1. Электронные приборы и их использование в системах управления Диоды

Диод – это прибор имеющий один p-n переход.

В качестве полупроводника чаще всего используется германий (Ge), кремний (Si).

Электронную или дырочную проводимость организуют путем введения в полупроводник донорной или акцепторной примеси.

На рис приведен закрытый p-n переход.

Потенциальный барьер для Ge0,1В, для Si0,7В.

ВАХ p-n перехода:

Уравнение ВАХ: I=I₀ (e^U/­T_­ - 1) где I₀ – справочный параметр; _Т = kT/q=26мВ.

В зависимости от температуры значение напряжения на p-n переходе изменяется почти по линейному закону ориентировочно 2 мВ/Сt.

Обратный ток приблизительно удваивается при нагреве на каждые 10С.

Обозначение:

Применение:

например в выпрямителях (двухполупериодный выпрямитель):

Полупроводниковый стабилитрон

Стабилитрон – p-n это переход с искусственно затянутым участком пробоя.

Обозначение:

В рабочей области стабилитрон пробит.

В области изгиба ВАХ размыта благодаря чему стабилитрон можно использовать в качестве источника шума.

Варикап

Представляет собой p-n переход емкость которого зависит от напряжения на нем.

Используется в системах автоподстройки частоты.

Обозначение:

Диод Шоттки (Переход Шоттки)

Это переход между металлом и полупроводником.

В этом случае диффузионная емкость (емкость открытого p-n перехода) в переходе резко сокращается.

Используется в быстродействующих системах.

Обозначение:

Светодиоды

Преобразуют энергию тока в p-n переходе в световое излучение.

Обозначение:

Фотодиоды

Преобразуют световую энергию в электрическую.

Обозначение:

Фотодиоды работают в двух основных режимах:

Генераторный режим – без внешних источников питания;

Фотопреобразовательный режим – отличается тем, что в контуре с фотодиодом должен быть источник питания.

Во втором случае чувствительность больше и этот режим используется чаще.

Оптрон

Представляет собой расположенные в одном корпусе светоислучатель и светоприемник.

Оптроны позволяют передавать сигнал без гальванической связи.

Туннельный диод

Работа основана на эффекте туннелирования. Туннельный эффект возникает в очень тонких p-n переходах.

В таких переходах при малых напряжениях носители переходят из одной обл-ти в др., преодолевая потенциальный барьер (по энергетическим туннелям). При малых напряжениях  0,5 В.

ВАХ туннельного диода

Обращенный диод

Это туннельный диод с очень маленькой величиной токового пика

Обозначение

ОД работает на маленьком напряжении. ОД используются для обработки слабых сигналов с напр-ем до 0,5 В.

Биполярные транзисторы

Это трехслойный полупроводниковый прибор (с двумя p-n переходами).

Правило включения (для транзистора p-n-p типа):

Для правильного включения биполярного транзистора необходимо сместить эмиттерный переход в прямом направлении, а коллекторный в обратном.

Типовые параметры:

=I_К / I_Э – коэффициент передачи эмиттреного тока в коллекторную цепь (справочный параметр)

=I_К / I_Б – коэффициент передачи эмиттреного тока в коллекторную цепь (справочный параметр)

=/(1-)

ВАХ базовой и коллекторной цепи:

Обозначение:

Простейший усилитель тока (эмиттерный повторитель):