5.1.5 Кремнієвий стабілітрон та варикап

Напівпровідникові діоди, що працюють в режимі пробою і використовуються як джерело опорної напруги, називаються стабілітронами. Для створення стабілітронів використовують лише кремній, оскільки у германія ВАХ у зворотньому режимі має несталий спадний відрізок.

Особливість вольт-амперної характеристики стабілітрону – різке збільшення зворотнього струму при порівняно малих змінах зворотної напруги – використовується при створенні стабілізаторів напруги.

Рис. 5.5 Стабілізатор напруги

Рис. 5.6 Умовне позначення стабілітрону

На рис. 5.5 показано найпростішу схему ввімкнення стабілітрона для стабілізації напруги. На рис. 5.6 – його умовне позначення. При збільшені вхідної наруги зростає струм в колі R1 – VD. Напруга на навантаженні, що дорівнює напрузі стабілізації, практично не змінюється, а надлишок напруги спадає на резисторі R1.

Варикапом називають напівпровідниковий діод з зворотно зміщеним n-p-переходом, що використовується як конденсатор.

Рис. 5.7 Умовне позначення варикапу

Рис. 5.8 Вольт-фарадна характеристика варикапу

Із збільшенням зворотної напруги на варикапі ємність його переходу зменшується. Умовне позначення варикапу зображене на рис. 5.7. Залежність його ємності від наруги називається вольт-фарадною характеристикою варикапу (рис. 5.8).

Питання для самоперевірки знань

1. Групи напівпровідників

2. Будова напівпровідників

3. Ковалентний зв'язок

4. Власна провідність напівпровідників

5. Електрона провідність напівпровідників. Напівпровідники n-типу

6. Діркова провідність напівпровідників. Напівпровідники p-типу

7. Електроні пристрої

8. Види перетворень електричних сигналів

9. Електроні прилади (активні елементи)

10. Пасивні компоненти

11. Біполярні прилади

12. Уніполярні прилади

13. Польові прилади

14. Струмові прилади

15. Напівпровідниковий діод

16. Основна властивість електронно-діркового переходу

17. ВАХ діоду

18. Пряме вмикання діоду

19. Зворотнє вмикання діоду

20. Випрямний контакт

21. Омічний контакт

22. Електричний пробій

23. Кремнієвий стабілітрон

24. Стабілізація напруги

25. Варикап

Теми рефератів

1. Електровакуумні прилади

2. Газорозрядні прилади

3. Основні етапи розвитку електронних приладів

4. Класифікація електронних приладів

Питання для самостійного опрацювання

1. Високочастотні діоди

2. Імпульсні діоди

3. Діоди Шотткі

Тема 5.2 напівпровідникові транзистори

План лекції

5.2.1 Біполярні транзистори

5.2.2 Польові транзистори

5.2.3 Порівняння польових та біполярних транзисторів

1. БІПОЛЯРНІ ТАНЗИСТОРИ

Подальше дослідження n-p-переходів, удосконалення технології формування їхніх структур привели до створення принципово нових напівпровідникових приладів, електрична провідність яких може без інерційно змінюватись. Такі прилади є активними компонентами. Вони спроможні керувати потоком електричної енергії, яка надходить від зовнішнього джерела живлення в навантаження.

Провідність n-p-переходу у разі зворотнього вмикання можна змінювати в широких межах підвищенням температури опроміненням, а також за допомогою додаткового джерела неосновних носіїв. Останній спосіб використовують для створення біполярних транзисторів.

Біполярним транзистором називається напівпровідниковий прилад з двома n-p-переходами та трьома або більше виводами, що має підсилювальні властивості. Він має тришарову структуру n-p-n (рис. 5.9) чи p-n-p (рис. 5.10).

Рис. 5.9 Будова та умовне позначення n-p-n-транзистора

Рис. 5.10 Будова та умовне позначення p-n-p-транзистора

Середня область між двома n-p-переходами називається базою. Товщина її мала. Сусідні області називають емітером і колектором. Відповідно n-p-перехід емітер-база називається емітерним, а перехід база-колектор – колекторним. Біполярні транзистори виготовляють на основі германія і кремнію.

Розрізняють такі режими роботи біполярного транзистора: режим відсічки струмів (режим закритого транзистора), коли обидва переходи зміщені в зворотньому напрямку (закриті); режим насичення (режим відкритого транзистора), коли обидва переходи зміщені в прямому напрямку (відкриті), струми в транзисторах максимальні і не залежать від його параметрів; активний режим, коли емітерний перехід зміщений в прямому напрямку, колекторний – в зворотньому; інверсний режим, коли емітерний перехід зміщений в зворотньому напрямку, колекторний – в прямому.

В режимах відсічки та насичення керування в транзисторі відсутнє. Напруга іж електродами (режим відсічки) і струми відкритого транзистора (режим насичення) визначаються параметрами компонентів зовнішніх кіл. В активному режимі емітерний струм n-p-переходу керує струмом колектора. Активний режим називають підсилювальним. Схема ввімкнення транзистора в активному режимі зображена на рис. 5.11.

Рис. 5.11 Схема вмикання транзистора зі спільною базою

Функцією емітерного переходу є інжекція (“впорскування”) неосновних носіїв заряду в область бази. Для цього область емітера робиться з меншим опором, ніж область бази. Частина інжектованих емітерним переходом носіїв заряду рекомбінує з основними носіями бази і не доходить до колекторного переходу. Таким чином струм із кола емітера передається в коло колектора з коефіцієнтом:

. (5.1)

Коефіцієнт називається коефіцієнтом передачі струму емітера в колектор. В сучасних транзисторах і більше.

На струм накладається зворотній (тепловий) струм колекторного переходу, тобто:

. (5.2)

Зовнішня напруга прикладається між емітером і базою та колектором і базою, а потенціал бази залишається незмінним. Такий режим роботи транзистора називається ввімкненням транзистора за схемою зі спільною базою (СБ) (рис. 5.11).

Крім схеми зі спільною базою широко використовують схему ввімкнення транзистора зі спільним емітером (СЕ) (рис. 5.12) та спільним колектором (СК) (рис. 5.13).

Рис. 5.12 Схема вмикання транзистора зі спільним емітером

Рис. 5.14 Схема вмикання транзистора зі спільним колектором