7. Обратное включение p/n-перехода.

Рассмотрим, какими хар-ками будет обладать p/n-переход в зависимости от полярности приложенного напряжения.

При обратном включении p/n-перехода батарея подключается так, чтобы ее поле имело тоже направление, что и поле в p/n-переходе.(рис 1-2) Поскольку сопротивление области пространственного заряда много выше материала, то все напряжение батареи оказ-ся приложенным к p/n-переходу. Потенциальный барьер возрастает и равен Uk + Uб, где Uk - потенциальный барьер, Uб – напряжение батареи. По мере > Uб все < остается способных преодолеть возрастающее эл. поле, поэтому ток диффузии стремится к нулю. Эта зависимость имеет экспоненциальный характер.

8. Прямое включение p/n-перехода.

(рис1-2) При прямом включении p/n-перехода батарея включается так, что ее поле направлено навстречу контактному, практически все напряжение приложено к p/n-переходу. С увеличением Uб потенциальный барьер < и ток диффузии возрастает.

Изобразим графически вольт-амперную хар-ку p/n-перехода. (график)

Хар-ка п/п диода (линия 2) как правило отличается от хар-ки рассмотренного идеального p/n-перехода. Объясняется это тем, что в диодах последовательно с p/n-переходом включено сопротивление объема.

9. Основные типы п/п диодов и их классификация.

По области применения диоды можно разделить на след. группы:

1. выпрямительные

2. универсальные

3. сверхвысокочастотные

4. импульсные

5. опорные (стабилитронный)

6. варикапы

7. туннельные

По исходному п/п материалу:

1. германиевые (-60° - +70°)

2. кремниевые (-60° - +120°)

3. арсенидогалиевые (-60 - +250°)

Для обозначения марки п/п-х приборов ис-ся 6 элементов по ГОСТу 108 62-72:

- 1 элемент – буква или цифра, обозначает исх. материал (Г ли 1 – Ge, Л или 2 – Si, А или 3 – арсенит Ga)

- 2 элемент – буква, указывающая класс или группу приборов, обозначает Д – выпрямительные, универсальные, импульсные диоды; Т – транзисторы, В – варикапы, А – сверхвысокочастотные диоды, И – туннельные диоды, С – стабилитроны

- 3 элемент – число, указывает назначение или электрич. свойства прибора (выпрямительные диоды – 101 – 399; универсальные – 401 – 499; импульсные – 501 – 599).

- 4 элемент – буква, указывающая разновидность типа из данной группы приборов

напр. 2Д503Б – кремниевый импульсный диод разновидность типа Б.

- 5 элемент – цифра, определяющая порядковый номер разработки (у стабилизатора – номинальное и стабилизации)

- 6 элемент – буква, показ. деление технологического типа на параметры группы.

10. Полупроводниковые стабилитроны.

Предназначены для стабилизации уровня напряжения при изменении протекающего через диод тока: рабочий участок опорного диода нах-ся на пробивной ветви вольт-амперной хар-ки диода. За счет выбора материала и технологий прибора удается получить очень резкий пробой: при значительном изменении тока через диод напряжение на нем изменяется очень мало. (рис)

Основные параметры полупроводникового диода: 1)напряжение стабилизации; 2)ток стабилизации; 3)динамическое сопротивление; 4)температурный коэф. напряжения, равный отношению относительного приращения И ст. к абсолют. приращению t окр. среды, выражен. в % (ТНК = ∂Uст/ Uст ∙1/∂Т ∙ 100%); 5)наибольший и наименьший ток стабилизации.

11. Туннельные диоды. Варикапы.

Характерным для туннельных диодов явл-ся наличие в его ВАХ участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением, кот. сохраняется вплоть до очень больших частот.

(График – ВАХ туннельного диода)

Эти диоды наз-ся туннельными, тк у них исп-ся квантово-механический эффект туннельного прохождения тока через барьер. Туннельный эффект состоит в след: если ширина p/n-перехода очень узкая (сравнима с длиной волны эл-на), то имеется вероятность, ч то часть эл-нов сможет пройти через потенциальный барьер против сил электрического поля, даже если их энергия < величины потенциального барьера. Если эл-нов в проводнике очень много, то туннельный ток может достигать больших значений.

ВАРИКАПЫ. П/п диоды, предназначенные для работы в кач-ве управляемой или нелинейной (т.е. в зависимости от приложенного напряжения) емкостью. Действие варикапов основано на зависимости барьерной емкости от величины приложенного к диоду обратного напряжения.

12. Транзисторы биполярные. p-n-р-переход.

Транзисторы – п/п приборы, способные усиливать или генерировать электр. сигналы. Т. состоит из двух электронно-дырочных переходов (р/n или n/р), выполненных в одном монокристалле п/п-ка. Переходы р/n делят кристаллы на 3 области, причем средняя область имеет тип электропроводимости, противоположный крайним областям. (рис 1) В транзисторе среднюю область наз. базой, а крайние – эмитером или коллектором. Определяющие базу переходы наз-ся эмитерным и коллекторным. Проводимость базу может быть как электронной, так и дырочной. Транзисторы бывают р-n-р типа или n-р-n типа. Каждый из переходов Т. можно включить в прямом или обратном напряжении. И все процессы, о кот. говорили при рассмотрении р/n перехода, смещенного в прямом или обратном напряжении, будут иметь место и в переходах транзистора.

(рис 2) Принцип действия плоскостного транзистора р-n-р- перехода. В равновесном состоянии результирующие токи через оба перехода равны 0. При подключении к Э. положительного относительно базы напряжения (прямое смещение), а к коллектору – отрицательного U кб. (обратное смещение), расположение энергетических зон меняется. Высота потенциального барьера эмитерного перехода снижается, число дырок, переходящих слева направо и число эл-нов, переходящих справа налево, увеличивается. Обычно материалы эмитера и базы выбраны так, что равновесная концентрация дырок в базе на несколько порядков меньше, чем в эмитере. Поэтому поток дырок из эмитера в базу во много раз превышает поток из базы в эмитер. Можно считать, что весь ток через эмитерный переход обр-ся только дырками, инжектированными из эмитера в базу. Поскольку к коллекторному переходу приложено обратное напряжение Uк, то через коллекторный переход будет протекать лишь обратный ток, образуемый неосновными носителями заряда. Величина обратного тока опред-ся свойствами п/п-ка и температурой. При изготовлении транзистора величина слоя базы выпол. очень небольшой, так чтобы обеспечить неравенство W<<Lp(n) (W<<0.2L), где Lp(n) – диффузионная длина дырок (электронов)

В этом случае инжектирование в базу дырки будут доходить до коллекторного перехода, почти не рекомбинируя с электронами. Тк потенциальный барьер коллекторного перехода не препятствует передвижению через него неосновных носителей, то перешедшие из эмитера в базу и дошедшие до перехода дырки уходят в коллектор. Чем меньше толщина базы, тем меньше кол-во дырок рекомбинирует в ее объеме с эл-нами и тем большее кол-во дырок достигает коллекторного перехода и тем больше будет ток через него. Так через коллекторный переход практически увеличивается на величину тока эмитера. Основными параметрами Т. явл. коэф. передачи тока эмитера. ( α = ∂ Ik / ∂ Iэ | Uk = const.).