Шпаргалки / шпоры электротехника

тельный полюс источника, а к области с дырочной проводимостью – положительный, то направление напряжения внешнего источника будет противоположно по знаку электрическому полю p-n перехода, это вызовет увеличение тока через p-n переход. Возникнет прямой ток, который будет вызван движение основных носителей зарядов, в нашем случае это движение дырок из p области в n, и движение электронов из n области в p. Следует знать, что дырки движутся противоположно движению электронов, поэтому на самом деле, ток течет в одну сторону. Такое подключение называют прямым

Вольт-амперная характеристика При прямом подключении элек- тронно-дырочного перехода, ток возрастает с увеличением напряжения. При обратном подключении ток достигает значения Iнас, называемое током насыщения. Если продолжать увеличивать напряжение при обратном включении, то может настать пробой диода. Это свойство также используется в различных стабилитронах и т.д.

45 Устройство полупроводникового диода

Диод (Diode -eng.) – электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную.

То есть при передаче тока в одну сторону он проходит без проблем, а при передаче в другую, сопротивление многократно увеличивается, не давая току пройти без сильных потерь в мощности. При этом диод довольно сильно нагревается.

Диоды бывают электровакуумные, газоразрядные и самые распространённые – полупроводниковые. Свойства диодов, чаще всего в связ-

тока электросети в постоянный ток, для нужд полупроводниковых и других приборов.

Конструкция диодов. Конструктивно, полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния или германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p- типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно со-

то есть отдающей электроны (содержащей избыток электронов («электронной»)).

Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n — первые в латинских словах negative — «отрицательный», и positive — «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным элек-

тродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода.

Электровакуумные (ламповые) диоды, представляют собой лампу с двумя электродами внутри, один из которых имеет нить накаливания, таким образом подогревая себя и создавая вокруг себя магнитное поле.

При разогреве, электроны отделяются от одного электрода (катода) и начинают движение к другому электроду (аноду), благодаря электриче-

рону (изменить полярность), то электроны практически не будут двигаться к катоду из-за отсутствия нити накаливания в аноде. Такие диоды, чаще всего применяются в вы-

малых токах, поэтому их чаще используют в высокоточной низковольтной технике, чем кремниевые.

46. Устройство биполярного транзистора

К биполярных приборам относятся приборы, для работы которых принципиально наличие двух типов носителей заряда: электронов и дырок. Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой р-п-пере- хода. Технология изготовления биполярных транзисторов аналогична полупроводниковым диодам: сплавление, диффузия и эпитаксия. Качественное же своеобразие транзистора связано с особенностями конструкции: малым расстоянием между переходами транзистора (l ≤ 1 мкм), которое называется толщиной базы.

Рисунок 8.2 – Устройство n-p-n-тран- зистора (а) и его схематическое изображение (б)

В зависимости от последовательности чередования областей с различным типом проводимости различают п-р-п-транзисторы и р-п-р- транзисторы. Упрощенное устройство плоскостного п-р-п-транзистора и его условное обозначение приведено на рисунке 8.2. Аналогичны представления и для р-п-р-транзи- стора. Но в микроэлектронике чаще применяют п-р-п-транзисторы, кото-

ласть, которая будет инжектировать электроны в P-область, называют эмиттером. Правую N-область, которая в дальнейшем будет экстрактировать электроны, находящиеся в средней P-области, называют коллектором. Средняя часть структуры называется базой. Таким образом в трехслойной структуре имеются два

ром и базой и коллекторный – между

базой и коллектором. В несимметричных структурах электрод базы располагается ближе к эмиттеру, а ширина базы зависит от частотного диапазона и с повышением частоты уменьшается.

Работа транзистора основана на управлении токами электродов. В зависимости от полярности приложенных к его переходам напряжений, различают режимы: линейный (усилительный), насыщения, отсечки и инверсный.

В линейном режиме – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. В инверсном режиме коллекторный переход – в прямом, а эммитерный – в обратном направлениях. В режиме насыщения оба перехода смещены в прямом направлении, а в режиме отсечки – в обратном. В линейном режиме n-p-n-транзистора электроны, основные носители тока в эмиттере, инжектируются через открытый эмиттерный переход в область базы. В базе часть этих электронов рекомбинирует с ее основными носителями заряда (дырками), а часть диффундирует обратно в эмиттер. Так как база в транзисторе выполняется тонкой, то основная часть электронов, инжектированных эмиттером, достигает коллекторного перехода. Сильное электрическое поле обратно смещенного коллекторного перехода захватывает электроны (они неосновные носители в базу, и поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток

базы . Коэффициент, связывающий ток эмиттера и ток коллектора называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α=(0,9…0,999), и чем он больше, тем эффективнее транзистор передает ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы , и коэффициент пропорциональности ра-

вен . Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять большим током коллектора, т. е. биполярный транзистор является прибором,управляемый током базы.

Включение транзистора, когда входная и выходная цепи имеют общую точку – эмиттер, является наиболее распространенной и называется включением с общим эмиттером (ОЭ) – рисунок 8.3. Для усиления сигнала применяются также схемы включения биполярных транзисторов с общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).