دیود نیمه هادی غیر خطی است دستگاه الکترونیکیبا دو نتیجه گیری بسته به ساختار داخلی، نوع، مقدار و سطح دوپینگ عناصر داخلی دیود و مشخصه جریان-ولتاژ، خواص دیودهای نیمه هادی متفاوت است.

دیود یکسو کننده روشن است پایه p-nانتقال اساس دیود یکسو کننده یک انتقال معمولی الکترون-حفره است، مشخصه جریان-ولتاژ چنین دیودی دارای غیرخطی بودن مشخص است. در بایاس رو به جلو، جریان دیود تزریقی است، از نظر بزرگی، و نشان دهنده مولفه انتشار جریان حامل اکثریت است. با بایاس معکوس، جریان دیود از نظر اندازه کوچک است و مولفه رانش جریان حامل اقلیت را نشان می دهد. در حالت تعادل، مجموع جریان ناشی از جریان های انتشار و رانش الکترون ها و حفره ها برابر با صفر است. برنج. پارامترهای دیود نیمه هادی: الف) مشخصه جریان-ولتاژ. ب) طراحی مورد VAC با معادله توصیف می شود

یکسوسازی در دیود یکی از ویژگی های اصلی دیود نیمه هادی بر اساس اتصال p-nعدم تقارن شدید مشخصه جریان-ولتاژ است: رسانایی بالا با بایاس رو به جلو و کم با بایاس معکوس. از این خاصیت دیود در دیودهای یکسو کننده استفاده می شود. شکل مداری را نشان می دهد که تصحیح جریان متناوب در یک دیود را نشان می دهد. - نسبت یکسوسازی یک دیود ایده آل بر اساس اتصال p-n.

مقاومت مشخصه دو نوع مقاومت مشخصه دیودها وجود دارد: مقاومت دیفرانسیل rD و مقاومت DC RD. مقاومت دیفرانسیل به عنوان مقاومت DC تعریف می شود در قسمت رو به جلو مشخصه ولتاژ جریان، مقاومت DC بیشتر از مقاومت دیفرانسیل RD > rD است و در قسمت معکوس کمتر از RD rD و در قسمت معکوس آن است. کمتر از RD

دیودهای زنر دیود زنر یک دیود نیمه هادی است که مشخصه جریان-ولتاژ آن دارای یک ناحیه وابستگی شدید جریان-ولتاژ در بخش معکوس مشخصه جریان-ولتاژ است. CVC دیود زنر به شکلی است که در شکل نشان داده شده است.وقتی ولتاژ روی دیود زنر که ولتاژ تثبیت کننده اوستاب نامیده می شود رسید، جریان عبوری از دیود زنر به شدت افزایش می یابد. مقاومت دیفرانسیل Rdiff یک دیود زنر ایده آل در این بخش از مشخصه I-V به 0 تمایل دارد، در دستگاه های واقعی مقدار Rdiff: Rdif 2 50 اهم است.

هدف اصلی دیود زنر تثبیت ولتاژ در بار، با تغییر ولتاژ در مدار خارجی است. در این راستا، یک مقاومت بار به صورت سری با دیود زنر گنجانده شده است که تغییر ولتاژ خارجی را کاهش می دهد. بنابراین دیود زنر را دیود مرجع نیز می نامند. ولتاژ تثبیت Ustab به مکانیسم فیزیکی بستگی دارد که باعث وابستگی شدید جریان به ولتاژ می شود. دو مکانیسم فیزیکی مسئول چنین وابستگی جریان به ولتاژ وجود دارد - شکست بهمن و تونل زنی اتصال pn. برای دیودهای زنر با مکانیزم شکست تونل، ولتاژ تثبیت Ustab کوچک و کمتر از 5 ولت است: Ustab 8 ولت است.

Varicaps یک دیود نیمه هادی است که عملکرد آن بر اساس وابستگی مانع است. ظرفیت p-nانتقال از ولتاژ معکوس واریکاپ ها به عنوان عناصری با ظرفیت کنترل شده الکتریکی در مدارهای تنظیم فرکانس مدار نوسانی، تقسیم و ضرب فرکانس، مدولاسیون فرکانس، شیفترهای فاز کنترل شده و غیره استفاده می شوند. در صورت عدم وجود ولتاژ خارجی، یک مانع پتانسیل و یک میدان الکتریکی داخلی وجود دارد. اتصال p-n اگر ولتاژ معکوس به دیود اعمال شود، ارتفاع این مانع پتانسیل افزایش می یابد. ولتاژ معکوس خارجی الکترون ها را به اعماق ناحیه n دفع می کند و در نتیجه باعث انبساط ناحیه تخلیه شده می شود. منطقه p-nانتقال، که می تواند به عنوان ساده ترین خازن تخت نشان داده شود، که در آن مرزهای منطقه به عنوان صفحات عمل می کنند. در این حالت، مطابق با فرمول ظرفیت خازن تخت، با افزایش فاصله بین صفحات (ناشی از افزایش مقدار ولتاژ معکوس)، ظرفیت اتصال p-n کاهش می یابد. این کاهش تنها با ضخامت پایه محدود می شود، که فراتر از آن انتقال نمی تواند گسترش یابد. پس از رسیدن به این حداقل، ظرفیت خازن با افزایش ولتاژ معکوس تغییر نمی کند.

در نیمه هادی های نوع n+، تمام حالت های نوار رسانایی تا سطح فرمی توسط الکترون ها اشغال می شود، در حالی که در نیمه هادی های نوع p+ توسط سوراخ ها اشغال می شوند. نمودار نواری یک اتصال p+n+ که توسط دو نیمه هادی منحط تشکیل شده است: اجازه دهید عرض هندسی یک اتصال pn منحط را محاسبه کنیم. فرض می کنیم که در این مورد عدم تقارن انتقال p n حفظ می شود (p+ ناحیه ای است که به شدت دوپ شده است). سپس عرض انتقال p+n+ کوچک است: می‌توانیم طول موج دی بروگلی یک الکترون را از روابط ساده تخمین بزنیم:

بنابراین، عرض هندسی انتقال p+n+ با طول موج دو بروگلی الکترون قابل مقایسه است. در این مورد، در یک انتقال منحط p + n +، می توان انتظار تظاهرات را داشت مکانیک کوانتومیاثراتی که یکی از آنها تونل زدن از طریق یک مانع بالقوه است. برای یک مانع باریک، احتمال تونل زدن از طریق مانع غیر صفر است. دیود معکوس یک دیود تونلی بدون بخش مقاومت دیفرانسیل منفی است. غیرخطی بودن زیاد مشخصه جریان-ولتاژ در ولتاژهای پایین نزدیک به صفر (در حد میکروولت) استفاده از این دیود را برای تشخیص ممکن می سازد. سیگنال های ضعیفدر محدوده مایکروویو مشخصه ولت آمپر دیود معکوس ژرمانیوم الف) مشخصه جریان-ولتاژ کل. ب) بخش معکوس CVC در دماهای مختلف

یکسو کننده های دیودی یکسو کننده سه فاز Larionov A.N روی سه نیم پل دیودها به طور گسترده ای برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم (به طور دقیق تر به ضربان یک طرفه) استفاده می شود. یکسو کننده دیود یا پل دیودی (یعنی 4 دیود برای یک مدار تک فاز (6 دیود برای یک مدار نیم پل سه فاز یا 12 برای یک مدار سه فاز تمام پل) که در یک مدار به یکدیگر متصل هستند) جزء اصلی منابع تغذیه تقریباً برای تمام دستگاه های الکترونیکی است. یکسو کننده سه فاز دیود طبق طرح A.N. Larionov در سه نیمه پل موازی در ژنراتورهای خودرو استفاده می شود ، جریان متناوب سه فاز ژنراتور را به جریان مستقیم شبکه داخلی خودرو تبدیل می کند. استفاده از دینام در ترکیب با یکسو کننده دیود به جای ژنراتور DC با مجموعه جمع کننده براش باعث شد تا اندازه ژنراتور خودرو به میزان قابل توجهی کاهش یابد و قابلیت اطمینان آن افزایش یابد. برخی از یکسو کننده ها هنوز از یکسو کننده های سلنیوم استفاده می کنند. این به دلیل ویژگی این یکسو کننده ها است که با تجاوز از حداکثر جریان مجاز، سلنیوم (در بخش هایی) می سوزد که (تا حد معینی) منجر به از بین رفتن ویژگی های یکسو کننده یا اتصال کوتاه - خرابی نمی شود. یکسو کننده های ولتاژ بالا از ستون های ولتاژ بالا سلنیوم از تعداد زیادی از یکسو کننده های سلنیوم متصل به سری و ستون های ولتاژ بالا سیلیکونی از تعداد زیادی دیود سیلیکونی متصل به سری استفاده می کنند. آشکارسازهای دیود دیودها در ترکیب با خازن ها برای استخراج مدولاسیون فرکانس پایین از سیگنال AM RF یا سایر سیگنال های مدوله شده استفاده می شوند. آشکارسازهای دیود تقریباً در همه گیرنده‌های رادیویی [منبع مشخص نشده 180 روز] استفاده می‌شوند: رادیو، تلویزیون و غیره. از بخش مربعی مشخصه جریان-ولتاژ دیود استفاده می‌شود. حفاظت از دیود دیودها همچنین برای محافظت از دستگاه های مختلف در برابر قطبیت معکوس و غیره استفاده می شوند. یک طرح حفاظتی دیودی شناخته شده برای مدارهای DC با اندوکتانس در برابر نوسانات در هنگام قطع برق وجود دارد. دیود به صورت موازی با سیم پیچ متصل می شود به طوری که در حالت "کار" دیود بسته است. در این حالت، اگر مجموعه به طور ناگهانی خاموش شود، جریانی از طریق دیود ظاهر می شود و جریان به آرامی کاهش می یابد (emf القایی برابر با افت ولتاژ در سراسر دیود خواهد بود) و هیچ افزایش ولتاژ قدرتمندی وجود نخواهد داشت. برای جرقه زدن کنتاکت ها و سوزاندن نیمه هادی ها. کلیدهای دیود برای سوئیچینگ سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شود. کنترل توسط جریان مستقیم، جداسازی RF و سیگنال کنترل با استفاده از خازن ها و اندوکتانس ها انجام می شود. حفاظت از جرقه دیود این استفاده از دیودها در الکترونیک را تمام نمی کند، اما مدارهای دیگر تمایل دارند بسیار تخصصی باشند. دیودهای ویژه کاربرد کاملاً متفاوتی دارند، بنابراین در مقالات جداگانه مورد بحث قرار خواهند گرفت.

ارائه با موضوع: "دیودهای نیمه هادی" تکمیل شده توسط: Barmin R.A. گلزین I.E. دیود نیمه هادی یک دستگاه الکترونیکی غیر خطی با دو پایانه است. بسته به ساختار داخلی، نوع، مقدار و سطح دوپینگ عناصر داخلی دیود و مشخصه جریان-ولتاژ، خواص دیودهای نیمه هادی متفاوت است. ما انواع دیودهای زیر را در نظر خواهیم گرفت: دیودهای یکسو کننده مبتنی بر اتصال p-n، دیودهای زنر، واریکاپ، دیودهای تونلی و معکوس. J Js (e VG 1) دیود یکسو کننده بر اساس اتصال p-n اساس دیود یکسو کننده یک اتصال معمولی الکترون-حفره است، مشخصه جریان-ولتاژ چنین دیودی دارای غیرخطی بودن مشخص است. در بایاس رو به جلو، جریان دیود تزریقی است، از نظر بزرگی، و نشان دهنده مولفه انتشار جریان حامل اکثریت است. با بایاس معکوس، جریان دیود از نظر اندازه کوچک است و مولفه رانش جریان حامل اقلیت را نشان می دهد. در حالت تعادل، مجموع جریان ناشی از جریان های انتشار و رانش الکترون ها و حفره ها برابر با صفر است. برنج. پارامترهای دیود نیمه هادی: الف) مشخصه جریان-ولتاژ. ب) طراحی مشخصه I-V با معادله J Js (e VG 1) توضیح داده می شود. یکسوسازی در دیود یکی از ویژگی های اصلی یک دیود نیمه هادی مبتنی بر اتصال p-n عدم تقارن شدید مشخصه جریان-ولتاژ است: بالا. هدایت با بایاس رو به جلو و کم با معکوس. از این خاصیت دیود در دیودهای یکسو کننده استفاده می شود. شکل مداری را نشان می دهد که تصحیح جریان متناوب در یک دیود را نشان می دهد. - نسبت یکسوسازی یک دیود ایده آل بر اساس اتصال p-n. مقاومت مشخصه دو نوع مقاومت مشخصه دیودها وجود دارد: مقاومت دیفرانسیل rD و مقاومت DC RD. مقاومت دیفرانسیل به عنوان مقاومت DC RD U I U I 0 (e U 1) تعریف می شود.< 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 Varicaps - یک دیود نیمه هادی که عملکرد آن بر اساس وابستگی ظرفیت مانع اتصال p-n به ولتاژ معکوس است. واریکاپ ها به عنوان عناصری با ظرفیت کنترل شده الکتریکی در مدارهای تنظیم فرکانس مدار نوسانی، تقسیم و ضرب فرکانس، مدولاسیون فرکانس، شیفترهای فاز کنترل شده و غیره استفاده می شوند. در صورت عدم وجود ولتاژ خارجی، یک مانع پتانسیل و یک میدان الکتریکی داخلی وجود دارد. اتصال p-n اگر ولتاژ معکوس به دیود اعمال شود، ارتفاع این مانع پتانسیل افزایش می یابد. ولتاژ معکوس خارجی الکترون ها را به اعماق ناحیه n دفع می کند، در نتیجه ناحیه تخلیه شده پیوند p-n منبسط می شود، که می تواند به عنوان ساده ترین خازن تخت نشان داده شود، که در آن مرزهای منطقه به عنوان صفحات عمل می کنند. در این حالت، مطابق با فرمول ظرفیت خازن تخت، با افزایش فاصله بین صفحات (ناشی از افزایش مقدار ولتاژ معکوس)، ظرفیت اتصال p-n کاهش می یابد. این کاهش تنها با ضخامت پایه محدود می شود، که فراتر از آن انتقال نمی تواند گسترش یابد. پس از رسیدن به این حداقل، ظرفیت خازن با افزایش ولتاژ معکوس تغییر نمی کند. دیود تونلی یک دیود نیمه هادی است که بر اساس یک اتصال p + -n + با نواحی به شدت دوپ شده است که در قسمت مستقیم مشخصه جریان-ولتاژ که وابستگی n شکل جریان به ولتاژ مشاهده می شود. در نیمه هادی های نوع n، تمام حالت های نوار رسانایی تا سطح فرمی توسط الکترون ها و در نیمه هادی های نوع p+ توسط سوراخ ها اشغال می شود. نمودار نواری یک اتصال p+-n+ که توسط دو نیمه هادی منحط تشکیل شده است: بیایید عرض هندسی یک اتصال p-n منحط را محاسبه کنیم. فرض می‌کنیم که در این حالت عدم تقارن اتصال p-n حفظ می‌شود (p + ناحیه دوپینگ‌تر است). سپس عرض انتقال p+-n+ کوچک است: 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 ñ ~ 100 Å اجازه دهید طول موج دی بروگلی را تخمین بزنیم. الکترون از روابط ساده: 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 بنابراین، عرض هندسی انتقال p+-n+ با طول موج الکترونی دو بروگل قابل مقایسه است. در این حالت، در یک انتقال منحط p+-n+، می‌توان جلوه‌هایی از اثرات مکانیکی کوانتومی را انتظار داشت که یکی از آنها تونل زدن از طریق یک مانع پتانسیل است. برای یک مانع باریک، احتمال تونل زدن از طریق مانع غیر صفر است. دیود معکوس یک دیود تونلی بدون بخش مقاومت دیفرانسیل منفی است. غیر خطی بودن مشخصه جریان-ولتاژ بالا در ولتاژهای پایین نزدیک به صفر (در حد میکروولت) امکان استفاده از این دیود را برای تشخیص سیگنال های ضعیف در محدوده مایکروویو فراهم می کند. مشخصه جریان-ولتاژ دیود معکوس ژرمانیوم الف) مشخصه جریان-ولتاژ کامل. ب) بخش معکوس CVC در دماهای مختلف

1 از 16

ارائه با موضوع:دیود

اسلاید شماره 1

توضیحات اسلاید:

اسلاید شماره 2

توضیحات اسلاید:

اسلاید شماره 3

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی اولین اثری که واقعیت ایجاد دستگاه‌های تونل را تأیید می‌کند به دیود تونل که دیود اساکی نیز نامیده می‌شود اختصاص داشت و توسط L. Esaki در سال 1958 منتشر شد. اسکی، در فرآیند مطالعه انتشار میدان داخلی در یک اتصال p-n ژرمانیوم منحط، یک مشخصه جریان-ولتاژ "غیر عادی" را کشف کرد: مقاومت دیفرانسیل در یکی از بخش‌های مشخصه منفی بود. او این اثر را با کمک مفهوم تونل زنی مکانیکی کوانتومی توضیح داد و در عین حال توافق قابل قبولی بین نتایج نظری و تجربی به دست آورد.

اسلاید شماره 4

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی دیود تونلی یک دیود نیمه هادی است که بر اساس یک اتصال p + -n + با نواحی به شدت دوپ شده است که در قسمت مستقیم مشخصه جریان-ولتاژ که وابستگی n شکل جریان به ولتاژ مشاهده می شود. همانطور که مشخص است، نوارهای انرژی ناخالصی در نیمه هادی هایی با غلظت بالایی از ناخالصی ها تشکیل می شوند. در نیمه هادی های n، این باند با نوار رسانایی و در نیمه هادی های p با باند ظرفیت همپوشانی دارد. در نتیجه، سطح فرمی در n-نیمه هادی ها با غلظت ناخالصی بالا بالاتر از سطح Ec و در نیمه هادی های p زیر سطح Ev قرار دارد. در نتیجه، در محدوده انرژی DE=Ev-Ec، هر سطح انرژی در نوار رسانایی یک n-نیمه هادی می تواند با همان سطح انرژی در پشت سد پتانسیل مطابقت داشته باشد، یعنی. در باند ظرفیت یک نیمه هادی p.

اسلاید شماره 5

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی بنابراین، ذرات در نیمه هادی های n و p با حالت های انرژی در بازه DE توسط یک مانع پتانسیل باریک از هم جدا می شوند. در باند ظرفیت یک نیمه هادی p و در نوار رسانایی یک نیمه هادی n، برخی از حالات انرژی در بازه DE آزاد هستند. در نتیجه، از طریق چنین سد پتانسیل باریکی که در دو طرف آن سطوح انرژی اشغال نشده وجود دارد، حرکت تونل زنی ذرات امکان پذیر است. هنگام نزدیک شدن به مانع، ذرات انعکاس را تجربه می کنند و در بیشتر موارد به عقب باز می گردند، اما همچنان احتمال تشخیص ذره ای در پشت مانع وجود دارد؛ در نتیجه انتقال تونل، چگالی جریان تونل jt0 نیز غیر صفر است. بیایید محاسبه کنیم که عرض هندسی پیوند p-n منحط چقدر است. فرض می‌کنیم که در این حالت عدم تقارن اتصال p-n حفظ می‌شود (p + ناحیه دوپینگ‌تر است). سپس عرض انتقال p+-n+ کوچک است: ما طول موج دی بروگلی الکترون را از روابط ساده تخمین می زنیم:

اسلاید شماره 6

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی عرض هندسی انتقال p+-n+ با طول موج دو بروگلی الکترون قابل مقایسه است. در این حالت، در یک انتقال منحط p+-n+، می‌توان جلوه‌هایی از اثرات مکانیکی کوانتومی را انتظار داشت که یکی از آنها تونل زدن از طریق یک مانع بالقوه است. با یک مانع باریک، احتمال تونل زدن از مانع غیر صفر است!!!

اسلاید شماره 7

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی جریان در یک دیود تونلی. در حالت تعادل، جریان کل از محل اتصال صفر است. هنگامی که ولتاژی به محل اتصال اعمال می‌شود، الکترون‌ها می‌توانند از باند ظرفیت به نوار هدایت یا برعکس تونل بزنند. برای جریان یافتن جریان تونل، شرایط زیر باید رعایت شود: 1) حالات انرژی در طرف پیوندی که تونل الکترون باید از آن پر شود. 2) در طرف دیگر انتقال، حالات انرژی با همان انرژی باید خالی باشند. 3) ارتفاع و عرض مانع بالقوه باید به اندازه کافی کوچک باشد تا احتمال تونل زنی محدودی وجود داشته باشد. 4) شبه تکانه باید حفظ شود. دیود تونل.swf

اسلاید شماره 8

توضیحات اسلاید:

دیود تونلی به عنوان پارامترها، ولتاژها و جریان های مشخص کننده نقاط منفرد ویژگی های I-V استفاده می شود. حداکثر جریان مربوط به حداکثر CVC در ناحیه اثر تونل است. ولتاژ Up مطابق با جریان IP است. جریان دره Iv و Uv ویژگی های I-V را در منطقه حداقل فعلی مشخص می کند. ولتاژ محلول Upp با مقدار جریان Ip در شاخه انتشار مشخصه مطابقت دارد. بخش سقوطی وابستگی I=f(U) با مقاومت تفاضلی منفی rД= -dU/dI مشخص می شود که مقدار آن را می توان با مقداری خطا با فرمول تعیین کرد.

اسلاید شماره 9

توضیحات اسلاید:

دیودهای معکوس اجازه دهید موردی را در نظر بگیریم که انرژی فرمی در الکترون ها و نیمه هادی های حفره منطبق باشد یا در فاصله ± kT/q از پایین نوار هدایت یا بالای نوار ظرفیت باشد. در این حالت، مشخصات جریان-ولتاژ چنین دیودی با بایاس معکوس دقیقاً مشابه دیود تونلی خواهد بود، یعنی با افزایش ولتاژ معکوس، جریان معکوس به سرعت افزایش می یابد. در مورد جریان با بایاس رو به جلو، جزء تونل زنی مشخصه I-V به دلیل این واقعیت که هیچ حالت کاملاً پر شده در باند هدایت وجود ندارد، به طور کامل وجود ندارد. بنابراین، هنگامی که در چنین دیودهایی به ولتاژهای بزرگتر یا مساوی نصف شکاف باند بایاس شود، جریانی وجود نخواهد داشت. از نقطه نظر یک دیود یکسو کننده، مشخصه جریان-ولتاژ چنین دیودی معکوس خواهد بود، یعنی رسانایی بالا با بایاس معکوس و کم با بایاس رو به جلو وجود خواهد داشت. در این راستا به این نوع دیودهای تونلی دیودهای معکوس می گویند. بنابراین، دیود معکوس یک دیود تونلی بدون مقطع با مقاومت دیفرانسیل منفی است. غیرخطی بودن مشخصه جریان-ولتاژ بالا در ولتاژهای پایین نزدیک به صفر (از مرتبه میکروولت) امکان استفاده از این دیود را برای تشخیص سیگنال های ضعیف در محدوده مایکروویو فراهم می کند.

اسلاید شماره 10

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال با تغییرات ولتاژ سریع در یک دیود نیمه هادی بر اساس p-n معمولیانتقال، مقدار جریان از طریق دیود، مربوط به مشخصه جریان-ولتاژ استاتیک، بلافاصله تعیین نمی شود. فرآیند برقراری جریان در طول چنین سوئیچینگی معمولاً فرآیند گذرا نامیده می شود. فرآیندهای گذرا در دیودهای نیمه هادی با تجمع حامل های اقلیت در پایه دیود زمانی که مستقیماً روشن می شود و جذب آنها در پایه با تغییر سریع در قطبیت ولتاژ در سراسر دیود همراه است. از آنجایی که هیچ میدان الکتریکی در پایه یک دیود معمولی وجود ندارد، حرکت حامل های اقلیت در پایه توسط قوانین انتشار تعیین می شود و نسبتاً آهسته رخ می دهد. در نتیجه، سینتیک تجمع حامل در پایه و اتلاف آنها بر خواص دینامیکی دیودها در حالت سوئیچینگ تأثیر می گذارد. هنگام تغییر دیود از ولتاژ U به ولتاژ معکوس، تغییر جریان I را در نظر بگیرید.

اسلاید شماره 11

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال در حالت ثابت، جریان در دیود با این معادله توصیف می‌شود. پس از اتمام گذرا، جریان در دیود برابر با J0 خواهد بود. سینتیک فرآیند گذار، یعنی تغییر را در نظر بگیرید p-n فعلیانتقال هنگام تغییر ولتاژ مستقیم به ولتاژ معکوس. هنگامی که یک دیود بر اساس یک اتصال p-n نامتقارن بایاس رو به جلو می شود، سوراخ های غیرتعادلی به پایه دیود تزریق می شود. تغییر در زمان و مکان سوراخ‌های تزریق شده غیرتعادلی در پایه شرح داده شده است. معادله تداوم:

اسلاید شماره 12

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال در زمان t = 0، توزیع حامل های تزریق شده در پایه از معادله انتشار تعیین می شود و به شکل زیر است: مقررات عمومیواضح است که در لحظه تغییر ولتاژ در دیود از مستقیم به معکوس، مقدار جریان معکوس به طور قابل توجهی بیشتر از جریان حرارتی دیود خواهد بود. این اتفاق می افتد زیرا جریان معکوس دیود به دلیل مولفه رانش جریان است و مقدار آن به نوبه خود با غلظت حامل های اقلیت تعیین می شود. این غلظت به طور قابل توجهی در پایه دیود به دلیل تزریق سوراخ از امیتر افزایش می یابد و در لحظه اولیه با همین معادله توصیف می شود.

اسلاید شماره 13

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال با گذشت زمان، غلظت حامل های غیر تعادلی کاهش می یابد و در نتیجه جریان معکوس نیز کاهش می یابد. در طول زمان t2 که زمان بازیابی مقاومت معکوس یا زمان تحلیل نامیده می شود، جریان معکوس به مقداری برابر با جریان حرارتی می رسد. برای توصیف سینتیک این فرآیند، شرایط مرزی و اولیه معادله پیوستگی را به شکل زیر می نویسیم. در زمان t = 0، معادله توزیع حامل های تزریق شده در پایه معتبر است. هنگامی که یک حالت ساکن در لحظه زمان برقرار می شود، توزیع ساکن حامل های غیرتعادلی در پایه با این رابطه توصیف می شود:

اسلاید شماره 14

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال جریان معکوس فقط به دلیل انتشار سوراخ ها به مرز ناحیه بار فضایی پیوند p-n است: روش برای یافتن سینتیک جریان معکوس به شرح زیر است. با در نظر گرفتن شرایط مرزی، معادله پیوستگی حل شده و وابستگی غلظت حامل های غیرتعادلی در پایه p(x,t) به زمان و مختصات پیدا می شود. شکل وابستگی مختصات غلظت p(x,t) را در زمان های مختلف نشان می دهد. وابستگی های غلظت p(x,t) را در زمان های مختلف هماهنگ کنید

اسلاید شماره 15

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال با جایگزینی غلظت دینامیکی p(x,t)، وابستگی جنبشی جریان معکوس J(t) را پیدا می کنیم. وابستگی جریان معکوس J(t) به شکل زیر است: در اینجا یک تابع توزیع خطای اضافی برابر با بسط اول است. عملکرد اضافی errors به ​​این شکل است: اجازه دهید تابع را در یک سری در موارد کوچک و بزرگ گسترش دهیم: t > p. دریافت می کنیم: از این رابطه نتیجه می شود که در لحظه t = 0 مقدار جریان معکوس بی نهایت بزرگ خواهد بود. حد فیزیکی برای این جریان حداکثر جریانی خواهد بود که می تواند از مقاومت اهمی پایه دیود rB در ولتاژ معکوس U عبور کند. مقدار این جریان که جریان قطع Jav نامیده می شود برابر است با: Jav = U/ rB. زمانی که جریان معکوس ثابت است، زمان قطع نامیده می شود.

اسلاید شماره 16

توضیحات اسلاید:

فرآیندهای انتقال برای دیودهای پالسی، زمان قطع τcp و زمان بازیابی τv مقاومت معکوس دیود برابر است. پارامترهای مهم. راه های مختلفی برای کاهش ارزش آنها وجود دارد. اول، طول عمر حامل های غیر تعادلی در پایه دیود را می توان با معرفی مراکز نوترکیب عمیق در حجم شبه خنثی پایه کاهش داد. دوم، می توانید پایه دیود را نازک کنید تا حامل های غیر تعادلی در پشت پایه دوباره ترکیب شوند.

https://accounts.google.com

شرح اسلایدها:

انتقال الکترون به حفره ترانزیستور

اتصال الکترون به حفره (یا اتصال n-p) ناحیه تماس دو نیمه هادی با انواع متفاوتهدایت

هنگامی که دو نیمه هادی از نوع n و p با هم تماس پیدا می کنند، فرآیند انتشار آغاز می شود: حفره ها از ناحیه p به ناحیه n می روند و الکترون ها، برعکس، از ناحیه n به ناحیه p می روند. در نتیجه، غلظت الکترون در ناحیه n نزدیک منطقه تماس کاهش می یابد و یک لایه با بار مثبت ظاهر می شود. در ناحیه p غلظت سوراخ ها کاهش می یابد و لایه ای با بار منفی ظاهر می شود. یک لایه الکتریکی دوتایی در مرز نیمه هادی ها تشکیل می شود که میدان الکتریکی آن از فرآیند انتشار الکترون ها و حفره ها به سمت یکدیگر جلوگیری می کند.

ناحیه مرزی بین نیمه هادی ها با انواع مختلف رسانایی (لایه مسدود کننده) معمولاً به ضخامت مرتبه ده ها و صدها فاصله بین اتمی می رسد. بارهای فضایی این لایه بین نواحی p- و n یک ولتاژ مسدود کننده Uc ایجاد می کند که تقریباً برابر با 0.35 ولت برای اتصالات ژرمانیوم n-p و 0.6 ولت برای اتصالات سیلیکونی است.

در شرایط تعادل حرارتی در غیاب ولتاژ الکتریکی خارجی، جریان کل از طریق اتصال الکترون به حفره صفر است.

اگر اتصال n-p به منبع وصل شود به طوری که قطب مثبت منبع به ناحیه p و قطب منفی به ناحیه n متصل شود، در این صورت قدرت میدان الکتریکی در لایه مسدود کننده کاهش می یابد که این امر تسهیل می شود. انتقال حامل های اصلی از طریق لایه تماس. حفره های ناحیه p و الکترون ها از ناحیه n که به سمت یکدیگر حرکت می کنند، از اتصال n-p عبور کرده و جریانی را در بسمت جلو. جریان از طریق اتصال n - p در این حالت با افزایش ولتاژ منبع افزایش می یابد.

اگر نیمه هادی با اتصال n-p به منبع جریان وصل شود به طوری که قطب مثبت منبع به ناحیه n و قطب منفی به ناحیه p متصل شود، آنگاه قدرت میدان در لایه مسدود کننده افزایش می یابد. حفره‌ها در ناحیه p و الکترون‌ها در ناحیه n از اتصال n-p دور می‌شوند و در نتیجه غلظت حامل‌های اقلیت را در لایه مانع افزایش می‌دهند. جریان از طریق اتصال n - p عملا نمی رود. یک جریان معکوس بسیار کم تنها به دلیل رسانایی ذاتی مواد نیمه هادی است، یعنی وجود غلظت کمی از الکترون های آزاد در ناحیه p و حفره ها در ناحیه n. ولتاژ اعمال شده به اتصال n - p - در این حالت معکوس نامیده می شود.

توانایی اتصال n - p برای عبور جریان تقریباً در یک جهت در دستگاه هایی به نام دیودهای نیمه هادی استفاده می شود. دیودهای نیمه هادی از کریستال های سیلیکون یا ژرمانیوم ساخته می شوند. در طول ساخت آنها، ناخالصی به کریستالی با نوع خاصی از رسانایی ذوب می شود که نوع خاصی از رسانایی را فراهم می کند. دیودهای نیمه هادی در مقایسه با دیودهای خلاء مزایای زیادی دارند - اندازه کوچک، عمر طولانی، استحکام مکانیکی. یک نقطه ضعف قابل توجه دیودهای نیمه هادی وابستگی پارامترهای آنها به دما است. به عنوان مثال، دیودهای سیلیکونی فقط در محدوده دمایی 70- تا 80 درجه سانتیگراد می توانند به طور رضایت بخشی عمل کنند. برای دیودهای ژرمانیوم، محدوده دمای عملیاتی تا حدودی گسترده تر است.

دستگاه های نیمه هادی با نه یک، بلکه دو اتصال n-p ترانزیستور نامیده می شوند. نام از یک ترکیب گرفته شده است کلمات انگلیسی: انتقال - انتقال و مقاومت - مقاومت. به طور معمول، ژرمانیوم و سیلیکون برای ایجاد ترانزیستور استفاده می شود. ترانزیستورها دو نوع هستند: ترانزیستور p-n-p و ترانزیستور n-p-n.

ترانزیستور ژرمانیوم نوع p - n - p صفحه کوچکی از ژرمانیوم با ناخالصی دهنده است، یعنی از یک نیمه هادی نوع n. در این صفحه دو ناحیه با ناخالصی پذیرنده یعنی نواحی دارای رسانش سوراخ ایجاد می شود.

در یک ترانزیستور نوع n - p - n صفحه اصلی ژرمانیوم دارای رسانایی نوع p و دو ناحیه ایجاد شده روی آن دارای رسانایی نوع n هستند.

صفحه ترانزیستور را پایه (B)، یکی از نواحی با رسانایی مخالف را کلکتور (K) و دومی را امیتر (E) می نامند. به طور معمول، حجم کلکتور بزرگتر از حجم امیتر است.

که در افسانهدر ساختارهای مختلف، فلش امیتر جهت جریان عبوری از ترانزیستور را نشان می دهد.

گنجاندن در مدار ساختار ترانزیستور p - n - p انتقال "امیتر-پایه" در جهت رو به جلو (مدار خروجی) (مدار امیتر) روشن می شود و انتقال "کلکتور-پایه" در انسداد روشن می شود. جهت (مدار جمع کننده).

هنگامی که مدار امیتر بسته می شود، سوراخ ها - حامل های بار اصلی در امیتر - از آن به پایه عبور می کنند و جریان I e را در این مدار ایجاد می کنند. اما برای سوراخ هایی که از امیتر به پایه افتاده اند، اتصال n - p - در مدار کلکتور باز است. بیشتر حفره ها توسط میدان این انتقال گرفته می شوند و به داخل کلکتور نفوذ می کنند و جریان I k را ایجاد می کنند.

برای اینکه جریان کلکتور عملاً با جریان امیتر برابر شود، پایه ترانزیستور به صورت یک لایه بسیار نازک ساخته می شود. هنگامی که جریان در مدار امیتر تغییر می کند، جریان در مدار کلکتور نیز تغییر می کند.

اگر یک منبع ولتاژ متناوب در مدار امیتر گنجانده شود، یک ولتاژ متناوب نیز روی مقاومت R موجود در مدار کلکتور ظاهر می شود که دامنه آن می تواند چندین برابر بیشتر از دامنه سیگنال ورودی باشد. بنابراین ترانزیستور به عنوان تقویت کننده ولتاژ AC عمل می کند.

با این حال، چنین مدار تقویت کننده ترانزیستوری ناکارآمد است، زیرا هیچ تقویت جریانی در آن وجود ندارد و کل جریان امیتر یعنی Ie از طریق منابع سیگنال ورودی جریان می یابد. در مدارهای تقویت کننده ترانزیستور واقعی، یک منبع ولتاژ AC روشن می شود به طوری که فقط یک جریان پایه کوچک از آن عبور می کند. افزایش جریان در چنین مدارهایی می تواند چند صد باشد.

در حال حاضر، دستگاه های نیمه هادی به طور گسترده ای در الکترونیک رادیویی استفاده می شوند. فن آوری پیشرفتهاجازه می دهد تا دستگاه های نیمه هادی - دیود، ترانزیستور، آشکارسازهای نور نیمه هادی و غیره - با اندازه چند میکرومتر تولید شود. یک مرحله کیفی جدید در فناوری الکترونیک، توسعه میکروالکترونیک بود که به توسعه مدارهای مجتمع و اصول کاربرد آنها مشغول است.

یک مدار مجتمع مجموعه ای از تعداد زیادی از عناصر متصل به هم است - دیودهای بسیار کوچک، ترانزیستورها، خازن ها، مقاومت ها، سیم های اتصال، ساخته شده در یک واحد. فرآیند تکنولوژیکیروی یک کریستال یک ریزمدار 1 سانتی متر مربعی می تواند حاوی چند صد هزار ریز عنصر باشد. استفاده از ریزمدارها منجر به تغییرات انقلابی در بسیاری از زمینه های فناوری الکترونیکی مدرن شده است. این امر به ویژه در زمینه محاسبات الکترونیکی مشهود است. رایانه‌های حجیم حاوی ده‌ها هزار لامپ الکترونی و اشغال کل ساختمان‌ها با رایانه‌های شخصی جایگزین شده‌اند.

پیش نمایش:

برای استفاده از پیش نمایش ارائه ها، یک حساب Google (حساب) ایجاد کنید و وارد شوید: