Васильев Л.А. - Конспект лекций

11

Суммарный ток перехода – обратный ток:

Iобр = Iдиф – Iдр = – Iдр.

Iдиф =0. Iобр<< Iпр

Экстракция носителей заряда – выведение неосновных носителей через переход ускоряющим электрическим полем при Uобр.

Емкости p-n-перехода

Спер = Сбар + Сдиф

При прямом напряжении Спер = Сдиф. При обратном напряжении Спер = Сбар.

12

Лекция 2 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

2.1Основные типы диодов

Диод – полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами.

А К

(анод) (катод)

По назначению:

выпрямительные ;

специальные:

фотодиоды ;

светодиоды .

2.2Выпрямительные диоды

По мощности:

малой мощности (до 300 мА),

средней мощности (до10 А),

большой мощности [силовые] (свыше 10 А).

По рабочей частоте:

низкочастотные,

высокочастотные,

импульсные.

14

Влияние температуры и частоты:

при Т ↑ →Uпр↓, Rпр↑, Iобр↑, Rобр↓.

при f ↑ → всплеск Iобр, ухудшение выпрямительных свойств.

Германиевые диоды:

 Uпор ≈ 0; Uпр =0,2…0,4 В; Uобр ≤ 400 В; Iобр (мА); Траб = –60…+75 С.

Кремниевые диоды:

Iобр ≈ 0; Uпор = 0.4…0.6 В; Uпр = 0,6…1.0 В); Uобр max ≤ 1500 В; Траб = –60…+190 С.

Кремниевые диоды с барьером Шотки: fраб до 500 кГц, Рдин ≈ 0.

Импульсные диоды: tпер очень мало.

Основные параметры:

допустимый средний прямой ток Iпр ср max;

допустимое обратное напряжение Uобр max;

среднее прямое напряжение Uпр ср;

средний обратный ток Iобр ср;

предельная частота fmax;

2.3Силовые диоды

Структура p+-p-n-n+.

Iпр ср max до 9800 А, Uобр max до 6000 В.

Пример условного обозначения: Д271-250-11.

SOS-диоды:

Uобр max до 250 кВ, Iпр ср max до 8 кА, Iпер до 40 кА, tпер = 1…10 нс.

Выбор диода: по Iпр ср max и Uобр max

(с учетом коэффициента запаса, обычно Кзап = 0.75).

15

Потери энергии при переключении силового диода.

Для обеспечения допустимого нагрева – применение охладителей.

2.4Последовательное и параллельное соединение диодов

16

2.5Расчет рабочего режима диода

При обратном напряжении – аналогично.

2.6Стабилитроны

Нормальный режим: работа при Uобр на участке электрического пробоя p-n-перехода.

17

Uвх Uст

-

Основные параметры:

напряжение стабилизации Uст;

минимальный ток стабилизации Iст min;

максимальный ток стабилизации Iст max;

дифференциальное сопротивление стабилитрона Rст.

2.7Варикапы

Варикап – диод, в котором используется барьерная емкость обратно смещенного перехода:

Сбар = εS /(4πd)

18

Лекция 3 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

3.1Устройство биполярных транзисторов

Биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с тремя слоями чередующейся электропроводности и двумя взаимодействующими р-n-переходами.

Типы биполярных транзисторов (в зависимости от чередования слоев):

p-n-p-типа (прямые) n-p-n-типа (обратные)

ББ

КК

ЭЭ

Э– эмиттер; Б – база; К – коллектор.

ЭП – эмиттерный переход; КП – коллекторный переход.

SКП >> SЭП; Lб и nб очень малые.

Основной материал: кремний, германий.

По допустимой мощности:

♦маломощные (≤ 0,3 Вт);

♦средней мощности (≤ 1,5 Вт);

♦мощные (> 1,5 Вт).

19

3.2Принцип действия транзистора

Воснове – свойства и взаимодействие p-n-переходов.

Назначение: ЭП→ инжекция носителей заряда в базу; КП→ экстракция носителей из базы.

Принцип работы: управляемая инжекция ►

► изменение (преобразование) rк (transfer resistor).

Основное уравнение (модель) в активном режиме:

20

3.3Режимы работы транзисторов

Режимы по назначению: ● усилительный; ● ключевой.

Режимы по напряжению на переходах:

●активный (на ЭП – Uпр, на КП – Uобр; для усиления сигналов);

●отсечки (на переходах обратное U; транзистор заперт);

●насыщения (на переходах Uпр; транзистор полностью открыт). Режимы отсечки и насыщения составляют ключевой режим.

●инверсный (на ЭП – Uобр, на КП – Uпр; для работы не используется).

3.4Основные схемы включения:

►с общим эмиттером (ОЭ);

►с общей базой (ОБ),

►с общим коллектором (ОК).

Схема с общим эмиттером