Poluvodička dioda je nelinearna elektronički uređaj sa dva izlaza. Ovisno o unutarnjoj strukturi, vrsti, količini i stupnju dopiranja unutarnjih elemenata diode i strujno-naponskim karakteristikama, svojstva poluvodičkih dioda variraju.

Ispravljačka dioda uključena p-n osnova Prijelaz Osnova ispravljačke diode je konvencionalni spoj elektrona i rupa; strujno-naponska karakteristika takve diode ima izraženu nelinearnost. Kod prednapona, struja diode je injekcijska, velike veličine i predstavlja difuzijsku komponentu struje glavnog nositelja. Kada je obrnuto prednapon, struja diode je male veličine i predstavlja komponentu pomaka struje manjinskog nositelja. U stanju ravnoteže ukupna struja zbog difuzijske i driftne struje elektrona i šupljina jednaka je nuli. Riža. Parametri poluvodičke diode: a) strujno-naponska karakteristika; b) izvedba kućišta strujno-naponske karakteristike opisana je jednadžbom

Ispravljanje u diodi Jedno od glavnih svojstava poluvodičke diode temeljeno na p-n spoj je oštra asimetrija strujno-naponske karakteristike: visoka vodljivost s prednaponom i niska s obrnutim prednaponom. Ovo svojstvo diode koristi se u ispravljačkim diodama. Na slici je prikazan dijagram koji prikazuje ispravljanje izmjenične struje u diodi. - Koeficijent ispravljanja idealne diode na bazi p-n spoja.

Karakteristični otpor Postoje dvije vrste karakterističnog otpora dioda: diferencijalni otpor rD i istosmjerni otpor RD. Diferencijalni otpor je definiran kao istosmjerni otpor. U prednjem dijelu strujno-naponske karakteristike, istosmjerni otpor je veći od diferencijalnog otpora RD > rD, a u obrnutom dijelu je manji od RD rD, a u obrnutom dijelu je manje od RD

Zener diode Zener dioda je poluvodička dioda, čija volt-amperska karakteristika ima područje oštre ovisnosti struje o naponu u obrnutom dijelu volt-amperske karakteristike. Strujno-naponska karakteristika zener diode ima oblik prikazan na slici.Kada se postigne napon na zener diodi koji se naziva stabilizacijski napon Ustab, struja kroz zener diodu naglo raste. Diferencijalni otpor Rdiff idealne zener diode u ovom dijelu strujno-naponske karakteristike teži k 0; u stvarnim uređajima vrijednost Rdif je: Rdif 2 50 Ohm.

Glavna svrha zener diode je stabilizirati napon preko opterećenja kada se napon u vanjskom krugu promijeni. U tom smislu, otpornik opterećenja spojen je u seriju s zener diodom, prigušujući promjenu vanjskog napona. Stoga se zener dioda naziva i referentna dioda. Stabilizacijski napon Ustab ovisi o fizičkom mehanizmu koji uzrokuje oštru ovisnost struje o naponu. Dva su fizikalna mehanizma odgovorna za ovu ovisnost struje o naponu - lavinski i tunelski slom pn spoja. Za zener diode s tunelskim probojnim mehanizmom stabilizacijski napon Ustab je mali i iznosi manje od 5 volti: Ustab 8 V.

Varicaps Varicap je poluvodička dioda čiji se rad temelji na ovisnosti o barijeri kapaciteti p-n prijelaz iz reverznog napona. Varikapi se koriste kao elementi s električnim kontroliranim kapacitetom u krugovima za ugađanje frekvencije titrajnog kruga, dijeljenje i množenje frekvencija, frekvencijsku modulaciju, kontrolirane fazne pomicače itd. U nedostatku vanjskog napona postoji potencijalna barijera i unutarnje električno polje u p-n spoju. Ako se na diodu primijeni obrnuti napon, visina ove potencijalne barijere će se povećati. Vanjski reverzni napon odbija elektrone dublje u n-područje, što rezultira širenjem osiromašenog područja. p-n područja prijelaz, koji se može prikazati kao najjednostavniji ravni kondenzator, u kojem su ploče granice regije. U ovom slučaju, u skladu s formulom za kapacitet ravnog kondenzatora, s povećanjem udaljenosti između ploča (uzrokovano povećanjem vrijednosti obrnutog napona), kapacitet p-n spoja će se smanjiti. Ovo smanjenje je ograničeno samo debljinom baze, preko koje se prijelaz ne može proširiti. Nakon što se dosegne ovaj minimum, kapacitet se ne mijenja s povećanjem povratnog napona.

U poluvodiču tipa n+ sva stanja u vodljivom pojasu do Fermijeve razine zauzimaju elektroni, a u poluvodiču tipa p+ - šupljine. Pojasni dijagram p+ n+ spoja kojeg tvore dva degenerirana poluvodiča: Izračunajmo geometrijsku širinu degeneriranog p n spoja. Pretpostavit ćemo da je u ovom slučaju očuvana asimetrija pn spoja (p+ je jače dopirano područje). Tada je širina p+ n+ prijelaza mala: Procijenit ćemo De Broglievu valnu duljinu elektrona iz jednostavnih odnosa:

Stoga se geometrijska širina p+ n+ prijelaza može usporediti s de Broglieovom valnom duljinom elektrona. U ovom slučaju, u degeneriranom p+ n+ spoju može se očekivati ​​manifestacija kvantno mehanički učinaka, od kojih je jedan tuneliranje kroz potencijalnu barijeru. S uskom barijerom, vjerojatnost curenja tunela kroz barijeru je različita od nule. Reverzna dioda je tunelska dioda bez dijela negativnog diferencijalnog otpora. Visoka nelinearnost strujno-naponske karakteristike pri niskim naponima blizu nule (reda mikrovolta) omogućuje da se ova dioda koristi za detekciju slabi signali u mikrovalnom području. Volt-amperska karakteristika germanijeve reverzne diode a) ukupna strujno-naponska karakteristika; b) obrnuti presjek strujno-naponske karakteristike pri različitim temperaturama

Diodni ispravljači Larionov A. N. trofazni ispravljač na tri polumosta Diode se široko koriste za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu (točnije, u jednosmjernu pulsirajuću struju). Diodni ispravljač ili diodni most (to jest, 4 diode za jednofazni krug (6 za trofazni polumostni krug ili 12 za trofazni puni most), međusobno spojene u krug) je glavni komponenta napajanja za gotovo sve elektroničke uređaje. U automobilskim generatorima koristi se trofazni diodni ispravljač prema shemi A. N. Larionova na tri paralelna polumosta, koji pretvara izmjeničnu trofaznu struju generatora u istosmjernu struju putne mreže vozila. Primjena generatora izmjenične struje u kombinaciji s diodnim ispravljačem umjesto generatora istosmjerne struje sa sklopom četka-komutator omogućila je značajno smanjenje veličine automobilskog alternatora i povećanje njegove pouzdanosti. Neki ispravljački uređaji još uvijek koriste selenske ispravljače. To je zbog osobitosti ovih ispravljača da kada se prekorači najveća dopuštena struja, selen izgara (u dijelovima), što ne dovodi (u određenoj mjeri) niti do gubitka ispravljačkih svojstava niti do kratkog spoja - kvara. Visokonaponski ispravljači koriste selenske visokonaponske stupove iz niza serijski spojenih selenskih ispravljača i silikonske visokonaponske stupove iz niza serijski spojenih silicijskih dioda. Diodni detektori Diode se, u kombinaciji s kondenzatorima, koriste za izolaciju niskofrekventne modulacije od amplitudno moduliranih radio signala ili drugih moduliranih signala. Diodni detektori koriste se u gotovo svim [izvor nije naveden 180 dana] radio prijemnim uređajima: radijima, televizorima itd. Koristi se kvadratni dio strujno-naponske karakteristike diode. Diodna zaštita Diode se također koriste za zaštitu raznih uređaja od pogrešnog sklopnog polariteta i sl. Poznata je diodna shema zaštite istosmjernih krugova s ​​induktivitetima od prenapona pri isključenju struje. Dioda je spojena paralelno sa zavojnicom tako da je u "radnom" stanju dioda zatvorena. U tom slučaju, ako naglo isključite sklop, kroz diodu će se pojaviti struja i jakost struje će se polako smanjivati ​​(inducirana emf bit će jednaka padu napona na diodi), a neće biti snažnog napona prenapon koji dovodi do iskrenja kontakata i pregorjelih poluvodiča. Diodne sklopke Služe za preklapanje visokofrekventnih signala. Upravljanje se provodi istosmjernom strujom, RF i upravljački signal odvojeni su pomoću kondenzatora i induktora. Diodna zaštita od iskrenja Ovime nije iscrpljena uporaba dioda u elektronici, ali ostali su sklopovi, u pravilu, vrlo visoko specijalizirani. Posebne diode imaju potpuno drugačije područje primjene, pa će se o njima raspravljati u zasebnim člancima.

Prezentacija na temu: “Poluvodičke diode” Izvršio: Barmin R.A. Gelzin I.E. Poluvodička dioda je nelinearni elektronički uređaj s dva priključka. Ovisno o unutarnjoj strukturi, vrsti, količini i stupnju dopiranja unutarnjih elemenata diode i strujno-naponskim karakteristikama, svojstva poluvodičkih dioda variraju. Razmotrit ćemo sljedeće tipove dioda: ispravljačke diode na bazi pn spoja, zener diode, varikape, tunelske i reverzne diode. J J s (e VG 1) Ispravljačka dioda na bazi p-n spoja Osnova ispravljačke diode je obični elektron-šupljični spoj, strujno-naponska karakteristika takve diode ima izraženu nelinearnost. Kod prednapona, struja diode je injekcijska, velike veličine i predstavlja difuzijsku komponentu struje glavnog nositelja. Kada je obrnuto prednapon, struja diode je male veličine i predstavlja komponentu pomaka struje manjinskog nositelja. U stanju ravnoteže ukupna struja zbog difuzijske i driftne struje elektrona i šupljina jednaka je nuli. Riža. Parametri poluvodičke diode: a) strujno-naponska karakteristika; b) konstrukcija kućišta strujno-naponske karakteristike opisuje se jednadžbom J J s (e VG 1) Ispravljanje u diodi Jedno od glavnih svojstava poluvodičke diode temeljene na p-n spoju je oštra asimetrija strujno-naponskog spoja. karakteristika: visoka vodljivost s prednaponom i niska s obrnutim prednaprezanjem. Ovo svojstvo diode koristi se u ispravljačkim diodama. Na slici je prikazan dijagram koji prikazuje ispravljanje izmjenične struje u diodi. - Koeficijent ispravljanja idealne diode na bazi p-n spoja. Karakteristični otpor Postoje dvije vrste karakterističnog otpora dioda: diferencijalni otpor rD i istosmjerni otpor RD. Diferencijalni otpor je definiran kao istosmjerni otpor RD U I U I 0 (e U 1) U prednjem dijelu strujno-naponske karakteristike, istosmjerni otpor je veći od diferencijalnog otpora RD > rD, a u obrnutom dijelu je manji od 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 je poluvodička dioda, čiji se rad temelji na ovisnosti kapacitivnosti barijere p-n spoja o reverznom naponu. Varikapi se koriste kao elementi s električnim kontroliranim kapacitetom u krugovima za ugađanje frekvencije titrajnog kruga, dijeljenje i množenje frekvencija, frekvencijsku modulaciju, kontrolirane fazne pomicače itd. U nedostatku vanjskog napona postoji potencijalna barijera i unutarnje električno polje u p-n spoju. Ako se na diodu primijeni obrnuti napon, visina ove potencijalne barijere će se povećati. Vanjski obrnuti napon gura elektrone dublje u područje, što rezultira širenjem osiromašenog područja pn spoja, koji se može smatrati jednostavnim ravnim kondenzatorom u kojem su ploče granice područja. U ovom slučaju, u skladu s formulom za kapacitet ravnog kondenzatora, s povećanjem udaljenosti između ploča (uzrokovano povećanjem vrijednosti obrnutog napona), kapacitet p-n spoja će se smanjiti. Ovo smanjenje je ograničeno samo debljinom baze, preko koje se prijelaz ne može proširiti. Nakon što se dosegne ovaj minimum, kapacitet se ne mijenja s povećanjem povratnog napona. Tunelska dioda je poluvodička dioda koja se temelji na p+-n+ spoju s jako dopiranim područjima, u čijem se prednjem dijelu strujno-naponske karakteristike uočava n-oblika ovisnosti struje o naponu. U poluvodiču n+-tipa sva stanja u vodljivom pojasu do Fermijeve razine zauzimaju elektroni, a u poluvodiču p+-tipa šupljine. Pojasni dijagram p+-n+ spoja kojeg tvore dva degenerirana poluvodiča: Izračunajmo geometrijsku širinu degeneriranog p-n spoja. Pretpostavit ćemo da je u ovom slučaju očuvana asimetrija p-n spoja (p+ je jače dopirano područje). Tada je širina p+-n+ prijelaza mala: 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 Procijenimo de Broglievu valnu duljinu elektron iz jednostavnih relacija: 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 Dakle, geometrijska širina p+-n+ prijelaza pokazuje se usporedivom s de Broglieovom valnom duljinom elektrona. . U tom slučaju, u degeneriranom p+-n+ spoju može se očekivati ​​pojava kvantno mehaničkih učinaka, od kojih je jedan tuneliranje kroz potencijalnu barijeru. S uskom barijerom, vjerojatnost curenja tunela kroz barijeru je različita od nule. Reverzna dioda je tunelska dioda bez dijela negativnog diferencijalnog otpora. Visoka nelinearnost strujno-naponske karakteristike pri niskim naponima blizu nule (reda mikrovolta) omogućuje da se ova dioda koristi za detekciju slabih signala u mikrovalnom području. Strujno-naponska karakteristika germanijske reverzne diode a) ukupna strujno-naponska karakteristika; b) obrnuti presjek strujno-naponske karakteristike pri različitim temperaturama

1 od 16

Prezentacija na temu: Dioda

Slajd br. 1

Opis slajda:

Slajd br. 2

Opis slajda:

Slajd br. 3

Opis slajda:

Tunelska dioda. Prvi rad koji je potvrdio stvarnost stvaranja tunelskih uređaja bio je posvećen tunelskoj diodi, također nazvanoj Esaki dioda, a objavio ju je L. Esaki 1958. godine. Esaki je u procesu proučavanja unutarnje emisije polja u degeneriranom germanijevom p-n spoju otkrio "anomalnu" strujno-naponsku karakteristiku: diferencijalni otpor u jednom od dijelova karakteristike bio je negativan. Objasnio je taj učinak koristeći se konceptom kvantno mehaničkog tuneliranja te je ujedno dobio prihvatljivo slaganje između teoretskih i eksperimentalnih rezultata.

Slajd br. 4

Opis slajda:

Tunelska dioda. Tunelska dioda je poluvodička dioda koja se temelji na p+-n+ spoju s jako dopiranim područjima, u čijem se izravnom presjeku strujno-naponske karakteristike uočava n-oblika ovisnosti struje o naponu. Kao što je poznato, u poluvodičima s visokom koncentracijom nečistoća nastaju energetske vrpce nečistoća. Kod n-poluvodiča se takav pojas preklapa s vodljivim, a kod p-poluvodiča s valentnim pojasom. Kao rezultat toga, Fermijeva razina u n-poluvodičima s visokom koncentracijom nečistoća leži iznad razine Ec, a u p-poluvodičima ispod razine Ev. Kao rezultat toga, unutar energetskog intervala DE=Ev-Ec, bilo koja razina energije u vodljivom pojasu n-poluvodiča može odgovarati istoj razini energije iza potencijalne barijere, tj. u valentnom pojasu p-poluvodiča.

Slajd br. 5

Opis slajda:

Tunelska dioda. Tako su čestice u n i p poluvodičima s energetskim stanjima unutar DE intervala odvojene uskom potencijalnom barijerom. U valentnom pojasu p-poluvodiča iu vodljivom pojasu n-poluvodiča neka su energetska stanja u DE području slobodna. Posljedično, kroz tako usku potencijalnu barijeru, s obje strane koje se nalaze nezauzete energetske razine, moguće je tunelsko gibanje čestica. Kada se približavaju barijeri, čestice doživljavaju refleksiju iu većini slučajeva se vraćaju natrag, ali još uvijek postoji vjerojatnost detektiranja čestice iza barijere; kao rezultat tunelskog prijelaza, gustoća tunelske struje j t0 također je različita od nule. Izračunajmo geometrijsku širinu degeneriranog p-n spoja. Pretpostavit ćemo da je u ovom slučaju očuvana asimetrija p-n spoja (p+ je jače dopirano područje). Tada je širina p+-n+ prijelaza mala: Procijenit ćemo De Broglievu valnu duljinu elektrona iz jednostavnih odnosa:

Slajd br. 6

Opis slajda:

Tunelska dioda. Ispostavilo se da je geometrijska širina p+-n+ prijelaza usporediva s de Broglieovom valnom duljinom elektrona. U tom slučaju, u degeneriranom p+-n+ spoju može se očekivati ​​pojava kvantno mehaničkih učinaka, od kojih je jedan tuneliranje kroz potencijalnu barijeru. Kod uske barijere vjerojatnost procjeđivanja tunela kroz barijeru je različita od nule!!!

Slajd br. 7

Opis slajda:

Tunelska dioda. Struje u tunelskoj diodi. U ravnoteži, ukupna struja kroz spoj je nula. Kada se napon primijeni na spoj, elektroni mogu tunelirati iz valentnog pojasa u vodljivi pojas ili obrnuto. Da bi struja tuneliranja mogla teći, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti: 1) energetska stanja na strani prijelaza s koje se tunel elektrona mora ispuniti; 2) s druge strane prijelaza, energetska stanja s istom energijom moraju biti prazna; 3) visina i širina potencijalne barijere moraju biti dovoljno male da postoji konačna vjerojatnost tuneliranja; 4) kvazi-moment mora biti očuvan. Tunelska dioda.swf

Slajd br. 8

Opis slajda:

Tunelska dioda. Kao parametri koriste se naponi i struje koji karakteriziraju posebne točke strujno-naponske karakteristike. Vršna struja odgovara maksimalnoj strujno-naponskoj karakteristici u području efekta tuneliranja. Povećanje napona odgovara struji Ip. Struja doline Iv i Uv karakteriziraju strujno-naponsku karakteristiku u području minimuma struje. Napon rješenja Upp odgovara trenutnoj vrijednosti Ip na difuzijskoj grani karakteristike. Padajući dio ovisnosti I=f(U) karakterizira negativni diferencijalni otpor rD= -dU/dI, čija se vrijednost može odrediti s određenom greškom formulom

Slajd br. 9

Opis slajda:

Obrnute diode. Razmotrimo slučaj kada se Fermijeva energija u poluvodiču elektrona i šupljine podudara ili je udaljena ± kT/q od dna vodljivog pojasa ili vrha valentnog pojasa. U ovom slučaju, strujno-naponske karakteristike takve diode pri reverznoj prednaponu bit će potpuno iste kao one kod tunelske diode, to jest, kako se reverzni napon povećava, doći će do brzog porasta reverzne struje. Što se tiče struje pod prednaponom, tunelska komponenta strujno-naponske karakteristike će biti potpuno odsutna zbog činjenice da nema potpuno popunjenih stanja u vodljivom pojasu. Stoga, kada se takve diode pokreću naprijed na napone veće ili jednake polovici razmaka između pojaseva, neće biti struje. Sa stajališta ispravljačke diode, strujno-naponska karakteristika takve diode bit će inverzna, to jest, postojat će visoka vodljivost s obrnutom prednaponom i niska s prednjom prednaponom. U tom smislu, tunelske diode ovog tipa nazivaju se reverzne diode. Dakle, reverzna dioda je tunelska dioda bez sekcije s negativnim diferencijalnim otporom. Visoka nelinearnost strujno-naponske karakteristike pri niskim naponima blizu nule (reda mikrovolta) omogućuje da se ova dioda koristi za detekciju slabih signala u mikrovalnom području.

Slajd br. 10

Opis slajda:

Prijelazni procesi. S brzim promjenama napona na bazi poluvodičke diode redoviti p-n prijelaz, vrijednost struje kroz diodu koja odgovara statičkoj strujno-naponskoj karakteristici nije odmah uspostavljena. Proces uspostave struje tijekom takvih preklapanja obično se naziva prijelazni proces. Prijelazni procesi u poluvodičkim diodama povezani su s nakupljanjem manjinskih nositelja u bazi diode kada je izravno uključena i njihovom resorpcijom u bazi s brzom promjenom polariteta napona na diodi. Budući da u bazi konvencionalne diode nema električnog polja, kretanje manjinskih nositelja u bazi određeno je zakonima difuzije i događa se relativno sporo. Kao rezultat toga, kinetika nakupljanja nositelja u bazi i njihova resorpcija utječu na dinamička svojstva dioda u sklopnom modu. Razmotrimo promjene struje I kada se dioda prebacuje s prednjeg napona U na povratni napon.

Slajd br. 11

Opis slajda:

Prijelazni procesi. U stacionarnom slučaju vrijednost struje u diodi opisuje se jednadžbom Nakon završetka prijelaznih procesa vrijednost struje u diodi bit će jednaka J0. Razmotrimo kinetiku prijelaznog procesa, odnosno promjene trenutni p-n prijelaz pri prelasku s napona naprijed na reverz. Kada je dioda usmjerena naprijed na temelju asimetričnog pn spoja, neravnotežne rupe se ubrizgavaju u bazu diode. Opisana je promjena u vremenu i prostoru neravnotežno ubrizganih rupa u bazi. jednadžba kontinuiteta:

Slajd br. 12

Opis slajda:

Prijelazni procesi. U trenutku t = 0 raspodjela injektiranih nositelja u bazi određena je iz jednadžbe difuzije i ima oblik: Iz opće odredbe Jasno je da će u trenutku prelaska napona u diodi s pravog na reverzni, reverzna struja biti znatno veća od toplinske struje diode. To će se dogoditi jer je reverzna struja diode posljedica drift komponente struje, a njezina je vrijednost pak određena koncentracijom manjinskih nositelja. Ova koncentracija je značajno povećana u bazi diode zbog ubrizgavanja rupa iz emitera i opisana je u početnom trenutku istom jednadžbom.

Slajd br. 13

Opis slajda:

Prijelazni procesi. Tijekom vremena koncentracija neravnotežnih nositelja će se smanjivati, a samim time će se smanjiti i reverzna struja. Tijekom vremena t2, koje se naziva vrijeme oporavka reverznog otpora ili vrijeme resorpcije, reverzna struja će dosegnuti vrijednost jednaku toplinskoj struji. Kako bismo opisali kinetiku ovog procesa, rubne i početne uvjete za jednadžbu kontinuiteta zapisujemo u sljedećem obliku. U trenutku t = 0 vrijedi jednadžba za raspodjelu injektiranih nositelja u bazi. Kada se u nekom trenutku uspostavi stacionarno stanje, stacionarna raspodjela neravnotežnih nositelja u bazi opisuje se relacijom:

Slajd br. 14

Opis slajda:

Prijelazni procesi. Reverzna struja je uzrokovana samo difuzijom šupljina do granice područja prostornog naboja p-n spoja: Postupak za pronalaženje kinetike reverzne struje je sljedeći. Uzimajući u obzir rubne uvjete, rješava se jednadžba kontinuiteta i nalazi se ovisnost koncentracije neravnotežnih nositelja u bazi p(x,t) o vremenu i koordinatama. Na slici su prikazane koordinatne ovisnosti koncentracije p(x,t) u različitim vremenima. Koordinatne ovisnosti koncentracije p(x,t) u različitim vremenima

Slajd br. 15

Opis slajda:

Prijelazni procesi. Zamjenom dinamičke koncentracije p(x,t) nalazimo kinetičku ovisnost reverzne struje J(t). Ovisnost reverzne struje J(t) ima sljedeći oblik: Ovdje je dodatna funkcija raspodjele pogreške jednaka prvom proširenju dodatna funkcija pogreške ima oblik: Proširimo funkciju u niz u slučajevima malih i velikih vremena: t > p. Dobivamo: Iz ovog odnosa slijedi da će u trenutku t = 0 veličina reverzne struje biti beskonačno velika. Fizičko ograničenje za ovu struju bit će maksimalna struja koja može teći kroz omski otpor baze diode rB pri reverznom naponu U. Vrijednost ove struje, koja se naziva granična struja Jav, jednaka je: Jav = U/rB. Vrijeme tijekom kojeg je povratna struja konstantna naziva se vrijeme prekida.

Slajd br. 16

Opis slajda:

Prijelazni procesi. Za pulsirajuće diode, vrijeme prekida τsr i vrijeme oporavka τv reverznog otpora diode su važni parametri. Postoji nekoliko načina za smanjenje njihove vrijednosti. Prvo, moguće je smanjiti životni vijek neravnotežnih nositelja u bazi diode uvođenjem centara duboke rekombinacije u kvazi-neutralni volumen baze. Drugo, bazu diode možete učiniti tankom tako da se neravnotežni nosioci rekombiniraju na stražnjoj strani baze perpr_pn.swf Ovisnost reverzne struje o vremenu pri prebacivanju diode

https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Prijelaz elektron-rupa. Tranzistor

Spoj elektron-rupa (ili n – p spoj) je područje kontakta između dva poluvodiča različiti tipovi provodljivost.

Kada dva poluvodiča n- i p-tipa dođu u kontakt, počinje proces difuzije: rupe iz p-regije prelaze u n-regiju, a elektroni, naprotiv, iz n-regije u p-regiju. Kao rezultat toga, u n-području blizu kontaktne zone koncentracija elektrona se smanjuje i pojavljuje se pozitivno nabijen sloj. U p-području se koncentracija šupljina smanjuje i pojavljuje se negativno nabijen sloj. Na sučelju poluvodiča formira se dvostruki električni sloj čije električno polje sprječava proces difuzije elektrona i šupljina jednih prema drugima.

Granično područje između poluvodiča s različitim vrstama vodljivosti (sloj barijere) obično doseže debljinu reda desetaka i stotina međuatomskih udaljenosti. Prostorni naboji ovog sloja stvaraju blokirajući napon Uz između p- i n-područja, približno jednak 0,35 V za germanijeve n-p spojeve i 0,6 V za silicijeve.

U uvjetima toplinske ravnoteže u odsutnosti vanjskog električnog napona, ukupna struja kroz spoj elektrona i šupljine je nula.

Ako je n–p spoj spojen na izvor tako da je pozitivni pol izvora spojen na p područje, a negativni pol na n područje, tada će se jakost električnog polja u blokirajućem sloju smanjiti, što olakšava prijelaz većinskih nositelja kroz kontaktni sloj. Rupe iz p-područja i elektroni iz n-područja, krećući se jedni prema drugima, prijeći će n–p spoj, stvarajući struju u smjer prema naprijed. Struja kroz n–p spoj u ovom će slučaju rasti s povećanjem napona izvora.

Ako se poluvodič s n–p spojem spoji na izvor struje tako da je pozitivni pol izvora spojen na n područje, a negativni pol na p područje, tada se povećava jakost polja u blokirajućem sloju. Rupe u p području i elektroni u n području odmaknut će se od n–p spoja, povećavajući tako koncentracije manjinskih nositelja u blokirajućem sloju. Kroz n–p spoj praktički ne teče struja. Vrlo beznačajna reverzna struja posljedica je samo intrinzične vodljivosti poluvodičkih materijala, tj. prisutnosti male koncentracije slobodnih elektrona u p području i rupa u n području. Napon primijenjen na n-p spoj u ovom slučaju naziva se reverzni.

Sposobnost n–p spoja da propusti struju u gotovo samo jednom smjeru koristi se u uređajima koji se nazivaju poluvodičke diode. Poluvodičke diode izrađuju se od kristala silicija ili germanija. Tijekom njihove proizvodnje, nečistoća se stapa u kristal s određenom vrstom vodljivosti, čime se dobiva drugačija vrsta vodljivosti. Poluvodičke diode imaju mnoge prednosti u odnosu na vakuumske diode - male dimenzije, dug životni vijek, mehaničku čvrstoću. Značajan nedostatak poluvodičkih dioda je ovisnost njihovih parametara o temperaturi. Silicijske diode, na primjer, mogu zadovoljavajuće raditi samo u rasponu temperatura od -70°C do 80°C. Germanijeve diode imaju nešto širi raspon radnih temperatura.

Poluvodički uređaji s ne jednim, već dva n–p spoja nazivaju se tranzistori. Ime dolazi od kombinacije engleske riječi: prijenos - prijenos i otpornik - otpor. Obično se germanij i silicij koriste za stvaranje tranzistora. Postoje dvije vrste tranzistora: p–n–p tranzistori i n–p–n tranzistori.

Germanijev tranzistor p–n–p tipa je mala pločica germanija s primjesom donora, tj. poluvodič n-tipa. U ovoj ploči stvaraju se dva područja s akceptorskom primjesom, tj. područja s šupljikom vodljivošću.

U tranzistoru tipa n–p–n, glavna germanijska ploča ima vodljivost p-tipa, a dva područja stvorena na njoj imaju vodljivost n-tipa.

Ploča tranzistora naziva se baza (B), jedno od područja s suprotnom vrstom vodljivosti naziva se kolektor (K), a drugo se naziva emiter (E). Tipično je volumen kolektora veći od volumena emitera.

U simboli različite strukture, emiterska strelica pokazuje smjer struje kroz tranzistor.

Uključivanje tranzistora p-n-p-strukture u strujni krug Prijelaz emiter-baza spojen je u smjeru naprijed (prolazni) (krug emiter), a prijelaz kolektor-baza spojen je u smjeru blokiranja (krug kolektora).

Kada je krug emitera zatvoren, rupe - glavni nosioci naboja u emiteru - kreću se od njega prema bazi, stvarajući struju I e u ovom krugu. Ali za rupe koje ulaze u bazu iz emitera, n-p spoj u kolektorskom krugu je otvoren. Većina rupa je zarobljena poljem ovog prijelaza i prodire u kolektor, stvarajući struju Ic.

Da bi struja kolektora bila gotovo jednaka struji emitera, baza tranzistora je izrađena u obliku vrlo tankog sloja. Kada se promijeni struja u krugu emitera, mijenja se i struja u krugu kolektora.

Ako je izvor izmjeničnog napona spojen na emiterski krug, tada se i na otporniku R spojenom na kolektorski krug pojavljuje izmjenični napon, čija amplituda može biti višestruko veća od amplitude ulaznog signala. Zbog toga tranzistor djeluje kao pojačalo izmjeničnog napona.

Međutim, takav krug tranzistorskog pojačala je neučinkovit, jer u njemu nema pojačanja strujnog signala, a cijela struja emitera I e teče kroz izvore ulaznog signala. U realnim sklopovima tranzistorskog pojačala izvor izmjeničnog napona je uključen tako da kroz njega teče samo mala struja baze I b = I e - I c Male promjene struje baze uzrokuju značajne promjene struje kolektora. Strujni dobitak u takvim krugovima može biti nekoliko stotina.

Trenutno se poluvodički uređaji izuzetno široko koriste u radioelektronici. Moderna tehnologija omogućuje proizvodnju poluvodičkih elemenata - dioda, tranzistora, poluvodičkih fotodetektora itd. - veličine nekoliko mikrometara. Kvalitativno nova etapa u elektroničkoj tehnici bio je razvoj mikroelektronike koja se bavi razvojem integriranih sklopova i principima njihove primjene.

Integrirani krug je skup velikog broja međusobno povezanih elemenata - ultra-malih dioda, tranzistora, kondenzatora, otpornika, spojnih žica, proizvedenih u jednom tehnološki proces na jednom čipu. Mikrokrug veličine 1 cm2 može sadržavati nekoliko stotina tisuća mikroelemenata. Korištenje mikrosklopova dovelo je do revolucionarnih promjena u mnogim područjima moderne elektroničke tehnologije. To je posebno došlo do izražaja u području elektroničke računalne tehnologije. Osobna računala zamijenila su glomazna računala koja su sadržavala desetke tisuća vakuumskih cijevi i zauzimala cijele zgrade.

Pregled:

Kako biste koristili preglede prezentacija, izradite Google račun i prijavite se: