1. Полупроводниковые диоды. ВАХ. Основные параметры. Применение.

Полупроводниковый диод - это полупроводниковый прибор с одним p-n-

переходом и двумя омическими контактами (омическим называют контакт

металла с полупроводником, не обладающий выпрямляющим свойством), к

которым присоединяются два вывода.

Электрический переход чаще всего образуется между двумя

полупроводниками с разным типом примесной электропроводности (р- или n-

типа), одна из областей (низкоомная) является эмиттером, другая

(высокоомная) – базой. Структура диода и условное обозначение в схемах

выпрямительного диода показаны на рисунках а, б.

p-n переход

p n

вывод вывод

а) б)

Иногда электрический переход образуется между полупроводником р-

или n-типа и металлом, такой переход называют контактом металл-

полупроводник.

Классифицируют диоды по различным признакам:

- полупроводниковому материалу: кремниевые, германиевые, из

арсенида галлия;

- по физической природе процессов, обусловливающих их работу:

туннельные, фотодиоды, светодиоды и др.;

- по назначению: выпрямительные, импульсные, и др.;

- по технологии изготовления электрического перехода: сплавные

диффузионные и др.;

- по типу электрического перехода: точечные и плоскостные.

Основу выпрямительного диода составляет обычный электронно-дырочный переход. Вольт-амперная характеристика такого диода имеет ярко выраженную нелинейность, приведенную на рисунке а, б, и описывается уравнением (1). В прямом смещении ток диода инжекционный, большой по величине и представляет собой диффузионную компоненту тока основных носителей. При обратном смещении ток диода маленький по величине и представляет собой дрейфовую компоненту тока неосновных носителей. В состоянии равновесия суммарный ток, обусловленный диффузионными и дрейфовыми токами электронов и дырок, равен нулю.

Для анализа приборных характеристик выпрямительного диода важными являются такие дифференциальные параметры, как коэффициент выпрямления, характеристичные сопротивления и емкости диода в зависимости от выбора рабочей точки.

Полупроводниковые диоды могут применяться в любых выпрямительных схемах. Если сглаживающий фильтр выпрямителя начинается с конденсатора большой емкости, то при включении переменного напряжения на заряд конденсатора происходит импульс тока, часто превышающий допустимое значение прямого тока данного диода. Поэтому для уменьшения такого тока иногда последовательно с диодом включают ограничительный резистор с сопротивлением порядка единиц или десятков Ом.

4. Ключи на биполярных и полевых транзисторах. Статический и динамический режим работы.

Ключ на БПТ.

Резистор  в цепи базы служит для задания необходимого тока базы. Резистор    является внутренней нагрузкой ключа, а резистор   – его внешней нагрузкой. Предельной нагрузкой, при которой ключ еще должен сохранять свои параметры, считают величину  

Статический режим.

В статическом режиме ключ может быть закрыт  (транзистор находится в режиме отсечки) либо открыт (транзистор находится в режиме насыщения). Ключ закрыт, когда напряжение на входе меньше напряжения логического нуля . Если входное напряжение равно нулю, транзистор находится в состоянии отсечки. В этом режиме  Динамический режим .

Переходные процессы определяются : наличием емкостей эмиттерного и коллекторного переходов. При переключениях происходит заряд и разряд этих емкостей. Накоплением и рассасыванием неосновных носителей в базе при переходе транзистора в режимы насыщения и отсечки.

На интервале времени  ключ закрыт. С момента начала отпирания транзистора начинается  формирование фронта выходного импульса (интервал ). Когда ток коллектора достигает уровня , напряжение на коллекторе уменьшается до величины . Ток базы достигает величины  и продолжает увеличиваться, а в базе происходит накопление неосновных носителей. После окончания действия входного импульса начинается рассасывание избыточного заряда в базе. За счет этого коллекторный ток не меняется в течение времени . Затем начинается спад коллекторного тока. Одновременно растет напряжение коллектора. Общая длительность выключения

Здесь  – время спада коллекторного тока.

Электронные ключи на полевых транзисторах.

из всего многообразия полевых транзисторов для построения электронных ключей наибольшее распространение получили МДП - транзисторы с индуцированным каналом. Транзисторы этого типа характеризуются пороговым напряжением, при котором возникает проводимость канала

Рис. 3

Переходные процессы в ключах на полевых транзисторах обусловлены переносом носителей через канал и перезарядом междуэлектродных емкостей, емкостей нагрузки и монтажа. Так как электроны обладают более высоким быстродействием, чем дырки, то n-канальные транзисторы обладают лучшим быстродействием по сравнению с р-канальными.

Переходные процессы в ключах на МДП транзисторах происходят, как показано на рис. 4.

На первом этапе происходит заряд емкости и перезаряд до напряжения на затворе, равном пороговому. Транзистор при этом остается запертым. Длительность этого этапа: На втором этапе транзистор отпирается и переходит в активный усилительный режим. На этом этапе перезаряд замедляется за счет действия отрицательной обратной связи (эффект Миллера). В течение 3-го этапа напряжение на затворе остается практически постоянным. По окончании перезаряда емкости напряжение на затворе увеличивается до величины . Выключение происходит в обратном порядке.

5. Усилительные каскады на биполярных транзисторах. Принцип работы. Основные параметры.

Принцип работы усилительного каскада заключается в том, что переменное напряжение, поданное базу транзистора, изменяет падение напряжение на переходе КЭ, амплитуда которого (формально) может изменяться от нуля до напряжения питания. Для этого необходимо задать рабочую точку (РТ) усилительного каскада.

Основными параметрами усилительных каскадов на биполярных транзисторах являются коэффициент усиления по напряжению (К_U), входное сопротивление (R_ВХ), выходное сопротивление (R_ВЫХ).

Задание рабочей точки

Способы задания рабочей точки.

Базовый делитель	Резистор между базой и коллектором	Схема с H-смещением