13.Разностный дифференциатор.

Дифференциатор, устройство дифференцирующее — аналоговый функциональный блок в АВМ структурного типа. Как и интегратор, дифференциатор можно использовать в варианте с дифференциальным входом. Соответствующая схема – разностный дифференциатор.

=

Используется для решения дифференциальных уравнений.

14) Схемы решения дифференциальных уравнений. Одно из применений схем дифференциаторов и интеграторов заключается в их использовании для решения уравнений, в которые входят скорости изменения переменных величин.

15. Схема логорифмического преобразователя. Умножители.

16 Физика полупроводников. Уровень Ферми . Полупроводниковые материалы

При создании электронных приборов в дискретном и интегральном исполнении используют полупроводниковые материалы. К полупроводникам относятся такие вещества, у которых удельное сопротивление лежит в пределах от 10^-3 до10⁹ Омсм.

Для полупроводников характерно кристаллическое строение с регулярной структурой. Каждый кристалл можно разбить на повторяющиеся однотипные элементарные ячейки. Такой элементарной ячейкой для Si и Ge является правильный тетраэдр. Тетраэдр подобен молекуле, состоящей из четырех атомов, связанных между собой прочной ковалентной связью (рис. 1 .1).

Различают три энергетические зоны:

1. Валентная зона (ВЗ) – совокупность разрешенных энергетических уровней, на которых находятся электроны при температуре абсолютного нуля (т.е. когда электроны обладают минимальной энергией).

2. Зона проводимости (ЗП) – совокупность разрешенных энергетических уровней, находясь на которых электрон становится свободным, он слабо связан с атомом, может его покинуть и участвовать в хаотическом или направленном движении.

3. Запрещенная (ЗЗ) – совокупность энергетических уровней, вероятность нахождения электронов на котором равна нулю.

В зависимости от взаимного расположения этих трех зон все материалы делятся на три группы: металлы, диэлектрики, полупроводники (рис. 1.10).

Вероятность нахождения электронов на том или ином уровне согласно распределительному закону Ферми-Дирака может быть определена следующим образом:

,

где φ – потенциал, на котором находится электрон; _Т – температурный потенциал; φ_F – потенциал уровня Ферми или просто уровень Ферми. Это такой потенциал, вероятность нахождения электрона на котором равна 0,5.

Уровень Ферми в большинстве полупроводников находится внутри ЗЗ. Раз это так, то разница (φ – φ_F) >> φ_T, т.к. φ_T  0,025 В, поэтому можно пренебречь единицей и записать .

Вероятность нахождения дырки в ВЗ равна вероятности отсутствия электрона.

.

17.Полупроводники р и n типов. P-n переход и его вольт-амперная характеристика.

Полупроводник — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости.

Полупроводник p-типа — полупроводник, в котором основными носителями заряда являются дырки. Полупроводники p-типа получают методом легирования собственных полупроводников акцепторами. Для полупроводников четвёртой группы периодической таблицы, таких как кремний, германий, акцепторами могут быть примеси химических элементов третьей группы — бор, алюминий. Полупроводник р-типа получают при помощи 3-х валентного атома.

Полупроводники n-типа — полупроводник, в котором основные носители заряда — электроны проводимости. Для того, чтобы получить полупроводник n-типа, собственный полупроводник легируют донорами. Обычно это атомы, которые имеют на валентной оболочке на один электрон больше, чем у атомов полупроводника, который легируется.

p-n-Переход или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике.

18)Диоды. Классификация диодов по назначению и способам изготовления.Дио́д — двухэлектродныйэлектронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт , называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу — катодом.

По назначению полупрводниковые диоды делят на следующие основные группы.

Выпрямительные-применяются для выпрямления переменого тока в постоянный, и расчитаны на токи от долей до сотен ампер и на напряжение от десятков до нескольких тысяч вольт.

Универсальные-диоды этой группы использубтся в детекторах различного типа.Германивыедиоды используются широко в транзисторных приёмниках, так как имеют выше коэффициент передачи, чем кремнивые.

Импульсные-предназначены для работы вимпульсных режимах и бустродействующих импульсных устройствах, с малыми длительностями импульсов (микросекунды, доли микросекунд

Варикапы-используются в качестве элементов с электрически управляемыми ёмкостями.

Стабилитроны(опорные диоды)-предназначены для стабилизации напряжения и подключаются к источнику напряжения в обратном направлении, т.к. работают на обратной ветви вольт-амперной характеристики ,катод подключается к плюсу, а анод к минусу.Для двух стороннего стабилитрона нет необходимости соблюдать это условие.При включении стабилитрона в прямом направлении получаются малые образцовые напряжения 0,7...0,8 В, как и у кремнивых диодов включенных аналогично.

Тиристоры-предназначены для переключения электрических цепей, регулирования напряжений, преобразования постоянного тока в переменный и т.д.

Фотодиоды-применяются для регистрации и изиерения световых излучений.

Светодиоды-служат для зрительного восприятия отображаемой ими информации, а также включения готовности аппаратуры к работе.

 Оптроны-применяются для связи отдельных частей электронных устройств, когда необходима их гальваническая развязка.

Один из способов изготовления диода состоит в следующем. На пластинку полупроводника, например германия, обладающего электронной проводимостью, накладывают небольшой кусочек индия и помещают в печь. При высокой температуре (около 500° С) индий вплавляется в пластинку германия, образуя в ней область дырочной проводимости. К самой пластинке германия и к затвердевшей «капле» индия припаивают два проволочных вывода электродов и прибор заключают в герметический и непрозрачный корпус, чтобы защитить р-п переход от воздействия влажности и света.