Госники (Электроника)

1. Полупроводниковые диоды, классификация и их краткая характеристика.

Полупроводники Для полупроводников характерна зонная диаграмма, в которой ширина запретной зоны сравнима со средней тепловой энергией электрона. В кристаллической решетке полупроводников атомы образуют ковалентную связь. Виды связи:- ионная- ковалентная- вандер - ваальсовская

Наиболее прочная – ковалентная связь. Ширину запрещенной зоны можно представить как энергию разрыва ковалентной связи. В этом случае  становиться свободным, переходит в зону проводимости (принадлежит всему кристаллу). Рассмотрим поведение полупроводника в зависимости от температуры.

p-n переход (полупроводниковый диод) Энергетическая модель

 

; ;

Суммарное поле возникает в области контакта двух проводников. Мы можем интерпретировать уменьшение внутреннего поля как уменьшение высоты потенциального барьера.

Возрастание поля эквивалентно возрастанию высоты потенциального барьера.

 

Образование электронно-дырочного перехода. Ввиду неравномерной концентрации на границе раздела p и n полупроводника возникает диффузионный ток, за счёт которого электроны из n-области переходят в p-область, а на их месте остаются некомпенсированные заряды положительных ионов донорной примеси. Электроны, приходящие в p-

область, рекомбинируют с дырками, и возникают некомпенсированные заряды отрицательных ионов акцепторной примеси. Ширина p-n перехода – десятые доли микрона. На границе раздела возникает внутреннее электрическое поле p-n перехода, которое будет тормозящим для основных носителей заряда и будет их отбрасывать от границы раздела.

Для неосновных носителей заряда поле будет ускоряющим и будет переносить их в область, где они будут основными. Максимум напряжённости электрического поля – на границе раздела. Распределение потенциала по ширине полупроводника называется потенциальной диаграммой. Разность потенциалов на p-n переходе называется контактной разностью потенциалов или потенциальным барьером. Для того, чтобы основной носитель заряда смог преодолеть p-n переход, его энергия должна быть достаточной для преодоления потенциального барьера.

Физическая модель р-n переход. Пусть имеются два полупроводника

        

О ценим систему и опишем ее

1. На границе раздела двух сред  p-n полупроводников возникает двойной электронный слой с внутренним электрическим полем, препятствующим переходу дырок и электронов (основных носителей заряда).

2. Область двойного электронного слоя принято называть запорным слоем препятствующим переходу основных носителей заряда, его сопротивление стремится к бесконечности.

3. Запорный слой принято называть p-n переходом.

 

            1. ____________________________________________

 

 

            2. ____________________________________________

Вольт амперная характеристика p-n перехода существенно не линейна.

 

 

1.      +

2.-

Полупроводниковые приборы в настоящее время широко применяются в самых различных областях техники и науки, заменяя электровакуумные приборы. Область применения все время расширяется. Полупроводниковые приборы используются  в радиоустановках, устройствах автоматизации и телемеханики, в вычислительных машинах, солнечные батареи и т.д

Преимущества полупроводниковых приборов заключается в их малом весе, объеме, малая потребляемая мощность отсутствие вакуума, большой срок службы.

Недостатки – частотные ограничения, температурные, шумы, разброс параметров.

Классификация полупроводниковых приборов может быть произведена по признаку основных физических процессов, происходящих в приборах (электропроводность - ,n, n = n(T),  ширина запрещенной зоны, I = f(u) – в случае контакта, потенциального барьера)

 Полупроводниковые диоды классификация По назначению бывают выпрямительные, смесительные, детекторные, модуляторные, умножительные, параметрические  и переключающие диоды. Основные характеристики: это ВАХ, напряжение пробоя, вольтомная характеристика, коэффициент выпрямления. Диоды различают не только по назначению но и по технологии изготовления перехода: точечные и плоскостные. Полупроводниковым диодом называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее обычно один p-n переход и имеющее два вывода. Классификация диодов производится по следующим признакам:1] По конструкции :плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды.2] По мощности: маломощные; средней мощности; мощные. 3] По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ. 4] По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны; варикапы; светодиоды; тоннельные диоды и так далее.

Технология изготовления полупроводниковых диодов

а)

 

б)

 

в)

 

г)