- •Минобрнауки России
- •Задачи проведения лекции
- •Подготовка лекций. Состав и цели
- •План проведения лекций в общем виде План проведения лекции состоит из:
- •Методика проведения занятий
- •Заключение
- •Приложение б
- •Типы диодов по назначению:
- •Типы диодов по размеру перехода:
- •Типы диодов по конструкции:
- •Приложение в
- •По структуре транзисторы делятся на:
- •Приложение г
- •Классификация полевых транзисторов.
- •Области применения полевых транзисторов.
- •Классификация полевых транзисторов:
- •Транзисторы с изолированным затвором (мдп-транзисторы):
- •Транзисторы с управляющим p-n переходом.
- •Транзисторы с изолированным затвором (мдп-транзисторы)
- •Транзисторы с управляющим p-n переходом
- •Приложение д
- •Приложение е
- •Механизм электрической проводимости полупроводников
- •Энергетические зоны
- •Подвижность
- •Виды полупроводников (слайд 2) По характеру проводимости Собственная проводимость
- •Примесная проводимость
- •По виду проводимости Электронные полупроводники (n-типа)
- •Дырочные полупроводники (р-типа)
- •Приложение ж
- •Классификация диодов Типы диодов по назначению
- •Типы диодов по размеру перехода
- •Типы диодов по конструкции
- •История
- •По основному полупроводниковому материалу
- •По структуре (слайд 7)
- •Комбинированные транзисторы
- •Классификация полевых транзисторов
- •Транзисторы с управляющим p-n переходом (слайд 9)
- •Транзисторы с изолированным затвором (мдп-транзисторы) (слайд 10)
- •Области применения полевых транзисторов
Классификация диодов Типы диодов по назначению
выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
параметрические
ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
умножительные
настроечные
генераторные
Типы диодов по размеру перехода
плоскостные
точечные
Типы диодов по конструкции
диоды Шоттки
свч-диоды
стабилитроны
стабисторы
варикапы
светодиоды
фотодиоды
pin диод
лавинный диод
лавинно-пролётный диод
диод ганна
туннельные диоды
обращённые диоды
Варикап (от англ. vari(able) — «переменный», и cap(acity) — «ёмкость») — полупроводниковый диод (слайд 5), работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.
При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n-перехода, которую можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-n-перехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения ёмкость не изменяется.
Промышленностью выпускаются варикапы как в виде дискретных элементов (например, КВ105, КВ109, КВ110, КВ114, BB148, BB149), так и в виде варикапных сборок (например, КВС111).
Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).
В основе работы стабилитрона лежат два механизма:
лавинный пробой p-n перехода
туннельный пробой p-n перехода
Несмотря на схожие результаты действия, эти механизмы различны, хотя и присутствуют в любом стабилитроне совместно, но преобладает только один из них. У стабилитронов до напряжения 5,6 вольт преобладает туннельный пробой с отрицательным температурным коэффициентом, выше 5,6 вольт доминирующим становится лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом. При напряжении, равном 5,6 вольт, оба эффекта уравновешиваются, поэтому выбор такого напряжения является оптимальным решением для устройств с широким температурным диапазоном применения.
Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей заряда. Поэтому в стабилитроне инжекционные явления, связанные с накоплением и рассасыванием носителей заряда при переходе из области пробоя в область запирания и обратно, практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей.
Виды стабилитронов:
прецизионные — обладают повышенной стабильностью напряжения стабилизации, для них вводятся дополнительные нормы на временную нестабильность напряжения и температурный коэффициент напряжения (например: 2С191, КС211, КС520);
двусторонние — обеспечивают стабилизацию и ограничение двухполярных напряжений, для них дополнительно нормируется абсолютное значение несимметричности напряжения стабилизации (например: 2С170А, 2С182А);
быстродействующие — имеют сниженное значение барьерной ёмкости (десятки пФ) и малую длительность переходного процесса (единицы нс), что позволяет стабилизировать и ограничивать кратковременные импульсы напряжения (например: 2С175Е, КС182Е, 2С211Е).
На принципиальных электрических схемах позиционное обозначение стабилитронов - VD (ГОСТ 2.710-81), а в англоязычных странах - ZD.
Существуют микросхемы линейных регуляторов напряжения с двумя выводами, которые имеют такую же схему включения, что и стабилитрон, и зачастую, такое же обозначение на электрических принципиальных схема.
Приложение К
Лекция 3. «Полупроводниковые транзисторы. Введение»
Транзистор[3] (англ. transistor) — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами (слайд 6), позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. На принципиальных схемах обозначается "VT" или "Q".
Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.).
В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.
Вся современная цифровая техника построена, в основном, на полевых МОП (металл-оксид-полупроводник)-транзисторах (МОПТ), как более экономичных, по сравнению с БТ, элементах. Иногда их называют МДП (металл-диэлектрик-полупроводник)- транзисторы. Международный термин — MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и составляют элементарный «кирпичик» для построения микросхем логики, памяти, процессора и т. п. Размеры современных МОПТ составляют от 90 до 22 нм. В настоящее время на одном современном кристалле площадью 1—2 см² могут разместиться несколько (пока единицы) миллиардов МОПТ. На протяжении 60 лет происходит уменьшение размеров (миниатюризация) МОПТ и увеличение их количества на одном чипе (степень интеграции), в ближайшие годы ожидается дальнейшее увеличение степени интеграции транзисторов на чипе (см. Закон Мура). Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров, снижению энергопотребления и тепловыделения.