Варикапы

Варикап – это полупроводниковый диод, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Известно, что диод обладает барьерной, диффузионной и паразитной емкостями. В качестве варикапов используют только диоды при обратном смещении, когда проявляется только барьерная емкость. Диффузионная емкость проявляется при прямом смещении диода, когда проводимость его велика и велики потери мощности из-за относительно больших активных токов через диод. Паразитная емкость (емкость корпуса, держателя и выводов) обычно невелика, порядка нескольких пикофарад, она постоянна и не зависит от режима работы.

Зависимость барьерной емкости от напряжения смещения различна для варикапов, изготовленных методом диффузии или методом вплавления примесей. В сплавных варикапах с резким p-n - переходом зависимость барьерной емкости от напряжения смещения получается более резкая. Связано это с тем, что глубина проникновения электрического поля в материал зависит от удельного сопротивления этого материала. В сплавном варикапе слои базы, прилегающие к переходу, легированы равномерно, а в диффузионном – при удалении от перехода концентрация нескомпенсированных примесей увеличивается, т.е. уменьшается удельное сопротивление. Поэтому для получения еще более резкой зависимости емкости варикапа от напряжения смещения необходимо создавать в базе варикапа сверхрезкое распределение нескомпенсированных примесей (рис.15).

Тиристор – полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состоя- ниями, имеющий три или более перехода, который может переключаться из за- крытого состояния в открытое и наоборот.

Закрытое состояние тиристора – состояние тиристора, соответствующее участку прямой ветви ВАХ между нулевой точкой и точкой переключения. В этом состоянии тиристор имеет высокое сопротивление, и через него проте-

кает малый ток.

Открытое состояние тиристора – состояние тиристора, соответствующее низковольтному и низкоомному участку прямой ветви ВАХ. В открытом со-

стоянии тиристор обладает низким сопротивлением, и через него протекает большой ток.

Существуют несколько разновидностей тиристоров, среди которых наиболее распространёнными являются следующие.

Диодный тиристор (динистор) – тиристор, имеющий два вывода: от анод-ной и катодной областей полупроводниковой структуры.

Триодный тиристор (тринистор) – тиристор, имеющий два вывода от анодной и катодной областей полупроводниковой структуры и один вывод от управляющей.

Симметричный диодный тиристор (диак) – диодный тиристор, способный переключаться как в прямом, так и в обратном направлениях.

Симметричный триодный тиристор (триак) – триодный тиристор, кото-

рый при подаче сигнала на его управляющий электрод включается как в пря- мом, так и в обратном направлениях.

2.2. Биполярные и полевые транзисторы

Транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя электронно-дырочными переходами, предназначенный для усиления и генерирования электрических сигналов. В транзисторе используются оба типа носителей – основные и неосновные, поэтому его называют биполярным.

Биполярный транзистор состоит из трех областей монокристаллического полупроводника с разным типом проводимости: эмиттера, базы и коллектора (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схематическое изображение транзистора типа p‑n‑p:

Э – эмиттер, Б – база, К – коллектор, W – толщина базы, ЭП – эмиттерный переход, КП – коллекторный переход

Переход, который образуется на границе эмиттер – база, называется эмиттерным, а на границе база – коллектор – коллекторным. В зависимости от типа проводимости крайних слоев различают транзисторы p‑n‑р и n‑р‑n.

Условные обозначения обоих типов транзисторов, рабочие полярности напряжений и направления токов показаны на рисунке 5.2.

Рис. 5.2. Условные обозначения транзисторов:

а) транзистор p‑n‑р, б) транзистор n‑р‑n

По технологии изготовления транзисторы делятся на сплавные, планарные, а также диффузионно‑сплавные, мезапланарные и эпитаксиально‑планарные (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Разновидности транзисторов по технологии изготовления

Каждый из переходов транзистора можно включить либо в прямом, либо в обратном направлении. В зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

1. Режим отсечки – оба p‑n перехода закрыты, при этом через транзистор обычно идет сравнительно небольшой ток;

2. Режим насыщения – оба p‑n перехода открыты;

3. Активный режим – один из p‑n переходов открыт, а другой закрыт.

Область транзистора, расположенная между переходами, называется базой (Б). Примыкающие к базе области чаще всего делают неодинаковыми. Одну из них изготовляют так, чтобы из нее наиболее эффективно происходила инжекция в базу, а другую – так, чтобы соответствующий переход наилучшим образом осуществлял экстракцию инжектированных носителей из базы.

Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей в базу, называют эмиттером (Э), а соответствующий переход – эмиттерным.

Область, основным назначением которой является экстракция носителей из базы, называют коллектором (К), а переход – коллекторным.

Если на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном переходе – обратное, то включение транзистора считают нормальным, при противоположной полярности – инверсным.

Если при отсутствии токов в базе существует электрическое поле, которое способствует движению неосновных носителей заряда от эмиттера к коллектору, то транзистор называют дрейфовым, если же поле в базе отсутствует – бездрейфовым (диффузионным).