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: