7. Охарактеризовать период, смещённый в прямом направлении и смещённый в обратном направлении.

Смещение в прямом направлении

Диоды: В случае диода, когда анод (p-область) подключен к положительному полюсу источника питания, а катод (n-область) — к отрицательному полюсу, диод находится в состоянии прямого смещения. При таком подключении потенциальный барьер на p-n переходе уменьшается, что позволяет основным носителям заряда (электронам в n-области и дыркам в p-области) преодолевать переход. В результате диод начинает проводить ток. Прямое смещение обычно используется для того, чтобы пропустить ток через диод в одном направлении.

Транзисторы: В случае биполярных транзисторов (BJT), прямое смещение базы-эмиттера (то есть когда база положительнее эмиттера для n-p-n транзистора и отрицательнее для p-n-p транзистора) необходимо для включения транзистора. В режиме прямого смещения эмиттерный переход проводит ток, и транзистор может переходить в активный режим, когда ток коллектора управляется током базы.

Смещение в обратном направлении

Диоды: При обратном смещении, когда анод диода подключен к отрицательному полюсу источника питания, а катод — к положительному, p-n переход получает повышенный потенциал барьера, который препятствует прохождению основного тока через диод. Ток через диод в этом режиме минимален и состоит в основном из незначительного тока утечки, обусловленного движением неосновных носителей заряда. Обратное смещение часто используется для блокировки прохождения тока через диод.

Транзисторы: В транзисторах обратное смещение коллектора-базы (то есть когда коллектор положительнее базы для n-p-n транзистора и отрицательнее для p-n-p транзистора) создает условие, при котором коллекторный переход не проводит основной ток, а ток коллектора управляется током эмиттера.

8. Описать устройство полупроводниковых диодов. Устройство, преимущество, маркировка.

Полупроводниковый диод или диодный вентель-это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов. Основным компонентом являются кристолическая часть с p-n переходом, которая подключена к электрическим контактам. Преимущество: полная взаимозаменяемость, отличные пропускные параметры и доступность. Существует несколько видов маркировки:

1. Стандартизированная система JEDEC.

2. Система PRO ELECTRON.

3. JIS.

9. Перечислить и охарактеризовать виды диодов по типу конструкции.

Диоды классифицируются по разным признакам, в том числе по типу конструкции. Вот основные виды диодов с их характеристиками:

1.Плоскостные диоды:

Планарные диоды: полупроводниковая структура с плоской p-n-переходом. Чаще всего используются в современных полупроводниковых устройствах из-за простоты изготовления и хороших электрических характеристик.

Мезаструктурные диоды: имеют аналогичную структуру, но с дополнительными слоем для улучшения характеристик. Используются в мощных и высокочастотных приложениях.

2.Точечные диоды: обладают маленьким контактом, создающим точечный p-n-переход. Отличаются высокой быстротой и низким уровнем утечек, что делает их подходящими для высокочастотных и радиочастотных применений.

3.Шоттки диоды: имеют металл-полупроводниковый переход. Характеризуются низким прямым падением напряжения и быстрой переключаемостью, что делает их идеальными для высокочастотных и цифровых схем.

4.Структурные диоды: пин-диоды: содержат дополнительный внутрислойный полупроводник между p- и n-областями. Используются в мощных и высокочастотных приложениях благодаря высокой мощности и низкому уровню утечек.

Зенеровские диоды: созданы для работы в обратном пробое. Используются для стабилизации напряжения и защиты схем от перенапряжений.

5.Диоды с гетероструктурой: содержат разные полупроводниковые материалы в p- и n-областях, что позволяет достичь высоких электрических характеристик. Широко используются в оптоэлектронных устройствах, таких как лазеры и светодиоды.

6.Светоизлучающие диоды (LED): созданы на основе материалов, способных испускать свет при прямом пропускании тока. Используются в осветительных приборах, дисплеях и индикаторах.

7.Фотодиоды: обратная конструкция LED, воспринимающие свет и преобразующие его в электрический сигнал. Применяются в датчиках и устройствах связи.

8.Туннельные диоды: имеют узкий p-n-переход и используют туннельный эффект для работы при низких напряжениях. Отличаются высокой быстротой переключения, но ограничены в применении из-за низкой мощности.

9.Варикап диоды: имеют изменяющуюся емкость p-n-перехода в зависимости от приложенного напряжения. Используются в устройствах настройки частоты, таких как тюнеры и фильтры.

10. Перечислить и охарактеризовать область применение диодов.

Диоды находят широкое применение в различных областях электроники благодаря своим уникальным характеристикам и функциям. Одной из основных областей их применения является выпрямление переменного тока в постоянный, что особенно важно в блоках питания электронных устройств. Здесь используются выпрямительные диоды, которые преобразуют переменный ток, поступающий из сети, в постоянный, необходимый для работы большинства электронных приборов.

Также диоды применяются в схемах защиты. Например, защитные диоды используются для предохранения чувствительных компонентов от обратных токов и перенапряжений, что особенно важно в системах с высокой чувствительностью к изменениям электрических параметров. Кроме того, диоды используются в системах коммутации и переключения, так как они позволяют контролировать направление тока и блокировать нежелательные обратные токи.

Светоизлучающие диоды (LED) являются еще одной важной категорией. Они используются для индикации и освещения благодаря своей эффективности, долговечности и малому энергопотреблению. LED нашли применение в бытовых приборах, автомобильной технике, освещении зданий и уличном освещении.

В радиотехнике и связи широко применяются варикапы — диоды с переменной емкостью, которые используются в тюнерах и радиоприемниках для настройки частоты. Фотодиоды, реагирующие на свет, находят применение в оптоэлектронных устройствах, таких как датчики и системы оптической связи.

11. Дать определение транзистора, описать общие характеристики транзисторов.

Транзистор-это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрического сигналов и коммутации электрических цепей. Транзисторы обладают такими важными характеристиками, как коэффициент усиления, рабочее напряжение и ток, а также частотный диапазон.

12. Биполярные транзисторы, вольт-амперная характеристика, обозначение, основные параметры, строение.

Биполярный транзистор — трёх электродный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов.

Строение

Биполярный транзистор состоит из трех полупроводниковых областей, каждая из которых может быть легирована либо p-типом, либо n-типом. Эти области образуют два p-n перехода. Есть два типа биполярных транзисторов:

NPN-транзистор: состоит из двух n-тип областей с p-тип областью между ними.

PNP-транзистор: состоит из двух p-тип областей с n-тип областью между ними.

Области транзистора:

Эмиттер: область, которая инжектирует носители заряда.

База: тонкий слой между эмиттером и коллектором.

Коллектор: область, которая собирает инжектированные носители заряда.

Обозначение

Обозначение биполярных транзисторов на схемах:

NPN: стрелка на эмиттере указывает от базы.

PNP: стрелка на эмиттере указывает к базе.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ биполярного транзистора описывает зависимость тока коллектора от напряжения коллектора-эмиттера при различных значениях тока базы. Основные режимы работы транзистора:

Активный режим: транзистор усиливает ток. Насыщение: транзистор полностью открыт. Отключение: транзистор закрыт.

Основные параметры

β: коэффициент усиления по току, отношение тока коллектора к току базы.

V_ce(max): максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером.

I_c(max): максимальный допустимый ток коллектора.

P_tot: максимальная рассеиваемая мощность.

Принцип работы

Когда подается небольшой ток на базу, он контролирует больший ток через коллектор и эмиттер. Для NPN-транзистора, ток базы инжектирует электроны в базу, которые затем проходят через базу в коллектор. Для PNP-транзистора, ток базы инжектирует дырки в базу, которые затем проходят через базу в коллектор.

13. Характеристики биполярного транзистора, сфера применения.

Основными характеристиками биполярного транзистора являются коэффициент усиления по току (β), напряжение насыщения коллектор-эмиттер, ток эмиттера, ток базы, ток коллектора, и предельная частота. Коэффициент усиления по току β показывает, во сколько раз ток коллектора больше тока базы, что позволяет транзистору усиливать слабые сигналы.

Биполярные транзисторы широко применяются в различных областях электроники. Они используются в усилительных каскадах аудио- и радиочастотных усилителей, коммутационных схемах, схемах генерации сигналов и логических схемах. В современных интегральных схемах они играют важную роль в логических элементах и драйверах, а также в цепях питания и стабилизации напряжения.