Обращенные диоды

Обращенные диоды – это диоды с концентрацией примесей (10¹⁹ см ^-3) меньше, чем у туннельных. Энергетические уровни не перекрываются, уровень Ферми совпадает с потолком валентной зоны р-области и дном зоны проводимости n-области и туннельный эффект сохраняется только при обратном напряжении. ВАХ приведена на рисунке 4.13

Используются для индикации и детектирования слабых сигналов, в переключательных схемах, детекторах.

Условное обозначение:

Основные параметры:

I_min, I_max

Проводящим направлением ОТД является обратное включение (см. характеристику рис. 2.10з) диода.

20. Классификация транзисторов.

Транзисторами называются полупроводниковые приборы, способные усиливать электрическую мощность, имеющие три или более выводов, один или более p-n переходов. Они предназначены для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. В зависимости от того, носители одного или обоих знаков участвуют в образовании тока, различают униполярные и биполярные транзисторы соответственно.

Классификация транзисторов:

а) по устройству и принципу действия:

Применяется:

Транзисторы:

В усилителях.

1.Биполярные В ТТЛ элементах.

А)триод

В активных фильтрах

-дрейфовый триод

-бездрейфовый триод

Б)Однопереходные структуры

В)Фототранзистор

Г) Тиристор

2. Униполярные (полевые)

А) С изолированным затвором

Б) С управляющим p-n переходом

б) по максимально допустимой мощности, рассеиваемой на коллекторе:

1– малой мощности – менее 0,3 Вт;

2– средней мощности – 0,3…3 Вт;

3– большой мощности – более 3 Вт.

в) по граничной частоте в каждой из указанных групп по мощности:

1 4 7– низкочастотные – менее 3 МГц;

2 5 8– среднечастотные – 3…30 МГц;

3 6 9– высокочастотные. –.30…300 МГц;

3 6 9– сверхвысокочастотные– более 300 МГц.

г) по конструкции и технологии изготовления:

– сплавные плоскостные транзисторы;

– плоскостные с диффузионной базой;

– мезатранзисторы;

– планарные;

– эпитаксиально-планарные и т.д.

д) по материалу изготовления:

– кремниевые, германиевые, арсенид галлиевые.

е) по взаимному расположению областей проводимости:

– транзисторы n-p-n-типа;– p-n-p- типа.

21. Устройство биполярного транзистора.

Режимы работы БТ 1)Отсечка – оба перехода закрыты, обратно смещены

2.)Насыщения – оба перехода смещены прямо

3.)Активный режим – эммитеры прямо, колектор обратно

4)Активно инверсный – эммитеры обратно, колектор прямо

Биполярный транзистор – это полупроводниковый триод с двумя взаимодействующими p-n переходами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции носителей заряда. Биполярными они называются, так как играют роль оба типа носителей: электроны и дырки.

Он имеет три слоя, соответственно три электрода, и два p-n перехода (рисунок 5.2). Площади переходов имеют разную величину. Площадь между n1-p много меньше, чем между p n2. Структура транзистора несимметрична. Слой, сильно легированный с меньшей площадью, служащий для инжекции носителей в базу, называется эмиттером (Э). Слой, с большей площадью, служащий для экстракции носителей из базы, и собирающий эти носители, называется коллектором (К). Средний слой, управляющий движением носителей от эмиттера к коллектору, называется базой (Б).

Через базу осуществляется также связь двух p-n переходов, которые называются соответственно эмиттерным (ЭП) и коллекторным (КП) переходами. Взаимодействие переходов обеспечивается очень малой толщиной базы между переходами (несколько десятков микрометров). В любом случае она должна быть намного меньше диффузионной длины неосновных носителей в базе. Кроме того, электропроводность базы должна быть значительно меньше электропроводности эмиттера.

Транзисторы с однородной базой называются бездрейфовыми, с неоднородной – дрейфовыми. В зависимости от последовательности расположения типов слоев полупроводника различают транзисторы n-p-n- и p-n-p- типов. Принцип работы транзисторов обоих типов одинаков, различие заключается лишь в том, что в транзисторе n-p-n-типа через базу к коллектору движутся электроны, инжектированные эмиттером, а в транзисторе p-n-p-типа – дырки. Для этого к электродам транзистора подключают источники питания обратной полярности. В микросхемах главным образом используются n-p-n-транзисторы, а p-n-p-типа – используется в сочетании с n-p-n и пара называется комплементарной, в дискретном исполнении – в основном p-n-p-типа.

Через базу осуществляется также связь двух p-n-переходов, которые называются соответственно эмиттерным (ЭП) и коллекторным (КП) переходами. Носители (электроны), инжектированные эмиттером, рекомбинируя с дырками в этой области, частично остаются в базе и образуют базовый ток. Коэффициент усиления и эффективность транзистора тем выше, чем меньше будет этот ток. Это может быть достигнуто при выполнении следующих условий:

1. База делается тонкой, ее ширина – w << L, где L – длина свободного пробега носителей, т.е. ширина базы делается настолько тонкой, что инжектированные к ней носители, не успев рекомбинировать, проходят в коллектор.

2. Концентрация основных носителей в эмиттере намного больше, чем концентрация свободных носителей в базе, т.е. n_n>>p_p, что также способствует низкому уровню рекомбинации в базе.

Транзистор является симметричным по структуре в том смысле, что можно поменять местами коллектор и эмиттер. Однако в конструктивном отношении коллектор и эмиттер транзистора неравноценны: коллектор делается более массивным и с большей площадью перехвата носителей, т.к., во-первых, он должен рассеивать большую мощность, а во-вторых, он играет роль собирателя инжектированных из эмиттера носителей. Следовательно, для большей эффективности транзистора площадь и объем коллектора делается более массивным.