Электроника

1. Полупроводниковые диоды

11олупроводниковым диодом называют полупроводниковый |t|U>op с двумя вьшодами и одним p-n-переходом. По функциональному назначению, принципу образования р-n -перехода и использо­ванию свойств диоды делятся на выпрямительные, стабилитроны, импульсные, диоды Шоттки, фотодиоды, светодиоды и т.п. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода, т.е. зависимость протекающего через диод тока от приложенного к нему напряжения, определяется ВАХ p-n-перехода. При подаче к диоду прямого напряжения диод открыт, при подаче обратно­го напряжения диод заперт. При подаче обратного напряжения, превышающего значение U^p _max, наступает пробой р-п-перехода, при котором обратный ток резко возрастает. Различа­ют два вида пробоя: электрический (обратимый) и тепловой (не­обратимый).

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, характеризуются малым сопро­тивлением в прямом направлении. Основные параметры — допус­тимое обратное напряжение; средний прямой ток; максимально допустимый импульсный прямой ток; средний обратный ток; среднее прямое напряжение; средняя рассеиваемая мощность; дифференциальное сопротивление.

Стабилитроны — диоды, использующие участок ВАХ р-n- \ перехода, соответствующий обратному электрическому пробою. I Основные параметрами стабилитронов: напряжение стабилизации,' минимальный ток стабилизации, максимальный ток стабилиза-ции, дифференциальное сопротивление, максимальная мощность рас- \ сеяния, температурный коэффициент стабилизации. j

В основе диодов Шоттки используется переход между полу-] проводником и металлом. Отличительные особенности — значи­тельно меньшее прямое падение напряжения; отсутствие проник­новения не основных носителей заряда из металла в полупроводник, что повышает быстродействие. j

Варикапы — диоды, работа которых основана на явлении барь­ерной емкости запертого р-n -перехода. Основная характеристика — | зависимость емкости от значения обратного напряжения — вольт-; фарадная характеристика. Основные параметры — номинальная емкость и диапазон ее изменения, допустимые обратное напряже­ние и мощность.

Работа светодиодов основана на инжекционной электролюминес­ценции, т.е. генерации оптического излучения в р-п-переходе, находящемся под прямым внешним напряжением.

Фотодиод —полупроводниковый диод, в котором обеспечива­ется возможность воздействия оптического излучения на р-п -переход.

Оптрон — прибор, использующий пару «светодиод — фото­диод». Передача сигнала осуществляется через оптическое излуче­ние.

2. Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор (БТЬ- это полупроводниковый прибор, состоящий из трех чередующихся областей полупроводника с различным типом проводимости (р-n -р или п -р-п ) с выводом от каждой области.

Работа транзистора п -р-п -типа: к переходу БЭ прикладывают прямое напряжение Е_Л1, под действием которого электроны п -области эмиттера устремляются в базу, создавая ток эмиттера. Концентрацию примесей в эмиттере делают во много раз боль­ше, чем в базе, а саму базу по возможности тоньше. Поэтому лишь незначительная часть (1...5%) «испущенных» эмиттером электронов рекомбинирует с дырками базы. Большая же часть электронов, миновав узкую (доли микрона) область базы, «собира­ется» коллекторным напряжением Е_ю представляющим обратное на­пряжение для перехода БК, и, устремясь к плюсу внешнего источника 1'^к, создает коллекторный ток, протекающий по нагрузке R_№. Элек­троны, рекомбинировавшие с дырками базы, составляют ток базы. Ток коллектора определяется током эмиттера за вычетом тока базы:

Работает транзистора р- п -р-типа, отличается лишь тем, что его эмиттер испускает в базу не электроны, а дырки, поэтому полярно­сти прикладываемых к нему прямого и_Эв и обратного Ек напря­жений должны быть противоположны транзистору n -p- n —типа.

Один из выводов транзистора должен быть общим, принадлежа­щим одновременно и к входной, и к выходной цепи. Возможны три варианта схем включения транзисторов — с общей базой (ОБ), об­щим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).

Коэффициент усиления схемы с ОБ по току оказывается меньше единицы, она применения не нашла.

Характерным признаком схемы с ОЭ является то, что нагрузка располагается в коллекторной цепи. Как и для схемы с ОБ, вход­ным сигналом в схеме с ОЭ является напряжение между базой и эмиттером, а выходными — коллекторный ток и напряжение на нагрузке. Входное сопротивление в схеме с ОЭ значительно выше, чем в схеме с ОБ, так как в схеме с ОЭ входным током является ток базьц а в схеме с ОБ — во много раз больший ток эмиттера. Ве­личина входного сопротивления в схеме с ОЭ составляет сотни Ом.

В схеме ОК нагрузка включена в цепь эмиттера. Входным в схе­ме с ОК является напряжение между базой и корпусом, а выход­ным — между эмиттером и корпусом. В отличие от схем с ОБ и с ОЭ значения входных напряжений в схеме с ОК оказываются в сотни раз больше; отсутствует усиление по напряжению («эмиттер-ный повторитель»). Входное сопротивление схемы с ОК много­кратно превосходит входное сопротивление схем с ОЭ и ОБ и со­ставляет десятки килоОм. Схема с ОК обеспечивает усиление по мощности в десятки раз.