2. Основи електроніки і автоматики.

2.1. Напівпровідникові прилади.

 Прочитайте і опрацюйте:

Л1, с. 14…38; Л3, с. 33…41, 129…137.

 Короткі теоретичні відомості та методичні вказівки:

1. Основні положення про напівпровідникову техніку.

На початку XX ст. було відкрито підсилювальні властивості напівпровідникових конструкцій та розпочато вивчення і використання напівпровідникової техніки. Напівпровідники посідають проміжне місце між металами (провідниками) та діелектриками (ізоляторами). До напівпровідників належать матеріали із питомим опором l0⁸...10^-6 Ом.м. Це звичайно хімічні елементи - кремній (Si), германій (Ge), а також оксиди (Си₂О, ZnO та інші). Широко використовуються кремній та германій.

Атом кремнію на зовнішній орбіті має чотири валентних електрони, що зв'язані з чотирма електронами інших атомів кремнію. Цей ідеальний кристал кремнію не проводить електричний струм, оскільки не має вільних носіїв заряду.

Кристал кремнію можна зробити провідним доданням домішку інших хімічних елементів із сусідніх груп. Звичайно, використовуються елементи п'ятої групи (сурма, фосфор) або елементи третьої групи (галій, індій). Якщо використати фосфор, що має п'ять електронів на зовнішній орбіті, то кожний атом фосфору матиме один вільний електрон. Тобто матеріал буде мати електронну провідність, або електропровідність п-типу.

Якщо взяти домішок з елементів третьої групи, то напівпровідник буде мати діркову провідність, або електропровідність р-типу,

Домішки, що віддають початковому матеріалу електрони, називаються донорами. Якщо домішки призводять до виникнення дірок, вони називаються акцепторами.

Робота напівпровідникових приладів ґрунтується на властивостях р-n-переходу, тобто границі між р - провідністю і n - провідністю.

2. Напівпровідникові діоди.

Напівпровідниковий діод має один р - n - перехід та два виводи (електроди). Робота діодів ґрунтується на однобічній провідності р- n -переходу. Звичайно діоди мають герметичні корпуси, що сприяють відве­денню тепла.

Напівпровідникові діоди класифікуються за різними ознаками:

а) типом конструкції переходу (точкові, площинні);

б) функціональними ознаками (випрямні, імпульсні, детекторні, перетворювальні тощо);

в) основним матеріалом (германієві, кремнієві);

г) фізичними процесами (лавинно-пролітні, тунельні, фотодіоди, світоодіоди та інші);

д) граничними технічними параметрами (малострумні, середньої потужності, великої потужності, низькочастотні та інші).

Н а рис.2.1. наведено умовне позначення діода. Прямий струм спрямований від анода до катода.

Пряме увімкнення діода (коли на анод подається позитивний заряд джерела живлення) характеризується дуже малим опорам р-п-переходу. Зворотне увімкнення характеризується великим опором переходу.

Вольт-амперна характеристика діода (рис. 2.2) показує, що при зворотному увімкненні можливий пробій.