1. Полупроводниковые приборы. Свойства выпрямительных диодов (вольтамперные характеристики, предельные эксплуатационные параметры, схема замещения). Понятие об идеальном диоде.

 Таблица 1.2.

Материал:	σ (См/м)	ΔW(эВ)
Диэлектрик	<-10-8	> 3
Полупроводник Ge (германий) Si (кремний) GaAs(арсенид галлия)	10-8….102	< 3 0,72 1,11 1,41
Проводник	104….108	0

 Ширина запрещенной зоны определяет возможность попадания электронов в зону проводимости и последущего движения его в веществе.

Характерным свойством полупроводников, так же отличающим их от металлов и изоляторов, является сильная зависимость электрических свойств от внешних условий – электрических и магнитных полей, температуры и освещённости, т.е. от внешних источников энергии, позволяющих электронам достичь зоны проводимости.

Если валентность примеси  меньше валентности основного вещества, то возникает полупроводник типа p-типа, если же больше – полупроводник n-типа. На рис.1.10 приведены энергетические диаграммы для различных полупроводников. На диаграмме: 1- зона проводимости, 2- запрещенная зона,  3-валентная зона основного полупроводника, 4 – валентная зона донорного примесного полупроводника, 5- валентная зона акцепторного примесного полупроводника.

Рис.1.10.

    

Простейшими полупроводниковыми элементами электронных устройств являются полупроводниковые резисторы. Они используются, например, в качестве первичных преобразователей температуры (термисторы и позисторы), деформации и сил (тензорезисторы)

  полупроводниковый диод. В диоде есть две части из полупроводниковых материалов разных типов (рис.1.11). Место их контактов называют p-n переходом. В области p-n перехода происходят движение свободных зарядов. Электроны из области n переходят в область p,  и дырки из области p в область n через границу областей. На границе в области p при этом возникает слой отрицательных зарядов, а в области n – положительных зарядов – т.е. двойной слой зарядов

Плотность свободных зарядов ρ – кривая 1 

2-потенциальный барьер -препятствие для дальнейшего перехода свободных зарядов.

Рис.1.15.

Красной линией изображена в.а.х. идеального диода – вентиля, который имеет нулевое сопротивление в прямом направлении и бесконечное – в обратном.

При расчетах электрических схем, содержащих полупроводниковые диоды, используется его представление в виде модели на рис. 1.16.

         Выпрямительные диоды используются во вторичных источниках питания (ВИП). ВИП -  устройства, предназначенные для преобразования переменного напряжения, например синусоидального, в постоянное напряжение. Такое преобразование необходимо применять при питании большинства электронных устройств от электрической сети.

1. Вторичные источники электропитания. Назначение, требования к свойствам и структурная схема аналогового источника.

Вторичные источники электропитания.

         На рисунке 2.1 приведена структурная схема однофазного выпрямительного устройства, которое преобразует синусоидальное напряжение сети u₁ в постоянное напряжение U_н на приемнике R_н.

Рис.2.1.    

Слева два полюса электрической сети с переменным (синусоидальным) напряжением u₁,  например 220В частотой 50 Гц. Это напряжение с помощью трансформатора Тр преобразуется в пониженное синусоидальное напряжение u₂,  например 50В с той же частотой 50 Гц. В вентильной группе ВГ оно преобразуется в пульсирующее напряжение u₀₁ с амплитудой примерно равной амплитуде u₂. Это напряжение в сглаживающем фильтре СФ преобразуется практически в постоянное напряжение u₀₂ за счет фильтрации (подавления) переменной составляющей. Последний блок – стабилизатор напряжения Ст поддерживает напряжение U_н постоянным по значению независимо от сопротивления нагрузки R_н  и от амплитуды напряжения u₁ в определенных пределах их изменения.

         В отдельных случаях приведенная схема может быть упрощена.

1. Однополупериодный выпрямитель. Принцип действия выпрямителя с идеальным диодом, осциллограммы и выражения для напряжений и токов. Коэффициент пульсации. Выбор диодов. Анализ состояния с учетом реальных свойств диода. Внешние характеристики.