Полупроводниковые приборы
Анализ полупроводниковых приборов будем проводить по следующей схеме:
1. Определение.
2. Структура.
3. Принцип действия.
4. Основные характеристики.
5. Основные параметры.
6. Применение.
7. Условно-графическое обозначение.
1. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор, содержащий один p-n-переход и два вывода: анод и катод.
По конструктивному исполнению:
- плоскостные
- точечные.
В плоскостных диодах площадь p-n-перехода гораздо больше его ширины. Технологически плоскостные диоды строятся следующим образом: полупроводник одного типа проводимости добавляется в область с другим типом проводимости, за счет чего и образуется p-n-переход. В полупроводник одного типа добавляется проволока с другим типом проводимости, и контакт будет точечным. Плоскостные диоды используются для больших токов, а точечные – для небольших токов высокой частоты.
По назначению полупроводниковые диоды делятся на:
– выпрямительные
– стабилитроны
– туннельные
– варикапы и др.
Рассмотрим основные типы диодов.
1.1. Выпрямительные диоды
Выпрямительный диод используется как при прямом, так и при обратном включении. Содержит один p-n переход и два омических вывода. Структура выпрямительного диода такая как и у полупроводникового диода. Принцип действия основан на односторонней проводимости p-n перехода, т. е. при прямом включении сопротивление диода , а при обратном сопротивлении диода . Основная характеристика выпрямительного диода – ВАХ.
ВАХ диода как и p-n-перехода зависит от температуры. С повышением температуры ток диода возрастает. Кремниевые диоды в меньшей степени зависят от температуры чем германиевые. Зависимость от температуры в большей степени проявляется при токе обратном, так как он определяется движением не основных носителей зарядов.
Параметры:
· постоянное прямое напряжение при заданном прямом токе;
· постоянный обратный ток при заданном обратном напряжении;
· сопротивление ;
· ;
· максимально допустимое ;
· емкость диода С;
· максимальная рассеиваемая мощность .
Выпрямительные диоды применяются в выпрямителях.
УГО:
1.2. Стабилитрон
Стабилитрон – полупроводниковый диод, обратное напряжение которого в области электрического пробоя слабо зависит от тока. Стабилитрон – диод, который используется в обратном включении. Его рабочий режим – режим электрического пробоя.
Основные параметры:
· напряжение на участке стабилизации: ;
· дифференциальное сопротивление на участке стабилизации: ;
· минимальный и максимальный ток на участке стабилизации. Рабочий ток выбирается посередине этого участка;
· температурный коэффициент стабилизации напряжения (TKU).
Этот коэффициент показывает, как изменяется при изменении температуры.
Стабилитрон используется в схемах стабилизаторов напряжения, а также в качестве опорного (эталонного) напряжения.
УГО:
1.3. Туннельные диоды
Туннельный диод – полупроводниковый диод, ВАХ которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Туннельные диоды выполняются на основе полупроводника с высокой концентрацией примесей. В этом случае возникает очень узкий потенциальный барьер и при определенном значении прямое напряжение перенос носителей зарядов осуществляется туннельным эффектом.
ВАХ:
Основные характеристики:
· максимальный и минимальный токи;
· максимальное и минимальное напряжения;
· дифференциальное сопротивление на участке: ;
· емкость – С;
· время переключения времени, в течении которого дифференциальное сопротивление диода остается отрицательным.
Применяются в усилителях, а также генераторах колебаний, в технике СВИ и импульсной технике.
УГО:
1.4. Варикапы
Варикапы – это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость барьерной емкости от обратного напряжения. Принцип действия основан на том, что при повышении обратного напряжения, приложенного к переходу, его барьерная емкость уменьшается, т. е. изменением обратного напряжения можно изменять емкость этого диода. По сути дела варикап – это конденсатор переменной емкости.
Характеристика:
Параметры:
· коэффициент перекрытия по емкости: ;
· применяется в колебательных контурах для настройки на режим диссонанса.
УГО: