddioodi volt-amperkarakteristik a) koguvoolu-pinge karakteristik; b) voolu-pinge karakteristiku pöördlõige erinevatel temperatuuridel

Dioodalaldid Larionov A. N. kolmefaasiline alaldi kolmel poolsillal Dioode kasutatakse laialdaselt vahelduvvoolu muutmiseks alalisvooluks (täpsemalt ühesuunaliseks pulseerivaks vooluks). Peamine on dioodalaldi või dioodsild (st 4 dioodi ühefaasilise vooluahela jaoks (6 kolmefaasilise poolsildahela jaoks või 12 kolmefaasilise täissildahela jaoks), mis on vooluahelasse ühendatud) peaaegu kõigi elektroonikaseadmete toiteallikate komponent. Autogeneraatorites kasutatakse kolmefaasilist dioodalaldit A. N. Larionovi skeemi järgi kolmel paralleelsel poolsillal, mis muundab generaatori kolmefaasilise vahelduvvoolu sõiduki pardavõrgu alalisvooluks. Vahelduvvoolugeneraatori kasutamine koos dioodalaldiga harja-kommutaatori komplektiga alalisvoolugeneraatori asemel on võimaldanud oluliselt vähendada auto generaatori mõõtmeid ja suurendada selle töökindlust. Mõned alaldiseadmed kasutavad endiselt seleeni alaldeid. See on tingitud nende alaldite eripärast, et maksimaalse lubatud voolu ületamisel põleb seleen (sektsioonide kaupa), mis ei too kaasa (teatud määral) ei alaldusomaduste kadumist ega lühist - rikkeid. Kõrgepinge alaldid kasutavad seleeni kõrgepinge kolonne paljudest järjestikku ühendatud seleeni alalditest ja räni kõrgepinge kolonne paljudest järjestikku ühendatud ränidioodidest. Diooddetektorid Dioode koos kondensaatoritega kasutatakse madalsagedusmodulatsiooni eraldamiseks amplituudmoduleeritud raadiosignaalidest või muudest moduleeritud signaalidest. Diooddetektoreid kasutatakse peaaegu kõigis [allikas täpsustamata 180 päeva] raadiovastuvõtuseadmetes: raadiotes, televiisorites jne. Kasutatakse dioodi voolu-pinge karakteristiku ruutosa. Dioodikaitse Dioode kasutatakse ka erinevate seadmete kaitsmiseks vale lülituspolaarsuse jms eest. Alalisvooluahelate jaoks on tuntud dioodikaitseskeem, mille induktiivsus on pinge väljalülitamisel. Diood on ühendatud paralleelselt mähisega, nii et "töörežiimis" on diood suletud. Sel juhul, kui lülitate koostu järsult välja, tekib dioodi kaudu vool ja voolutugevus väheneb aeglaselt (indutseeritud emf võrdub dioodi pingelangusega) ja võimsat pinget pole liigpinge, mis põhjustab sädemeid tekitavaid kontakte ja läbipõlenud pooljuhte. Dioodlülitid Kasutatakse kõrgsageduslike signaalide lülitamiseks. Juhtimine toimub alalisvooluga, RF ja juhtsignaal eraldatakse kondensaatorite ja induktiivpoolide abil. Dioodi sädemekaitse See ei ammenda dioodide kasutamist elektroonikas, kuid muud vooluahelad on reeglina väga spetsiifilised. Spetsiaalsetel dioodidel on täiesti erinev rakendusala, nii et neid käsitletakse eraldi artiklites.

Ettekanne teemal: “Pooljuhtdioodid” Lõpetanud: Barmin R.A. Gelzin I.E. Pooljuhtdiood on kahe klemmiga mittelineaarne elektrooniline seade. Sõltuvalt dioodi sisemiste elementide sisestruktuurist, tüübist, kogusest ja dopingu tasemest ning voolu-pinge omadustest on pooljuhtdioodide omadused erinevad. Vaatleme järgmist tüüpi dioode: pn-siirtel põhinevad alaldi dioodid, zeneri dioodid, varikapslid, tunnel- ja pöörddioodid. J J s (e VG 1) P-n-siirtel põhinev alaldiood Alaldidioodi aluseks on tavaline elektron-auk-siide, sellise dioodi voolu-pinge karakteristikul on väljendunud mittelineaarsus. Pärisuunalise nihke korral on dioodi vool sissepritse, suur ja esindab põhikandevoolu difusioonikomponenti. Pöördpingestamise korral on dioodivool väikese suurusega ja esindab vähemuskandevoolu triivikomponenti. Tasakaaluseisundis on elektronide ja aukude difusiooni- ja triivvooludest tulenev koguvool null. Riis. Pooljuhtdioodi parameetrid: a) voolu-pinge karakteristikud; b) voolu-pinge karakteristiku korpuse konstruktsiooni kirjeldab võrrand J J s (e VG 1) Alaldamine dioodis Üks p-n-siirtel põhineva pooljuhtdioodi põhiomadusi on voolu-pinge terav asümmeetria. Iseloomulik: kõrge juhtivus ettepoole nihkega ja madal vastupidise nihkega. Seda dioodi omadust kasutatakse alaldi dioodides. Joonisel on diagramm, mis illustreerib vahelduvvoolu alaldamist dioodis. - Ideaalse dioodi alalduskoefitsient, mis põhineb p-n-siirtel. Iseloomulik takistus Dioodide iseloomulikke takistusi on kahte tüüpi: diferentsiaaltakistus rD ja alalisvoolutakistus RD. Diferentsiaaltakistus on defineeritud kui alalisvoolu takistus RD U I U I 0 (e U 1) Voolu-pinge karakteristiku pärisuunalises osas on alalisvoolu takistus suurem kui diferentsiaaltakistus RD > rD ja vastupidises osas on see väiksem kui 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 on pooljuhtdiood, mille töö põhineb p-n-siirde tõkkemahtuvuse sõltuvusel pöördpingest. Varikapeid kasutatakse elektriliselt juhitava mahtuvusega elementidena ahelates võnkeahela sageduse häälestamiseks, sageduste jagamiseks ja korrutamiseks, sagedusmoduleerimiseks, juhitavateks faasinihutiteks jne. Välise pinge puudumisel eksisteerib potentsiaalibarjäär ja sisemine elektriväli. p-n ristmikul. Kui dioodile rakendatakse pöördpinget, suureneb selle potentsiaalse barjääri kõrgus. Väline pöördpinge surub elektronid piirkonda sügavamale, mille tulemuseks on pn-siirde ammendatud piirkonna laienemine, mida võib pidada lihtsaks lamekondensaatoriks, milles plaadid on piirkonna piirideks. Sel juhul väheneb lamekondensaatori mahtuvuse valemi kohaselt plaatide vahelise kauguse suurenemisega (põhjustatud pöördpinge väärtuse suurenemisest) pn-siirde mahtuvus. Seda vähendamist piirab ainult aluse paksus, millest kaugemale ei saa üleminek laieneda. Kui see miinimum on saavutatud, ei muutu mahtuvus vastupidise pinge suurenemisel. Tunneldiood on tugevalt legeeritud piirkondadega p+-n+ üleminekul põhinev pooljuhtdiood, mille voolu-pinge karakteristiku pärilõikes täheldatakse voolu n-kujulist sõltuvust pingest. N+-tüüpi pooljuhis on juhtivusriba kõik olekud kuni Fermi tasemeni hõivatud elektronide poolt ja p+-tüüpi pooljuhis aukude poolt. Kahest degenereerunud pooljuhist moodustatud p+-n+ siirde ribadiagramm: Arvutame degenereerunud p-n-siirde geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib p-n-siirde asümmeetria (p+ on tugevamalt legeeritud piirkond). Siis on p+-n+ ülemineku laius väike: 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 Hindame de Broglie lainepikkust elektron lihtseostest: 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 Seega osutub p+-n+ ülemineku geomeetriline laius võrreldavaks de Broglie elektrolainepikkusega. . Sel juhul võib degenereerunud p+-n+ ristmikul oodata kvantmehaaniliste efektide avaldumist, millest üks on tunneldamine läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkke korral on tunneli läbi tõkke imbumise tõenäosus nullist erinev. Pöörddiood on tunneldiood, millel pole negatiivset diferentsiaaltakistust. Voolu-pinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus nullilähedaste madalate pingete korral (mikrovoltide suurusjärgus) võimaldab seda dioodi kasutada nõrkade signaalide tuvastamiseks mikrolainepiirkonnas. Germaanium-pöörddioodi voolu-pinge karakteristik a) voolu-pinge kogukarakteristik; b) voolu-pinge karakteristiku pöördlõige erinevatel temperatuuridel

1 16-st

Ettekanne teemal: Diood

Slaid nr 1

Slaidi kirjeldus:

Slaid nr 2

Slaidi kirjeldus:

Slaid nr 3

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. Esimene tunneliseadmete loomise reaalsust kinnitav töö oli pühendatud tunneldioodile, mida nimetatakse ka Esaki dioodiks ja mille avaldas L. Esaki 1958. aastal. Esaki, uurides degenereerunud germaaniumi p-n-siirde sisevälja emissiooni, avastas "anomaalse" voolu-pinge karakteristiku: karakteristiku ühes osas oli diferentsiaaltakistus negatiivne. Ta selgitas seda efekti kvantmehaanilise tunneldamise kontseptsiooni abil ja saavutas samal ajal vastuvõetava kokkuleppe teoreetiliste ja eksperimentaalsete tulemuste vahel.

Slaid nr 4

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. Tunneldiood on tugevalt legeeritud piirkondadega p+-n+ üleminekul põhinev pooljuhtdiood, mille voolu-pinge karakteristiku otselõikes täheldatakse voolu n-kujulist sõltuvust pingest. Teatavasti tekivad suure lisandite kontsentratsiooniga pooljuhtides lisandite energiaribad. N-pooljuhtides kattub selline riba juhtivusribaga ja p-pooljuhtides valentsribaga. Selle tulemusena on Fermi tase kõrge lisandikontsentratsiooniga n-pooljuhtides üle Ec taseme ja p-pooljuhtides alla Ev taseme. Sellest tulenevalt võib energiavahemikus DE=Ev-Ec mis tahes energiatase n-pooljuhi juhtivusribas vastata samale energiatasemele potentsiaalbarjääri taga, s.t. p-pooljuhi valentsribas.

Slaid nr 5

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. Seega eraldatakse osakesed n- ja p-pooljuhtides, mille energiaseisund on DE-intervalli sees, kitsa potentsiaalbarjääriga. P-pooljuhi valentsribas ja n-pooljuhi juhtivusribas on osa DE-vahemikus olevaid energiaseisundeid vabad. Järelikult on läbi sellise kitsa potentsiaalbarjääri, mille mõlemal küljel on hõivamata energiatasemed, võimalik osakeste tunneliline liikumine. Barjäärile lähenedes kogevad osakesed peegeldumist ja enamikul juhtudel pöörduvad tagasi, kuid siiski on tõenäosus tõkke tagant osakest tuvastada, tunneli ülemineku tulemusena on ka tunneli voolutihedus j t0 nullist erinev. Arvutame degenereerunud p-n-siirde geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib p-n-siirde asümmeetria (p+ on tugevamalt legeeritud piirkond). Siis on p+-n+ ülemineku laius väike: Elektroni De Broglie lainepikkust hindame lihtsate seoste alusel:

Slaid nr 6

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. P+-n+ ülemineku geomeetriline laius osutub võrreldavaks elektroni de Broglie lainepikkusega. Sel juhul võib degenereerunud p+-n+ ristmikul oodata kvantmehaaniliste efektide avaldumist, millest üks on tunneldamine läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkkega on tunneli tõkkest läbi imbumise tõenäosus nullist erinev!!!

Slaid nr 7

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. Voolud tunneldioodis. Tasakaaluseisundis on ristmikku läbiv koguvool null. Kui ristmikule rakendatakse pinget, saavad elektronid tunnelida valentsribalt juhtivusribale või vastupidi. Tunnelivoolu kulgemiseks peavad olema täidetud järgmised tingimused: 1) energiaseisundid sellel ülemineku poolel, millest elektronide tunnel tuleb täita; 2) teisel pool üleminekut peavad sama energiaga energiaseisundid olema tühjad; 3) potentsiaalbarjääri kõrgus ja laius peavad olema piisavalt väikesed, et oleks olemas piiratud tõenäosus tunneldamiseks; 4) kvaasiimpulss peab säilima. Tunneldiood.swf

Slaid nr 8

Slaidi kirjeldus:

Tunneldiood. Parameetritena kasutatakse pingeid ja voolusid, mis iseloomustavad voolu-pinge karakteristiku eripunkte. Tippvool vastab maksimaalsele voolu-pinge karakteristikule tunneliefekti piirkonnas. Pinge Up vastab voolule Ip. Oru vool Iв ja Uв iseloomustavad voolu-pinge karakteristikut voolu miinimumi piirkonnas. Lahuse pinge Upp vastab vooluväärtusele Iп karakteristiku difusiooniharul. Sõltuvuse I=f(U) langevat lõiku iseloomustab negatiivne diferentsiaaltakistus rД= -dU/dI, mille väärtust saab teatud veaga määrata valemiga

Slaid nr 9

Slaidi kirjeldus:

Pööratud dioodid. Vaatleme juhtumit, kui Fermi energia elektronide ja aukudega pooljuhtides langeb kokku või on ± kT/q kaugusel juhtivusriba alumisest või valentsriba ülaosast. Sel juhul on sellise dioodi voolu-pinge omadused pöördpinge korral täpselt samad, mis tunneldioodil, see tähendab, et vastupidise pinge suurenedes suureneb pöördvool kiiresti. Mis puutub päripinge all olevasse voolu, siis voolu-pinge karakteristiku tunnelikomponent puudub täielikult, kuna juhtivusribas pole täielikult täidetud olekuid. Seega, kui sellised dioodid suunatakse pingele, mis on suurem või võrdne poole ribalaiusega, siis voolu ei teki. Alaldi dioodi seisukohalt on sellise dioodi voolu-pinge karakteristik pöördvõrdeline, see tähendab, et juhtivus on pöördpingega kõrge ja päripingega madal. Sellega seoses nimetatakse seda tüüpi tunneldioode pöörddioodideks. Seega on pöörddiood tunneldiood ilma negatiivse diferentsiaaltakistusega sektsioonita. Voolu-pinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus nullilähedaste madalate pingete korral (mikrovoltide suurusjärgus) võimaldab seda dioodi kasutada nõrkade signaalide tuvastamiseks mikrolainepiirkonnas.

Slaid nr 10

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Kiirete pingemuutustega pooljuhtdioodil tavaline p-nüleminekul ei määrata staatilisele voolu-pinge karakteristikule vastavat dioodi läbivat voolu väärtust kohe. Voolu loomise protsessi selliste ümberlülituste ajal nimetatakse tavaliselt mööduvaks protsessiks. Mööduvad protsessid pooljuhtdioodides on seotud vähemuskandjate akumuleerumisega dioodi põhjas, kui see on otse sisse lülitatud, ja nende resorptsiooniga aluses koos dioodi pinge polaarsuse kiire muutumisega. Kuna tavalise dioodi aluses puudub elektriväli, on vähemuskandjate liikumine baasis määratud difusiooniseadustega ja toimub suhteliselt aeglaselt. Selle tulemusena mõjutab kandja akumuleerumise kineetika aluses ja nende resorptsioon dioodide dünaamilisi omadusi lülitusrežiimis. Vaatleme voolu I muutusi, kui diood lülitub päripingelt U pöördpingele.

Slaid nr 11

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Statsionaarsel juhul kirjeldatakse dioodi voolu väärtust võrrandiga Pärast siirdeprotsesside lõppu on dioodi voolu väärtus J0. Vaatleme üleminekuprotsessi ehk muutuse kineetikat praegune p-nüleminek päripingelt tagasikäigule üleminekul. Kui diood on asümmeetrilise pn-siirde alusel ettepoole eelpingestatud, süstitakse dioodi põhja mittetasakaalulised augud. Kirjeldatakse aluse mittetasakaaluliste süstitud aukude muutumist ajas ja ruumis. järjepidevuse võrrand:

Slaid nr 12

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Ajahetkel t = 0 määratakse süstitud kandjate jaotus baasis difusioonivõrrandi järgi ja selle kuju on järgmine: Alates üldsätted Selge on see, et hetkel, mil dioodi pinge lülitub pärisuunast vastupidisele, on vastupidine vool oluliselt suurem kui dioodi soojusvool. See juhtub seetõttu, et dioodi pöördvool on tingitud voolu triivikomponendist ja selle väärtuse omakorda määrab vähemuskandjate kontsentratsioon. See kontsentratsioon suureneb dioodi põhjas märkimisväärselt tänu emitterist aukude sissepritsele ja seda kirjeldatakse alghetkel sama võrrandiga.

Slaid nr 13

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Aja jooksul väheneb mittetasakaaluliste kandjate kontsentratsioon ja seetõttu väheneb ka pöördvool. Aja t2 jooksul, mida nimetatakse pöördtakistuse taastumisajaks või resorptsiooniajaks, saavutab pöördvool väärtuse, mis on võrdne soojusvooluga. Selle protsessi kineetika kirjeldamiseks kirjutame järjepidevusvõrrandi piir- ja algtingimused järgmisel kujul. Ajahetkel t = 0 kehtib baasis süstitud kandjate jaotumise võrrand. Statsionaarse oleku korral ajahetkel kirjeldatakse mittetasakaalukandjate statsionaarset jaotust baasis seosega:

Slaid nr 14

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Pöördvoolu põhjustab ainult aukude difusioon p-n-siirde ruumilaengu piirkonna piirile: Pöördvoolu kineetika leidmise protseduur on järgmine. Võttes arvesse piirtingimusi, lahendatakse pidevuse võrrand ning leitakse mittetasakaaluliste kandjate kontsentratsiooni baasis p(x,t) sõltuvus ajast ja koordinaatidest. Joonisel on näidatud kontsentratsiooni p(x,t) koordinaatsõltuvused erinevatel aegadel. Kontsentratsiooni p(x,t) koordinaatide sõltuvused erinevatel aegadel

Slaid nr 15

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Asendades dünaamilise kontsentratsiooni p(x,t), leiame pöördvoolu kineetilise sõltuvuse J(t). Pöördvoolu sõltuvus J(t) on järgmisel kujul: Siin on täiendav veajaotuse funktsioon, mis on võrdne esimese laiendusega lisafunktsioon vead on kujul: Laiendame funktsiooni reas väikeste ja suurte kordade korral: t > p. Saame: Sellest seosest järeldub, et hetkel t = 0 on pöördvoolu suurus lõpmatult suur. Selle voolu füüsiline piirang on maksimaalne vool, mis võib läbida dioodi aluse rB oomilist takistust pöördpingel U. Selle voolu väärtus, mida nimetatakse katkestusvooluks Jav, on võrdne: Jav = U/rB. Aega, mille jooksul pöördvool on konstantne, nimetatakse katkestusajaks.

Slaid nr 16

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Impulssdioodide puhul on dioodi vastupidise takistuse katkestusaeg τср ja taastumisaeg τв olulised parameetrid. Nende väärtuse vähendamiseks on mitu võimalust. Esiteks on võimalik vähendada dioodialuse mittetasakaaluliste kandjate eluiga, viies aluse kvaasineutraalsesse ruumalasse sügavad rekombinatsioonikeskused. Teiseks saab dioodi aluse teha õhukeseks, et mittetasakaalukandjad rekombineeruksid aluse tagaküljel perpr_pn.swf Pöördvoolu sõltuvus ajast dioodi vahetamisel

https://accounts.google.com

Slaidi pealdised:

Elektron-augu üleminek. Transistor

Elektron-augu ristmik (ehk n-p ristmik) on kahe pooljuhi vaheline kokkupuutepiirkond erinevad tüübid juhtivus.

Kui kaks n- ja p-tüüpi pooljuhti kokku puutuvad, algab difusiooniprotsess: p-piirkonnast liiguvad augud n-piirkonda ja elektronid, vastupidi, n-piirkonnast p-piirkonda. Selle tulemusena kontakttsooni lähedal asuvas n-piirkonnas elektronide kontsentratsioon väheneb ja tekib positiivselt laetud kiht. P-piirkonnas aukude kontsentratsioon väheneb ja tekib negatiivselt laetud kiht. Pooljuhtide liideses moodustub elektriline topeltkiht, mille elektriväli takistab elektronide ja aukude üksteise suunas difusiooniprotsessi.

Erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhtide vaheline piiriala (barjäärikiht) ulatub tavaliselt kümnete ja sadade aatomitevaheliste kaugusteni. Selle kihi ruumilaengud tekitavad p- ja n-piirkondade vahel blokeeriva pinge Uz, mis on ligikaudu 0,35 V germaaniumi n-p ristmikel ja 0,6 V räni ristmikel.

Termilise tasakaalu tingimustes välise elektripinge puudumisel on elektron-augu ristmikku läbiv koguvool null.

Kui n-p ristmik on ühendatud allikaga nii, et allika positiivne poolus on ühendatud p-piirkonnaga ja negatiivne poolus n-piirkonnaga, siis blokeerimiskihis väheneb elektrivälja tugevus, mis hõlbustab enamuse kandjate üleminek läbi kontaktkihi. Avad p-piirkonnast ja elektronid n-piirkonnast, liikudes üksteise poole, läbivad n-p-siirde, tekitades voolu suund edasi. Sel juhul n-p ristmikku läbiv vool suureneb koos allika pinge suurenemisega.

Kui n-p-siirdega pooljuht on ühendatud vooluallikaga nii, et allika positiivne poolus on ühendatud n-piirkonnaga ja negatiivne poolus p-piirkonnaga, siis blokeerimiskihis väljatugevus suureneb. P-piirkonna augud ja n-piirkonna elektronid nihkuvad n-p-siirdest eemale, suurendades seeläbi vähemuskandjate kontsentratsiooni blokeerivas kihis. N–p-siirde kaudu vool praktiliselt ei liigu. Väga ebaoluline pöördvool on tingitud ainult pooljuhtmaterjalide sisemisest juhtivusest, st vabade elektronide väikese kontsentratsiooni olemasolust p piirkonnas ja aukudest n piirkonnas. Sel juhul n-p-siirdele rakendatavat pinget nimetatakse vastupidiseks.

N-p-siirde võimet juhtida voolu peaaegu ainult ühes suunas kasutatakse seadmetes, mida nimetatakse pooljuhtdioodideks. Pooljuhtdioodid on valmistatud räni või germaaniumi kristallidest. Nende valmistamise ajal sulatatakse lisand teatud tüüpi juhtivusega kristalliks, tagades erinevat tüüpi juhtivuse. Pooljuhtdioodidel on vaakumdioodide ees palju eeliseid – väiksus, pikk kasutusiga, mehaaniline tugevus. Pooljuhtdioodide oluline puudus on nende parameetrite sõltuvus temperatuurist. Näiteks ränidioodid saavad rahuldavalt töötada ainult temperatuurivahemikus -70 °C kuni 80 °C. Germaaniumdioodidel on veidi laiem töötemperatuuri vahemik.

Pooljuhtseadmeid, millel on mitte üks, vaid kaks n-p-siirdet, nimetatakse transistoriteks. Nimi tuleb kombinatsioonist Ingliskeelsed sõnad: ülekanne - ülekanne ja takisti - takistus. Tavaliselt kasutatakse transistoride loomiseks germaaniumi ja räni. Transistore on kahte tüüpi: p–n–p transistorid ja n–p–n transistorid.

P–n–p-tüüpi germaaniumitransistor on väike germaaniumi plaat koos doonorlisandiga, st n-tüüpi pooljuht. Sellel plaadil luuakse kaks aktseptori lisandiga piirkonda, st augu juhtivusega piirkondi.

N-p-n-tüüpi transistoris on peagermaaniumplaadil p-tüüpi juhtivus ja sellel loodud kahel piirkonnal on n-tüüpi juhtivus.

Transistori plaati nimetatakse baasiks (B), ühte vastupidise juhtivusega aladest kollektoriks (K) ja teist emitteriks (E). Tavaliselt on kollektori maht suurem kui emitteri maht.

IN sümbolid erinevate struktuuride puhul näitab emitteri nool transistori läbiva voolu suunda.

P-n-p-struktuuriga transistori kaasamine ahelasse Emitter-baasi üleminek on ühendatud edasi- (läbilaskvas) suunas (emitteri ahel) ja kollektor-baasi üleminek on ühendatud blokeerimissuunas (kollektori ahel).

Kui emitteri ahel on suletud, liiguvad augud - peamised laengukandjad emitteris - sellelt alusele, tekitades selles vooluringis voolu I e. Kuid emitterist alusesse sisenevate aukude jaoks on kollektoriahelas n-p ristmik avatud. Suurem osa aukudest haaratakse selle üleminekuvälja poolt kinni ja tungivad kollektorisse, luues voolu Ic.

Selleks, et kollektori vool oleks peaaegu võrdne emitteri vooluga, on transistori alus valmistatud väga õhukese kihina. Kui voolutugevus emitteri ahelas muutub, muutub ka vool kollektori ahelas.

Kui emitteri ahelaga on ühendatud vahelduvpingeallikas, siis tekib ka kollektorahelaga ühendatud takistile R vahelduvpinge, mille amplituud võib olla kordades suurem kui sisendsignaali amplituud. Seetõttu toimib transistor vahelduvpinge võimendina.

Selline transistori võimendi ahel on aga ebaefektiivne, kuna selles puudub voolusignaali võimendus ja kogu emitteri vool I e ​​voolab läbi sisendsignaali allikate. Reaalsetes transistorvõimendi ahelates lülitatakse vahelduvpingeallikas sisse nii, et sellest voolab läbi vaid väike baasvool I b = I e - I c Väikesed muutused baasvoolus põhjustavad olulisi muutusi kollektorivoolus. Vooluvõimendus sellistes ahelates võib olla mitusada.

Praegu kasutatakse pooljuhtseadmeid raadioelektroonikas äärmiselt laialdaselt. Moodne tehnoloogia võimaldab valmistada mitme mikromeetri suurusi pooljuhtseadmeid - dioode, transistore, pooljuhtfotodetektoreid jne. Kvalitatiivselt uus etapp elektroonikatehnoloogias oli mikroelektroonika arendamine, mis käsitleb integraallülituste väljatöötamist ja nende rakendamise põhimõtteid.

Integraallülitus on suure hulga omavahel ühendatud elementide kogum - üliväikesed dioodid, transistorid, kondensaatorid, takistid, ühendusjuhtmed, mis on valmistatud ühes tehnoloogiline protsessühel kiibil. 1 cm2 suurune mikroskeem võib sisaldada mitusada tuhat mikroelementi. Mikroskeemide kasutamine on kaasa toonud revolutsioonilised muutused paljudes kaasaegse elektroonikatehnoloogia valdkondades. Eriti ilmne oli see elektroonilise arvutitehnoloogia vallas. Personaalarvutid asendasid kümneid tuhandeid vaakumtorusid sisaldavaid tülikaid arvuteid, mis hõivasid terveid hooneid.

Eelvaade:

Esitluse eelvaadete kasutamiseks looge Google'i konto ja logige sisse: