Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова
Кафедра «Общей электротехники»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Выполнил: ст . гр. АиАХ-01 Буравлев П.С.
Проверил: Дорожкин М.В.
Барнаул 2013г.
Лабораторная работа № 4
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с элементной базой электроники, видами, наименованием, назначением, классификацией, словными обозначениями, способами применения основных элементов.
СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРОВ
1 Общие сведения
Элементную базу электроники составляют приборы полупроводниковые (протекание тока в полупроводящем твердом теле), электронные (протекание тока в вакууме в виде электронных пучков), ионные (протекание тока в ионизированном газе) и ряд других, действующих на иных физических принципах. Основное место по широте и объему использования среди них в настоящее время занимают полупроводниковые приборы. В свою очередь
полупроводниковые приборы в зависимости от области применения делятся на приборы информационной электроники (устройства для получения, передачи, обработки и отображения информации) и приборы энергетической электроники (устройства для преобразования электрической энергии одного вида в другой).
Наряду с названными приборами в элементную базу электроники входят также элементы и устройства электротехнические, выполненные на основе металлических проводников и ферромагнитных материалов: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы. В данной лабораторной работе рассматриваются только полупроводниковые приборы. Классификация полупроводниковых приборов по принципу действия и назначению представлена на рисунке 1.
В энергетической электронике находят применение главным образом диоды и тиристоры, реже транзисторы, а их основным свойством является способность пропускать через себя потоки энергии большой мощности, В информационной электронике находят применение все виды полупроводниковых приборов, а их основным свойством является возможность миниатюризации и минимизация потребляемой энергии.
2 Полупроводниковые диоды
Основой полупроводникового диода является электронно-дырочный переход, возникающий на границе раздела полупроводниковых кристаллов (германий или кремний), различающихся типом проводимости. Тип электропроводимости определяется видом примеси, вносимой в чистый кристалл, и может быть или дырочной, когда в кристалле недостаток свободных электронов, или электронной, когда свободных электронов – избыток. Первый кристалл называется р -типа, второй n–типа. За счет теплового движения электроны и дырки переходят через границу раздела кристаллов (это явление называется диффузией), в результате чего по обеим сторонам границы раздела образуются разноименно заряженные слои, между которыми возникает контактная разность потенциалов и внутреннее электрическое поле. Если к р-n – переходу подключить источник напряжения, т.е. на внутреннее электрическое поле наложить внешнее, то разность потенциалов между слоями изменится. При подключении источника плюсом к области р, а минусом – к области n разность потенциалов перехода уменьшится или исчезнет совсем. При обратной полярности разность потенциалов наоборот возрастет. Первый способ включения называется прямым и при нем р-n – переход пропускает электрический ток; второй способ – обратный, и при нем р- n – переход электрический ток не пропускает (или почти не пропускает).В этом как раз и заключаются вентильные свойства, т.е.
односторонняя электропроводимость электронно-дырочного р-n перехода.
Электронно-дырочный переход обладает также и другими свойствами: стабилизация напряжения и изменение емкости при обратном включении, светоизлучение при прямом включении, фотоэффект – генерация э.д.с или увеличение тока при обратном включении под воздействием излучения, туннельный эффект.
Кристаллы с одним электронно-дырочным переходом, снабженные двумя выводами и размещенные в корпусе, образуют полупроводниковый диод. В зависимости от конструктивного исполнения и выполняемой функции диоды разделяются на разные виды. Классификация диодов по видам и их условные графические обозначения даны на рисунок 2.
В зависимости от конструкционного устройства и технологии изготовления диоды разделяются на плоскостные и точечные: у первых площадь р-n – перехода составляет десятки и сотни квадратных миллиметров, а у вторых – не более одного. Точечные диоды используются как выпрямительные, преимущественно в цепях СВЧ. Плоскостные диоды имеют разнообразное применение: выпрямительные для выпрямления токов от долей ампера до сотен килоампер, стабилитроны для стабилизации напряжений от единиц до тысячи вольт, варикапы для изменения емкости, фотодиоды для изменения обратного сопротивления, светодиоды для получения светового излучения, фотоэлементы для генерации э.д.с. постоянного тока, туннельные диоды для генерации электрических колебаний, оптрон диодный- сочетание в одном приборе свето- и фотодиода.
