Pooljuhtdiood on mittelineaarne kahe klemmiga elektrooniline seade. Sõltuvalt dioodi siseelementide sisemisest struktuurist, tüübist, kogusest ja dopingu tasemest ning voolu-pinge karakteristikust on pooljuhtdioodide omadused erinevad.

Alaldi diood põhineb p-n ristmikul Alaldi diood põhineb tavapärasel elektron-ava ristmikul, sellise dioodi voolu-pinge karakteristikul on väljendunud mittelineaarsus. Ettepoole suunatud kallutamise korral on dioodivool sissepritse, suurte mõõtmetega ja on enamiku kandjate voolu difusioonikomponent. Tagurpidi kallutamise korral on dioodivool suuruselt väike ja tähistab vähemuse kandevoolu triivkomponenti. Tasakaaluolekus on elektronide ja aukude difusioon- ja triivivooludest tingitud kogu vool võrdne nulliga. Joon. Pooljuhtdioodi parameetrid: a) voolu-pinge karakteristik; b) I - V iseloomuliku juhtumi kujundust kirjeldatakse võrrandiga

Rektifikatsioon dioodis P-n ristmikul põhineva pooljuhtdioodi üks peamisi omadusi on voolu-pinge karakteristiku terav asümmeetria: kõrge juhtivus ettepoole suunatud ja madal tagasikäiguga. Seda dioodi omadust kasutatakse alaldi dioodides. Joonisel on kujutatud diagramm, mis illustreerib dioodis oleva vahelduvvoolu parandamist. - ideaalse dioodi parandustegur põhineb p-n ristmikul.

Iseloomulik takistus Dioodidele on iseloomulikke takistusi kahte tüüpi: diferentsiaaltakistus rD ja alalisvoolutakistus RD. Diferentsiaaltakistus on defineeritud kui alalisvoolutakistus. Voolupinge karakteristiku esiosas on alalisvoolutakistus suurem kui diferentsiaaltakistus RD\u003e rD ja tagasivoolusektsioonis väiksem kui RD rD ning tagurpidi vähem kui RD

Zeneri dioodid Zeneri diood on pooljuhidiood, mille volt-amprit iseloomustaval joonel on volt-ampri karakteristiku pöördlõikes pinge voolu sõltuvuse piirkond. Zener-dioodi voolupinge karakteristik on joonisel näidatud kujul. Kui zener-dioodi pinge, mida nimetatakse stabiliseerimispingeks Ustab, saavutatakse, suureneb zener-dioodi läbiv vool järsult. Ideaalse zenerdioodi diferentsiaaltakistus Rdif kipub I - V karakteristiku selles osas olema 0, reaalsetes seadmetes on Rdif väärtus: Rdif 2 50 Ohm.

Zener-dioodi peamine eesmärk on kogu koormuse pinge stabiliseerimine välise vooluahela muutuva pingega. Sellega seoses on zener-dioodiga järjestikku lisatud koormustakistus, mis pärsib välise pinge muutust. Seetõttu nimetatakse zeneri dioodi ka võrdlusdioodiks. Stabiliseerimispinge Ustab sõltub füüsikalisest mehhanismist, mis põhjustab voolu järsu sõltuvuse pingest. Selle pinge sõltuvuse eest vastutavad kaks füüsilist mehhanismi - laviini ja p n ristmiku lagunemine tunnelis. Tunneli purunemismehhanismiga zener-dioodide puhul on stabiliseerimispinge Ustab väike ja alla 5 volti: Ustab 8 V.

Varicaps Varikap on pooljuhidiood, mille töö põhineb p-n ristmiku tõkkevõimsuse sõltuvusel pöördpingest. Varicapsi kasutatakse vooluahelates elektriliselt juhitava mahtuvusega elementidena võnkeringi sageduse häälestamiseks, sageduse jagamiseks ja korrutamiseks, sageduse modulatsiooniks, juhitavateks faasinihutiteks jne. Pn-ristmikul puudub välispinge. ja sisemine elektriväli. Kui dioodile rakendatakse vastupidist pinget, suureneb selle potentsiaalse tõkke kõrgus. Väline vastupidine pinge tõrjub elektronid sügavale n-piirkonda, mille tulemusena p-n ristmiku ammendumispiirkond laieneb, mida saab kujutada lihtsa lameda kondensaatorina, milles piirkonna piirid toimivad plaatidena. Sellisel juhul väheneb vastavalt lamekondensaatori võimsuse valemile p-n-ristmiku läbilaskevõime plaatide vahelise kauguse suurenemisega (põhjustatud vastupidise pinge väärtuse suurenemisest). Seda vähenemist piirab ainult aluse paksus, millest kaugemale üleminek ei saa laieneda. Selle miinimumi saavutamisel ei muutu mahtuvus vastupidise pinge suurenemisega.

N + pooljuhis hõivavad kõik juhtimisriba olekud kuni Fermi tasemeni elektronid ja p + pooljuhis augud. Kahe degenereerunud pooljuhi moodustatud p + n + ristmiku ribadiagramm: arvutame degenereerunud p n ristmiku geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib p n ristmiku asümmeetria (p + on tugevalt legeeritud piirkond). Siis on p + n + siirde laius väike: Elektrooni Debroille lainepikkuse hindame lihtsate seoste põhjal:

Seega osutub p + n + ristmiku geomeetriline laius võrreldavaks elektroni de Broglie lainepikkusega. Sellisel juhul võib kvantmehaanilisi mõjusid oodata degenereerunud p + n + ristmikul, millest üks on tunnel läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkke puhul on tunnelist läbi barjääri imbumise tõenäosus null. Pöördiood on tunneldiood, millel puudub negatiivne diferentsiaaltakistuse sektsioon. Voolupinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus madalal pingel nullilähedasel tasemel (mikrovolti suurusjärgus) võimaldab seda dioodi kasutada nõrkade signaalide tuvastamiseks mikrolaineahjus. Germaaniumi pöörddioodi volt-amprine karakteristik a) täisvoolu-pinge karakteristik; b) I - V karakteristiku pöördlõige erinevatel temperatuuridel

Dioodialaldid A. N. Larionovi kolmefaasiline alaldi kolmel poolel sillal. Dioode kasutatakse laialdaselt vahelduvvoolu muundamiseks alalisvooluks (täpsemalt ühesuunaliseks pulsivooluks). Dioodi alaldi või dioodsilla (see tähendab 4 dioodi ühefaasilise vooluahela jaoks (6 kolmefaasilise poolsilla vooluahela jaoks või 12 kolmefaasilise täissilla vooluahela jaoks), mis on ühendatud vastavalt vooluahelale) on peaaegu kõigi elektroonikaseadmete toiteallikate põhikomponent. Autogeneraatorites kasutatakse kolmefaasilist dioodialaldit vastavalt A. N. Larionovi skeemile kolmel paralleelsel poolsillal, see muundab generaatori vahelduva kolmefaasilise voolu sõiduki rongisisese võrgu alalisvooluks. Pintsli-kollektoriga alalisvoolugeneraatori asemel generaatori kasutamine koos dioodalaldiga võimaldas oluliselt vähendada generaatori suurust ja suurendada selle töökindlust. Mõnes alaldis kasutatakse endiselt seleeni alaldeid. Selle põhjuseks on nende alaldite eripära, et maksimaalse lubatud voolu ületamisel põleb seleen (sektsioonid), mis ei vii (teatud määral) ei alaldavate omaduste kadumiseni ega lühise - rikke . Kõrgepingealaldid kasutavad seleeni kõrgepingepostid paljudest seeriaga ühendatud seleenialalditest ja räni kõrgepingepostid paljudest järjestikku ühendatud ränidioodidest. Dioodidetektorid Dioode koos kondensaatoritega kasutatakse madala sagedusega modulatsiooni eraldamiseks amplituudmoduleeritud raadiosignaalist või muudest moduleeritud signaalidest. Dioodidetektoreid kasutatakse peaaegu kõigis [allikat pole täpsustatud 180 päeva] raadiovastuvõtuseadmetes: raadiovastuvõtjates, telerites jne. Kasutatakse dioodi voolupinge karakteristiku ruutjaotist. Dioodikaitse Dioode kasutatakse ka mitmesuguste seadmete kaitsmiseks sisselülitamise vale polaarsuse jms eest. Toitmise väljalülitamisel on teada vooluahel alalisvooluahela dioodide kaitsmiseks koos induktiivsusega ülepingete vastu. Diood on ühendatud mähisega paralleelselt, nii et diood on "töö" olekus suletud. Sellisel juhul, kui komplekt on järsult välja lülitatud, ilmub dioodi kaudu vool ja vool väheneb aeglaselt (induktsiooni emf on võrdne dioodi pinge langusega) ja võimsat pinget ei toimu, põhjustades sädemekontakte ja läbipõlemise pooljuhte. Dioodlülitid Kasutatakse kõrgsageduslike signaalide ümberlülitamiseks. Juhtimine toimub alalisvoolu abil, RF ja juhtsignaali eraldamine kondensaatorite ja induktorite abil. Dioodide sädemekaitse See ei ammenda dioodide kasutamist elektroonikas, kuid muud vooluringid on reeglina väga spetsialiseerunud. Spetsiaalsetel dioodidel on täiesti erinev rakendusala, nii et neid käsitletakse eraldi artiklites.

Ettekanne teemal: "Pooljuhidioodid" Lõpetanud: Barmin R.А. Gelzin I.E. Pooljuhtdiood on mittelineaarne kahe klemmiga elektrooniline seade. Sõltuvalt dioodi siseelementide sisemisest struktuurist, tüübist, kogusest ja dopingu tasemest ning voolu-pinge karakteristikust on pooljuhtdioodide omadused erinevad. Arvestame järgmist tüüpi dioodidega: alaldidioodid, mis põhinevad p-n ristmikul, zenerdioodid, varikapid, tunneli- ja pöörddioodid. J J s (e VG 1) alaldi diood põhineb p-n ristmikul Alaldi diood põhineb tavalisel elektron-auk ristmikul, sellise dioodi voolu-pinge karakteristikul on väljendunud mittelineaarsus. Ettepoole suunatud kallutamise korral on dioodivool sissepritse, suurte mõõtmetega ja on enamiku kandjate voolu difusioonikomponent. Tagurpidi kallutamise korral on dioodivool suuruselt väike ja tähistab vähemuse kandevoolu triivkomponenti. Tasakaaluolekus on elektronide ja aukude difusioon- ja triivvooludest tingitud kogu vool võrdne nulliga. Joon. Pooljuhtdioodi parameetrid: a) voolu-pinge karakteristik; b) CVC juhtumi kujundust kirjeldatakse võrrandiga JJ s (e VG 1) Rektifikatsioon dioodis Pn-ristmikul põhineva pooljuhidioodi üks peamisi omadusi on voolu-pinge karakteristiku terav asümmeetria: kõrge juhtivus ettepoole kaldu ja madal vastupidise kallutusega. Seda dioodi omadust kasutatakse alaldi dioodides. Joonisel on kujutatud diagramm, mis illustreerib dioodis oleva vahelduvvoolu parandamist. - ideaalse dioodi parandustegur põhineb p-n ristmikul. Iseloomulik takistus Dioodidele on iseloomulikke takistusi kahte tüüpi: diferentsiaaltakistus rD ja alalisvoolutakistus RD. Diferentsiaaltakistus on määratletud kui alalisvoolutakistus RD U I U I 0 (e U 1) Voolupinge karakteristiku esiosas on alalisvoolutakistus suurem kui diferentsiaaltakistus RD\u003e rD ja tagurpidi 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. Varikap Varikap on pooljuhidiood, mille töö põhineb p-n ristmiku tõkkevõimsuse sõltuvusel pöördpingest. Varikappe kasutatakse elektriliselt juhitava mahtuvusega elementidena vooluringides võnkeringi sageduse häälestamiseks, sageduse jagamiseks ja korrutamiseks, sageduse moduleerimiseks, juhitavateks faasinihutiteks jne. Pn-ristmikul puudub välispinge ja sisemine elektriväli. Kui dioodile rakendatakse vastupidist pinget, suureneb selle potentsiaalse tõkke kõrgus. Väline vastupidine pinge tõrjub elektronid sügavale n-piirkonda, mille tulemusel paisub p-n ristmiku ammendumispiirkond, mida saab kujutada lihtsa lameda kondensaatorina, milles piirkonna piirid toimivad plaatidena. Sellisel juhul väheneb vastavalt lamekondensaatori võimsuse valemile plaatide vahelise kauguse suurenemisega (põhjustatud vastupidise pinge väärtuse suurenemisest) pn ristmiku läbilaskevõime. Seda vähenemist piirab ainult aluse paksus, millest kaugemale üleminek ei saa laieneda. Selle miinimumi saavutamisel ei muutu mahtuvus vastupidise pinge suurenemisega. Tunnelidiood on pooljuhidiood, mis põhineb tugevalt legeeritud piirkondadega p + -n + ristmikul, voolupinge karakteristiku sirgjoonel täheldatakse voolu n-kujulist sõltuvust pingest. N + -tüüpi pooljuhis on kõik juhtivusriba olekud kuni Fermi tasemeni hõivatud elektronidega, p + -tüüpi pooljuhis augud. Kahe degenereerunud pooljuhi moodustatud p + -n + ristmiku ribadiagramm: arvutame degenereerunud p-n ristmiku geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib p-n ristmiku asümmeetria (p + on tugevalt 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 cm ~ 100 Å Hinnanguline on Debroille lainepikkus elektron lihtsatest suhetest: 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 ristmiku p + -n + geomeetriline laius võrreldavaks de Broglie lainepikkusega elektron. Sellisel juhul võib kvantmehaaniliste efektide avaldumist oodata degenereerunud p + –n + ristmikul, millest üks on tunnel läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkke puhul on tunnelist läbi barjääri imbumise tõenäosus null. Pöördiood on tunneldiood, millel puudub negatiivne diferentsiaaltakistuse sektsioon. Voolupinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus madalal pingel nullilähedasel tasemel (mikrovolti suurusjärgus) võimaldab seda dioodi kasutada nõrkade signaalide tuvastamiseks mikrolaineahjus. Germaaniumi pöörddioodi voolupinge karakteristik a) täisvoolu pinge karakteristik; b) I - V 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:

Tunnelidiood. Esimene tunnelitöötlusseadmete loomise tegelikkust kinnitav töö oli pühendatud tunneldioodile, mida nimetatakse ka Esaki dioodiks, ja selle avaldas L. Esaki 1958. aastal. Esaki leidis degenereerunud germaaniumi p-n-ristmikul siseväli emissiooni uurimise käigus "anomaalse" I - V karakteristiku: diferentsiaaltakistus karakteristiku ühes osas oli negatiivne. Ta selgitas seda efekti, kasutades kvantmehaanilise tunnelimise mõistet ja saavutas samal ajal vastuvõetava kokkuleppe teoreetiliste ja eksperimentaalsete tulemuste vahel.

Slaid nr 4

Slaidi kirjeldus:

Tunnelidiood. Tunnelidiood on pooljuhidiood, mis põhineb tugevalt legeeritud piirkondadega p + -n + ristmikul, voolupinge karakteristiku sirgjoonel, milles täheldatakse voolu n-kujulist sõltuvust pingest. Nagu teada, moodustuvad lisandite energiaribad pooljuhtides, kus on palju lisandeid. N-pooljuhtides kattub selline riba juhtivusribaga ja p-pooljuhtides valentsribaga. Selle tagajärjel jääb kõrge lisandite kontsentratsiooniga n-pooljuhtide Fermi tase kõrgemale tasemest Ec ja p-pooljuhtides alla taseme Ev. Selle tulemusena võib energiavahemikus DE \u003d Ev-Ec vastata mis tahes energiatase n-pooljuhi juhtimisribas potentsiaalsete tõkete taga olevale samale energiatasemele, s.t. p-pooljuhi valentsribas.

Slaid nr 5

Slaidi kirjeldus:

Tunnelidiood. Niisiis eraldatakse DE-intervalli piires energiaolekutega n ja p pooljuhtides olevad osakesed kitsa potentsiaalibarjääriga. P-pooljuhtide valentsribas ja n-pooljuhtide juhtimisribas on osa energiapiirkondi DE vahemikus vabad. Järelikult on läbi sellise kitsa potentsiaalibarjääri, mille mõlemal küljel on hõivamata energiatasemed, võimalik osakeste tunneli liikumine. Tõkkepuule lähenedes kogevad osakesed peegeldumist ja tagasipöördumist enamikul juhtudel tagasi, kuid siiski on tõenäosus tuvastada tõkke taga osake, tunneli ülemineku tagajärjel on tunnelivoolu tihedus null ja tunnelite tihedus vool on j t0. Arvutame degenereerunud p-n ristmiku geomeetrilise laiuse. Eeldame, et sel juhul säilib p-n ristmiku asümmeetria (p + on tugevalt legeeritud piirkond). Siis on p + -n + siirde laius väike: Hinname elektroni Debroille lainepikkust lihtsate seoste põhjal:

Slaid nr 6

Slaidi kirjeldus:

Tunnelidiood. P + -n + ristmiku geomeetriline laius osutub võrreldavaks elektroni de Broglie lainepikkusega. Sellisel juhul võib kvantmehaaniliste efektide avaldumist oodata degenereerunud p + –n + ristmikul, millest üks on tunnel läbi potentsiaalse barjääri. Kitsa tõkkepuu korral on tunneli nõrgumise tõenäosus läbi tõkkepuu null!

Slaid nr 7

Slaidi kirjeldus:

Tunnelidiood. Tunnelidioodi voolud. Tasakaaluolekus on ristmiku läbiv kogu vool null. Kui ristmikule rakendatakse pinget, saavad elektronid tunneliks valentsribast juhtivusribani või vastupidi. Tunnelivoolu voolamiseks peavad olema täidetud järgmised tingimused: 1) energia olekud ristmiku küljel, millest elektronide tunnel tuleb täita; 2) ülemineku teisel poolel peavad sama energiaga energiaseisundid olema tühjad; 3) potentsiaalse tõkke kõrgus ja laius peavad olema piisavalt väikesed, et tunnelite tekkimise tõenäosus eksisteeriks; 4) quasimomentum tuleb säilitada. Tunnelidiood.swf

Slaid nr 8

Slaidi kirjeldus:

Tunnelidiood. Parameetritena kasutatakse I - V karakteristiku ainsuse punkte iseloomustavaid pingeid ja voolusid. Tippvool vastab I - V karakteristiku maksimumile tunneliefekti piirkonnas. Pinge Uп vastab voolu Iп-le. Küna vool Iv ja Uv iseloomustavad I - V karakteristikut praeguse miinimumi piirkonnas. Lahuse Upp pinge vastab voolu Ip väärtusele karakteristiku difusiooniharus. Sõltuvuse I \u003d f (U) langevat sektsiooni iseloomustab negatiivne diferentsiaaltakistus rД \u003d -dU / dI, mille väärtuse võib mõne veaga määrata valemiga

Slaid nr 9

Slaidi kirjeldus:

Tagurpidi dioodid. Vaatleme juhtumit, kui elektrooniliste ja aukude pooljuhtide Fermi energia langeb kokku või on juhtivuse alaosast või valentsriba ülaosast ± kT / q kaugusel. Sellisel juhul on sellise vastupidise eelpingega dioodi voolu-pinge omadused täpselt samad kui tunneldioodil, see tähendab, et vastupidise pinge suurenemisega suureneb vastupidine vool kiiresti . Mis puutub ettepoole suunatud eelvoolu, siis tunneli I - V tunnelikomponent puudub täielikult, kuna juhtivusribas pole täielikult täidetud olekuid. Seega, kui sellistes dioodides on ettepoole suunatud kallutus kuni pinge, mis on suurem või võrdne poole sagedusribast, vool puudub. Alaldidioodi seisukohast on sellise dioodi voolu-pinge karakteristik pöördvõrdeline, see tähendab, et tagurpidi ja eelrõhu korral on kõrge juhtivus. Sellega seoses nimetatakse seda tüüpi tunneldioodi ümberpööratud dioodideks. Seega on vastupidine diood tunneli diood ilma negatiivse diferentsiaaltakistuse sektsioonita. Voolupinge karakteristiku kõrge mittelineaarsus madalal pingel nullilähedasel tasemel (mikrovolti suurusjärgus) võimaldab seda dioodi kasutada nõrkade signaalide tuvastamiseks mikrolaineahjus.

Slaid nr 10

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Tavapärasel p-n ristmikul põhineva pooljuhidioodi pinge kiirete muutuste korral ei saa staatilisele voolu-pinge karakteristikule vastavat dioodi läbivat voolu kohe kindlaks teha. Voolu loomise protsessi sellise lülitamise ajal nimetatakse tavaliselt mööduvaks protsessiks. Üleminekuprotsessid pooljuhtdioodides on seotud vähemusekandjate akumuleerumisega dioodi aluses selle otsese ühenduse ajal ja nende resorptsiooniga aluses koos dioodi läbiva pinge polaarsuse kiire muutumisega. Kuna tavalise dioodi aluses puudub elektriväli, määratakse vähemuskandjate liikumine aluses difusiooniseaduste abil ja kulgeb suhteliselt aeglaselt. Selle tulemusena mõjutavad kandja akumuleerumise kineetika aluses ja nende resorptsioon dioodide dünaamilisi omadusi lülitusrežiimis. Mõelge voolu I muutustele, kui diood lülitatakse päripinge U-st vastupidiseks.

Slaid nr 11

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Statsionaarsel juhul kirjeldatakse dioodis oleva voolu suurust võrrandiga. Pärast siirdeprotsesside lõppu on dioodis oleva voolu suurus võrdne J0-ga. Mõelge lühiajalise kineetikale, see tähendab p-n ristmiku voolu muutusele, kui lülitatakse otsepingelt vastupidisele pingele. Kui diood on asümmeetrilise pn-ristmiku alusel ettepoole kallutatud, siis dioodi alusesse ei sisestata tasakaalustamata auke. Kirjeldatakse aluspinna tasakaalustamata süstitud aukude aja ja ruumi varieerumist. järjepidevuse võrrand:

Slaid nr 12

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Ajahetkel t \u003d 0 määratakse süstitud kandjate jaotus aluses difusioonivõrrandi põhjal ja sellel on järgmine vorm: Üldsättedelt on selge, et dioodi pinge ümberlülitamise hetkel edasi tagurpidi on vastupidine vool dioodi soojuslikust voolust oluliselt suurem. See juhtub seetõttu, et dioodi pöördvool tuleneb voolu triivikomponendist ja selle väärtus määratakse omakorda vähemuskandjate kontsentratsiooni järgi. See kontsentratsioon suureneb dioodi aluses emitterist aukude sissepritsimise tõttu märkimisväärselt ja seda kirjeldatakse esialgu sama võrrandiga.

Slaid nr 13

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Aja jooksul väheneb tasakaalustamata kandjate kontsentratsioon; seetõttu väheneb ka vastupidine vool. Aja jooksul t2, mida nimetatakse vastupidise takistuse taastumisajaks või hajumisajaks, jõuab vastupidine vool väärtusele, mis on võrdne termilise vooluga. Selle protsessi kineetika kirjeldamiseks kirjutame järjepidevuse võrrandi piiri ja lähtetingimused järgmises vormis. Ajal t \u003d 0 kehtib süstitavate kandjate jaotuse võrrand aluses. Kui statsionaarne seisund luuakse hetkega, kirjeldatakse tasakaalustamatute kandjate statsionaarset jaotust baasis seosega:

Slaid nr 14

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Tagurpidi vool on tingitud ainult aukude difusioonist p-n ristmiku ruumi laengu piirkonna piirini: Vastupidise voolu kineetika leidmise protseduur on järgmine. Piiriolusid arvestades on järjepidevuse võrrand lahendatud ja leitakse alus p (x, t) mittetasakaalukandjate kontsentratsiooni sõltuvus ajast ja koordinaadist. Joonisel on näidatud kontsentratsiooni p (x, t) koordinaatide sõltuvused erinevatel aegadel. Kontsentratsiooni p (x, t) koordinaatide sõltuvused erinevatel aegadel

Slaid nr 15

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Asendades dünaamilise kontsentratsiooni p (x, t), leiame vastupidise voolu kineetilise sõltuvuse J (t). Vastuvoolu J (t) sõltuvus on järgmisel kujul: Siin on täiendav veajaotuse funktsioon, mis on võrdne täiendava veafunktsiooni esimesel laiendusel on järgmine kuju: Laiendame funktsiooni seerias väikeste ja suurte korral korda: t\u003e lk. Saame: Sellest suhtest järeldub, et hetkel t \u003d 0 on pöördvoolu väärtus lõpmata suur. Selle voolu füüsikaline piirang on suurim vool, mis võib voolata läbi dioodi rB aluse oomilise takistuse vastupidises pinges U. Selle voolu suurus, mida nimetatakse piirvooluks Jav, on võrdne: Jav \u003d U / rB. Aega, mille jooksul pöördvool on konstantne, nimetatakse väljalülitusajaks.

Slaid nr 16

Slaidi kirjeldus:

Mööduvad protsessid. Impulssdioodide puhul on dioodi vastupidise takistuse piiraja τav ja taastumisaeg τw olulised parameetrid. Nende väärtuse vähendamiseks on mitu võimalust. Esiteks saab tasakaalustamatute kandjate eluiga dioodi aluses vähendada, viies aluse kvasineutraalsesse mahtu sügavad rekombinatsioonikeskused. Teiseks võite muuta dioodi aluse õhukeseks, nii et tasakaalustamata kandjad rekombineeruksid aluse tagaküljel Perpr_pn.swf Dioodi vahetamisel pöördvoolu sõltuvus ajast

https://accounts.google.com

Slaidide pealdised:

Elektroni-augu üleminek. Transistor

Elektron-auk ristmik (või n - p ristmik) on kahe erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhi kontaktpiirkond.

Kui kaks n- ja p-tüüpi pooljuhti kokku puutuvad, algab difusiooniprotsess: augud p-piirkonnast lähevad n-piirkonda ja elektronid, vastupidi, n-piirkonnast p-piirkonda. Selle tulemusena väheneb kontaktvööndi lähedal olevas n-piirkonnas elektronide kontsentratsioon ja ilmub positiivselt laetud kiht. P-piirkonnas aukude kontsentratsioon väheneb ja ilmub negatiivselt laetud kiht. Pooljuhi piiril moodustub kahekordne elektriline kiht, mille elektriväli takistab elektronide ja aukude üksteise suunas levimist.

Piiri regioon eri tüüpi juhtivusega pooljuhtide (blokeeriva kihi) vahel ulatub tavaliselt kümnete ja sadade interatomiliste vahemaade paksuseni. Selle kihi ruumilaengud tekitavad p ja n piirkonna vahel blokeeriva pinge Us, mis on germaaniumi n - p ristmike korral ligikaudu 0,35 V ja räniühenduste korral 0,6 V.

Termilise tasakaalu tingimustes välise elektrilise pinge puudumisel on kogu elektron-ava ristmiku läbiv vool null.

Kui n - p ristmik on ühendatud allikaga nii, et allika positiivne poolus on ühendatud p piirkonnaga ja negatiivne pool n piirkonnaga, siis blokeeriva kihi elektrivälja tugevus väheneb, mis hõlbustab enamuse kandjate üleminek läbi kontaktkihi. Aukud p-piirkonnast ja elektronid n-piirkonnast, liikudes üksteise suunas, ületavad n - p-ristmiku, tekitades voolu edasi. N-p-ristmiku kaudu kulgev vool suureneb sel juhul lähte pinge suurenemisega.

Kui n - p ristmikuga pooljuht on ühendatud vooluallikaga nii, et allika positiivne poolus on ühendatud n piirkonnaga ja negatiivne pool p piirkonnaga, siis blokeeriva kihi väljatugevus suureneb. Aukud p-piirkonnas ja elektronid n-piirkonnas nihutatakse n-p-ristmikust, suurendades seeläbi vähemuskandjate kontsentratsiooni blokeerivas kihis. N - p ristmiku kaudu voolu praktiliselt pole. Väga ebaoluline pöördvool tuleneb ainult pooljuhtmaterjalide sisemisest juhtivusest, s.t väikese vabade elektronide kontsentratsiooni olemasolust p-piirkonnas ja aukude n-piirkonnas. N-p-ristmikule rakendatavat pinget nimetatakse sel juhul vastupidiseks.

N - p ristmiku võimet läbida voolu peaaegu ainult ühes suunas kasutatakse seadmetes, mida nimetatakse pooljuhidioodideks. Pooljuhidioodid on valmistatud räni- või germaaniumkristallidest. Nende valmistamisel sulatatakse erinevat tüüpi juhtivust pakkuv lisand mõne tüüpi juhtivusega kristalliks. Pooljuhtdioodidel on vaakumdioodidega võrreldes palju eeliseid - väike suurus, pikk kasutusiga, mehaaniline tugevus. Pooljuhtdioodide oluline puudus on nende parameetrite sõltuvus temperatuurist. Näiteks ränidioodid võivad rahuldavalt töötada ainult temperatuurivahemikus –70 ° C kuni 80 ° C. Germaaniumdioodide puhul on töötemperatuuri vahemik mõnevõrra laiem.

Pooljuhtseadmeid, millel pole mitte ühte, vaid kahte n - p ristmikku, nimetatakse transistorideks. Nimi tuleneb ingliskeelsete sõnade kombinatsioonist: transfer - to transfer ja resistor - resistance. Tavaliselt kasutatakse transistoride loomiseks germaaniumit ja räni. Transistore on kahte tüüpi: p - n - p transistorid ja n - p - n transistorid.

P - n - p germaaniumi transistor on väike germaaniumist valmistatud plaat, millel on doonori lisand, see tähendab n-tüüpi pooljuhist. Sellel plaadil luuakse kaks aktseptorilisandiga piirkonda, st augujuhtivusega piirkonnad.

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

Transistoriplaati nimetatakse aluseks (B), üht vastupidise juhtivusega tüüpi piirkonda nimetatakse kollektoriks (K) ja teiseks emitteriks (E). Tavaliselt on kollektori maht suurem kui emitteri maht.

Erinevate struktuuride legendis näitab emitteri nool voolu suunda läbi transistori.

Kaasamine p - n - p -struktuuri transistori vooluahelasse. "Emitter-base" üleminek lülitatakse sisse edasi (läbilaskevõime) suunas (emitter circuit) ja "kollektor-base" üleminek blokeerimise suunas ( kollektori vooluring).

Kui emitterahel on suletud, liiguvad augud - emitteri peamised laengukandjad - sellest baasi, tekitades selles vooluringis voolu I e. Kuid emitterist baasi sisenevate aukude jaoks on kollektori vooluringis n - p ristmik avatud. Enamik auke on selle ristmiku väljaga hõivatud ja tungivad kollektorisse, tekitades voolu I kuni.

Selleks, et kollektori vool oleks praktiliselt võrdne emitteri vooluga, tehakse transistori alus väga õhukese kihina. Kui emitteri voolu vool muutub, muutub ka kollektori voolu vool.

Kui emitterahelaga on ühendatud vahelduvpinge allikas, ilmub vahelduvpinge ka kollektorahelaga ühendatud takisti R kohal, mille amplituud võib olla mitu korda suurem kui sisendsignaali amplituud. Seetõttu toimib transistor vahelduvpinge võimendina.

Kuid selline transistori võimendi ahel on ebaefektiivne, kuna selles pole signaali voolu võimendust ja kogu emitteri vool I e \u200b\u200bvoolab läbi sisendsignaali allikate. Reaalsetes transistori võimendusahelates lülitatakse sisse vahelduvpinge allikas, nii et sellest voolab ainult väike baasvool I b \u003d I e - I k. Väikesed muutused baasivoolus põhjustavad olulisi muutusi kollektori voolus. Praegune võimendus sellistes vooluringides võib olla mitusada.

Praegu kasutatakse pooljuhtseadmeid raadioelektroonikas laialdaselt. Kaasaegne tehnoloogia võimaldab toota pooljuhtseadmeid - dioode, transistore, pooljuhtfotodetektoreid jne - mitu mikromeetrit. Elektroonilise tehnoloogia kvalitatiivselt uueks etapiks oli mikroelektroonika arendamine, mis tegeleb integreeritud mikroskeemide ja nende rakendamise põhimõtete väljatöötamisega.

Integreeritud mikrolülitus on kombinatsioon suurest arvust omavahel ühendatud elementidest - üliväikestest dioodidest, transistoridest, kondensaatoritest, takistitest, ühendusjuhtmetest, mis on valmistatud ühes tehnoloogilises protsessis ühe kristalliga. Mikrolülitus suurusega 1 cm 2 võib sisaldada mitusada tuhat mikroelementi. Mikrolülituste kasutamine on toonud revolutsioonilisi muutusi paljudes kaasaegse elektroonilise tehnoloogia valdkondades. See on eriti ilmne elektroonilise arvutamise valdkonnas. Suured arvutid, mis sisaldavad kümneid tuhandeid elektroonilisi torusid ja hõivavad terveid hooneid, asendati personaalarvutitega.

Eelvaade:

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge endale Google'i konto (konto) ja logige sisse: