P-n перехід та його застосування в техніці” Виконав Студент ІІ-го курсу 204 групи ІТФ Романюк Богдан Володимирович Керівник Крамар Валерій Максимович Чернівці, 2008р

Скачати 0.74 Mb.

Назва	P-n перехід та його застосування в техніці” Виконав Студент ІІ-го курсу 204 групи ІТФ Романюк Богдан Володимирович Керівник Крамар Валерій Максимович Чернівці, 2008р
Сторінка	3/8
Дата	09.04.2013
Розмір	0.74 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8

10А-2
для діодів перетворюючих -3
для імпульсних діодів з часом відновлення більше 500нс -4
----------”----------- більше150нс, але < 500нс -5
----------”----------- більше 30нс, але <150нс -6
----------”----------- більше 5нс, але < 30нс -7

----------”----------- більше 1нс, але <5нс -8
----------”----------- < 1нс -9
Четвертий елемент позначення приборів – двозначне число від 1 до 99, що позначає порядкові номера розробки типу приладу. Допускається використовувати 3-х значне число от 101 до 999, при умові, якщо порядковий номер перевищує 99.

П’ятий елемент позначення – буква російського алфавіту, що визначає класифікацію діодів, виготовлений по одній технології.

Для позначення модернізації приладу, що приводить до зміни конструкції чи електричних параметрів, після позначення типу приладу може бути використана цифра від 1 до 9.

Для приборів, що об’єднані в єдину конструкцію (корпус), не з’єднаних, чи з’єднаних електрично по одному електроду, після позначення типу приладу використовується буква -С.

ІМПУЛЬСНИЙ ДІОД
Імпульсні діоди призначені для роботи в режимі переключення і знаходять найбільш широке застосування в різноманітних пристроях обчислювальної техніки. При протіканні прямого струму через діод в базі поблизу р-n-переходу виникає надлишкова концентрація неосновних неврівноважених носіїв заряду. Величина накопиченого заряду тим більша, чим більше прямий струм і час життя дірок в базі і залежить від геометрії бази. Після припинення прямого струму неврівноважний заряд не може зникнути миттєво. Інтервал часу між моментом переключення напруги на діод з прямого на зворотнє і моментом, коли обернений струм досягає заданого значення, називається часом відновлення оберненого опору (струму) і позначається τзв.. Найбільше значення обертального струму через діод після припинення напруги називається максимальним струмом відновлення Ів max.

Наявність надлишкової концентрації носіїв заряду в базі призводить до зниження прямого опору діода. Після подачі на діод прямої напруги електропровідність бази буде зростати поступово по мірі заповнення її носіями заряду. Тому прямий опір діода в перехідному режимі виявляється більшим ніж в статичному.

Графіки, що демонструють інерційність встановлення напруги(а відповідно і rпр)в момент включення приведений на рис. 5.5.

Інтервал часу між початком протікання через діод прямого струму заданої величини і моментом, коли напруга на діодах досягає 1,2 від встановленого значення називають часом встановлення прямого опору і позначають τпр (τуст). Відношення найбільшого значення амплітуди імпульсу прямої напруги на діоді до струму, що протікає через діод, називають найбільшим опором (R_U max).

Основними параметрами імпульсних діодів являються: імпульсні параметри RU max, τзв, СД; статичні параметри Іпр, Ізв і параметри граничних режимів роботи Vпр max., Vзв max., Іпр max. Основними різновидами швидкодіючих імпульсних діодів є германієві діоди з золотою зв’язкою, германієві і кремнієві дифузійні мезадіоди, кремнієві епіпланарні і планарні діоди. Приклад. 3Д538А – діод СВЧ на основі арсеніду гелію, для пристроїв спеціального призначення, номер розробки – 38, група А. З часом відновлення оберненого опору 150<500нс

ПОЛІКРИСТАЛІЧНІ ВИПРЯМЛЯЧІ
Селенові випрямлячі виготовляються на сталевій чи алюмінієвій підножці (шайбі), на яку нанесено шар аморфного селену з акцепторною домішкою хлору. Для найкращого зчеплення селену з шайбою вкривають підшаром вісмуту чи нікелю (рис 5.6).

Рис.5.6.Селеновий

випрямляч
1. Шайба (сталь чи алюміній)

2. Підшар (вісмут чи нікель)

3. Селен

4. Селенід кадмію

5. Електрод
При термообробці селен кристалізується і його провідність збільшується. На шар селену розбризкуванням наноситься шар кадмію. При цьому виникає селенід кадмію з електронною провідністю. Між селеном і селенідом кадмію виникає електронно-дірковий перехід. Отриманий перехід підвертається формовці: до переходу на тривалий час прикладається обернена напруга. Це допомагає дифузії кадмію в селен і виникненню рівномірного за товщиною переходу.

Селенові випрямлячі допускають величину прямого струму до 1000 А/м2 і обернену напругу до 60В. Вони відрізняються дуже високою надійністю в роботі, яка забезпечується так званим самолікуванням пробоїв. Пробої виникають, як правило не по всій поверхні переходу, а лише в окремих місцях і супроводжуються місцевими перегріваннями. При цьому селен, розплавляючись, переходить в аморфний стан, його провідність різко зменшується і пробите місце ізолюється. Термін служби селенових шайб на алюмінієвій підніжці 1000 годин, на стальній -5000 годин.

ОПОРНІ ДІОДИ (КРЕМНІЄВІ СТАБІЛІТРОНИ)
Позначення по ДОСТ 2730-73* (зображення графічне). Стабілітрон має наступне УГЗ:

Напівпровідниковим стабілітроном називається напівпровідниковий діод, напруга на якому в області електричного пробою слабо залежить тільки від струму в заданому діапазоні і який призначений для стабілізації напруги.

Робочою ділянкою характеристики стабілітрона є область пробою гілки ВАХ переходу, яка майже паралельна до вісі струмів, а робочою напругою – напруга пробою (рис. 5.7).

При обмеженні струму, що протікає стан пробою в стабілітроні може підтримуватись на протязі десятків тисяч годин. Напівпровідникові стабілітрони звичайно виготовлюють на основі кремнію.
Основними параметрами напівпровідникових стабілітронів є:

1. Напруга стабілізації Uст – падіння напруги на стабілітроні в області стабілізації при номінальному значенні струму.

2. Струм стабілізації Іст – струм стабілітрона в області стабілізації.

3. Динамічний (диференціальний) опір Rg, рівний відношенню приросту напруги на стабілітроні до приросту струму в режимі стабілізації r_g=dU_ст./dI_ст. Величина Rg характеризує ступень стабільності напруги стабілізації при зміні струму пробою.

4. Температурний коефіцієнт напруги (ТКН), що дорівнює відносному приросту напруги стабілізації до абсолютного приросту температури навколишнього середовища, в відсотках: при Іст = const

5. Найбільша розсіювальна потужність Рmax.

6. Найбільший струм стабілізації Zст max
МАРКУВАННЯ ОПОРНИХ ДІОДІВ

По ДОСТ 11 336.919 – 81 система позначень складається з п’яти елементів, таких, як і для діодів.
Другий елемент – буква С (стабілітрон).
Третій елемент – цифра, що визначає потужність - не більше 0,3Вт: з напругою стабілізації Uст<10В - 1 (101-199)
10В< Uст<100В - 2 (201-299)
Uст>100В - 3 (301-399)
0,3Вт
Uст<10B - 4 (401-499)
10B< Uст<100B - 5 (501-599)
Uст>100B - 6 (601-699)
5Bт
Uст<10B - 7 (701-799)
10B<100b - 8 (801-899)
Uст>100B - 9 (901-999)
Приклад: КС 133А – кремнієвий стабілітрон Uст=3-3,7В, потужність менше ніж 0,3Вт.
КС 210В – кремнієвий стабілітрон Uст=10±0,3Вт, Р<0,3Вт
КС 620А – кремнієвий стабілітрон Uст=120В, Р=5Вт
При використанні стабілітронів найбільше значення мають параметри ТКН і Rg. Зі зміною температури напруга пробою зменшується, значить і напруга стабілізації змінюється. Величина ТНК залежить від Uст. Низьковольтні стабілітрони мають від’ємну ТНК. У високовольтних – ТНК має додатний знак.
Пряма гілка ВАХ має такий же вигляд, як і у звичайного діода. Па-діння прямої напруги при струмах > 1мА складає близько 0,7 – 0,8 В. ТНК прямої напруги має негативний знак і величину близько -2Мв/град.
Ця властивість стабілітронів широко використовується для взаємної компенсації температурних змін Uст. У включених послідовно стабілітронів, що працють в нормальному режимі, і одного або декількох стабілітронів в прямій, напрям сумарний ТНК може бути зведений до нуля. Наприклад, для термокомпенсації стабілітрона з напругою Uст.=8-8,5В буде потрібно три стабілітрони, включені в прямому напрямі.
Пряма гілка ВАХ може бути використаний для виготовлення стабілітронів з напругою стабілізації порядку 0,3-1 В (так звані стабистори).

КОНТАКТИ НАПІВПРОВІДНИК - МЕТАЛ
Історисно першими напівпровідниковими приладами були діоди, засновані на контакті напівпровідника з металом (точково-контактні діоди). В І.С. контакти метала з напівпровідником (кремнієм) знаходять двояке застосування: або як контакти (для підведення і відведення напруги і струмів в І.С.), або як специфічні випрямляючі контакти (діоди Шотки).

Структура і властивості контактів метал-напівпровідник залежать в першу чергу від розташування рівня Фермів в тому і іншому шарі. На рис. 5.8 показані зонні діаграми для випадку коли εFm > εFp тобто заповненість зони провідності в напівпровіднику менша, ніж тієї ж ділянки енергії в металі.

Тому після «зіткнення» шарів частина електронів перейде з металу в напівпровідник р-типу. Поява додаткових електронів при контакті напівпровідника призведе до посиленої рекомбінації. В результаті зменшується кількість дірок і поблизу межі з металом «оголюються» некомпенсовані негативні іони акцепторів. З'являється внутрішнє електричне поле, яке перешкоджає подальшій притоці електронів. Енергетичні рівні виявляються викривленими вниз. В напівпровіднику n- типу електрони переходять з напівпровідника в метал. Відповідно поблизу межі з металом «оголюються» нескомпенсовані позитивні іони донорів, а зони викривляються вгору. Величина φS0 рівна контактній різниці потенціалу. Контакт метал-напівпровідник характерний наявністю об’єднаного шару в приконтактному шарі напівпровідника. Отже, такий приконтактний шар володіє підвищеним питомим опором і тому визначає опір всієї системи. Така ситуація має місце в р-n- переході.

Потенціальний бар'єр в приконтактному шарі називається бар'єром Шотки. Його висота φS0 є аналогом величини ∆φ0 в р-n-переході. Залежно від полярності прикладеної напруги потенціал Us і опір приконтактного шару мінятиметься. Так, якщо напівпровідник р-типу і плюс напруги прикладемо до металу, а мінус до напівпровідника, то потенційний бар'єр в контакті підвищується. Тоді опір цього шару підвищується, а при зворотних знаках напруги – зменшується.

ДІОДИ ШОТКИ
Діоди, що використовують бар'єри Шотки, називаються діодами Шотки. УГЗ має наступний вигляд:

Найважливішою особливістю діодів Шотки в порівнянні з р-n- переходом є відсутність інжекції носіїв. Звідси витікає, що у діодів Шотки відсутня дифузійна місткість. Відсутність дифузійної ємномті істотно підвищує швидкість діодів. Робочі частоти лежать в межах 3-25 Ггц.

Важливою особливістю діодів Шотки є значно менша пряма напруга в порівнянні з напругою на р-n- переході. Типовим для діодів Шотки є прямі напруги 0,4 В.Зворотні струми таких діодів близькі до зворотніх струмів кремнієвих р-n- переходів.

Ще одна особливість діодів Шотки полягає в тому, що їх пряма ВАХ строго підкоряється експоненціальному закону в широкому діапазоні струмів від 10-12 до 10-4 А. Звідси витікае можливість використання діодів Шотки як логарифмуючих елементів. Ця особливість також пов'язана з відсутністю інжекції, оскільки у р-n- переходів наявність в базі надмірних носіїв призводить до модуляції питомої провідності бази, що впливає на форму ВАХ.

Якісні бар'єри Шотки утворюються в кремнії при контакті з такими металами: молібден, золото, платина, а також алюміній – основний метал для металізації в І.С.

Той факт, що бар'єри Шотки отримали розповсюдження порівняно недавно (на початку 70-х р.), хоча їх теорія налічує більше 50 років, пояснюється, по-перше, тим, що для отримання якісних бар'єрів необхідно сформувати органічний контакт металу з напівпровідником, а це виявилося можливим тільки після освоєння техніки вакуумного напилення металевих плівок. По-друге, особливо для діодів, необхідно забезпечити малий опір бази при достатньо високій пробивній напрузі. Це вдалося досягти тільки після освоєння епітаксіальної технології, вирощування високоомних робочих плівок діодів на низькоомній підложці.

Транзистори з двома переходами і трьома виходами часто називають напівпровідниковими тріодами. Транзистор є системою р-n-р або n-р-n, отриманою в одному монокристалі напівпровідника. Р-n- переходи ділять кристал на три області, причому середня область має тип провідності, протилежний крайнім областям. В транзисторі середню область називають базою, а крайні – емітером і колектором. Відділяючі базу переходи називають емітерним, і колектором (Рис. 3.1).

Кожний з переходів транзисторів можна включити в прямому або зворотному напрямі. У реального транзистора з площинними переходами площа колектора більша за площу емітера. Така конструкція дозволяє колектору збирати навіть ті неосновні носії, які пересуваються від емітера під деяким кутом до осі транзистора. Залежно від механізму проходження носія заряду в області бази (від емітера до колектора) транзистори розділяють на бездрейфові і дрейфові. В бездрейфових транзисторах перенесення неосновних носіїв заряду, через область бази, здійснюється в основному за допомогою дифузії. Такі транзистори звичайно одержують методом сплавлення. В дрейфових транзисторах в області бази шляхом спеціального розподілу домішок створюється внутрішнє електричне поле і перенесення неосновних носіїв заряду через базу здійснюються в основному за рахунок дрейфу. Такі транзистори звичайно одержують методом дифузії домішок. Робочими носіями заряду в транзисторі можуть бути дірки або електрони. Відповідно до цього розрізняють транзистори р-n-р типу і n-р-n типу.

ОСНОВНІ ПРОЦЕСИ В БЕЗДРЕЙФОВОМУ ТРАНЗИСТОРІ

Площинним транзистором називають транзистор з площинним переходом. До кожного з двох р-n переходів може бути підключений або пряма, або зворотна напруга. Згідно з цим, транзистор може працювати в одному з трьох режимів:
1. режим відсічення – коли обидва переходи закриті;
2. режим насичення – обидва переходи відкриті;
3. активному режимі – один з переходів (звичайно емітерний) відкритий, а інший (колектор) закритий. Цей режим зустрічається найбільш часто, особливо в підсилювальній техніці, тому його ми і розглянемо. Розглянемо транзистор n-р-n типу. Спочатку розглянемо випадок, коли зовнішні напруги відсутні. (Рис. 6.2.а). При цій умові, а також за умови теплової рівноваги всі три області повинні мати загальний рівень Фермі. В результаті область бази виявляється як би «підведеною» над областями емітера і колектора (Рис. 6.2.б); в цілому ж кристал електрично нейтральний.

а-схема розташування p-n-перехід; б-задня діаграма; в-розподіл потенціалу уздовж кристала
При цьому струми переходів мають складові:
1. дифузійний струм емітерного переходу складається з електронів з емітера в базу і дірок з бази в емітер;
2. струм провідності емітерного переходу – це потік нерівноважних носіїв – електронів з бази в емітер і дірок з емітера в базу.
З однотипності крайніх шарів виходить, що транзистор є приладом зворотним, тобто емітер і колектор можна поміняти місцями в схемі включення транзистора, при цьому працездатність приладу збережеться. Проте пряме і інверсне включення транзистора нерівноцінні, що пояснюється як несиметричною конструкцією транзистора, так і різною концентрацією домішок в емітері і колекторі.

</100b></10b></100b></10b>

1 2 3 4 5 6 7 8

Схожі:

Характеристика групи №46 У 46 групі навчається 25 учень, всі хлопці. Вік дітей 15-17 років. Класний керівник Моргун Роман Володимирович	Конспект з філософії Виконав: студент групи ЗІК-01 Гуськов П. А. Київ-2011 ...
1. Загальна характеристика Якщо студент постійно відвідував заняття, успішно виконав усі контрольні завдання впродовж семестру, має позитивну атестацію на підставі...	1. Загальна характеристика Якщо студент постійно відвідував занаття, успішно виконав усі контрольні завдання впродовж семестру, має позитивну атестацію на підставі...
Методические указания по развитию навыков чтения и устной речи по... Якщо студент постійно відвідував заняття, успішно виконав усі контрольні завдання впродовж семестру, має позитивну атестацію на підставі...	Курсової роботи обирається за порядковим номером із переліку робіт... Цивільного та сімейного права України або пов’язана з його професійною діяльності. Самовільна зміна теми курсової роботи без дозволу...
Тема: "Раціоналізм або емпіризм" Виконав студент 12ПМ Шрамко Євген... Введення	СКЛАД Валерій Володимирович заступник міського голови, заступник голови конкурсної комісії
Максим Максимович – «маленька людина» з великою душею. (Роман М.... ...	Вибір варіанту здійснюється від позиції прізвища виконавця в списку... Поняття населення держави і його склад. Громадянство і його значення в сучасних міжнародних відносинах

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання