2.15 Неравновесная ширина p-n перехода. Барьерная ёмкость. Варикапы.

Равновесное состояние:

p – эмиттер, n – база. N_A >> N_Д.

В неравновесном состоянии изменение высоты потенциального барьера обусловлено изменением размеров области пространственных зарядов, т.е. изменением ширины перехода. При обратном напряжении

(2.61)

При прямом напряжении

(2.62)

При подаче прямого напряжения ширина перехода уменьшается и l0 при Uпр₀. При подаче обратного напряжения ширина перехода увеличивается и при Uобр>>₀ рост ширины примерно пропорционален Uобр.

Полупроводниковый диод можно рассматривать как плоский конденсатор.

(2.63)

(2.64)

Зависимость ёмкости от обратного напряжения применяется в варикапах.

Пример обозначения: КВ 103А, С=f(U_ОБР)

Сmin –значение ёмкости при максимальном обратном напряжении.

- коэффициент перекрытия.

Тема 3. Полупроводниковые диоды.

3.1 Основные технологические операции при изготовлении полупроводниковых диодов.

1. Сплавные диоды.

In

n

Впроцессе медленного охлаждения расплава происходит рекристаллизация, восстановление кристаллической структуры.

2. Точечные диоды.

3

T < TПЛ

.Диффузионные диоды

4.Эпитаксиальные диоды.

Эпитаксия – выращивание слоёв p/n с одновременным внесением примесей.

Планарные диоды (в одной плоскости)

3.2 Выпрямительные диоды. Параметры. Классификация.

1. IПР max - максимально допустимый ток.

2. Iпр имп.max - максимально – допустимый импульсный ток (кратковременный).

3. IПР СР. max – максимально допустимый средний прямой ток.

Iпр.ср.=Im/.

КД1 ….IПР.СР.< 0,3 A

КД2 …. IПР.СР> 0,3 A

4. IПЕР. – ток перегрузки (однократный)

5. UПР.max – максимальное прямое напряжение при заданном прямом токе.

UПР.max = 1,1 В при IПР = 1 А.

2. UОБР. max – максимально допустимое обратное напряжение.

≈80 % UПРОБ

3. IОБР.max максимальный обратный ток, при данном обратном напряжении.

4. f max – максимально рабочая частота.

1 – 5 кГц Выпрямительные диоды вообще предназначен для работы в сети 50 – 100 Гц – рабочая частота, в настоящее время выпускаются диоды с верхней частотой до 100 – 200 кГц.

9. tmin - tmax - температурный диапазон (рабочий).

- 60 °С ÷ + 125 °С + 200 °С – для Si диодов.

3.3 Однополупериодные выпрямители.

(1B),

Выбор диода(3.1)

Емкостная нагрузка.

T=1/f=20 мс. Диод открыт в течении времени заряда конденсатора.

tразр. ≈ 17 мс

tзар. ≈ Т - tразр. ≈ 3 мкс

(3.2)

(3.3)

Коэффициент пульсаций (3.4)

Баланс заряда конденсатора с учетом Iр=Iн

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Емкость фильтра, необходимая для реализации заданного Кп.

(3.8)

(3.9)

Прямой ток диода (3.10)

Выбор диода ;(3.11)

3.4 Двузполупериодные выпрямители

3.4.1 Двухполупериодный выпрямитель со средней точко й.

(3.12)

Требования к диоду:

(3.13)

3.4.2 Мостовая схема.

(3.14)

(3.15)

3.6 Расчёт ёмкости фильтра

, tp ≈ 7 мс <10 мс (3.16)

В двухполупериодной схеме выпрямления для получения заданного коэффициента пульсаций требуется ёмкость в 2,5 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой.

(3.17)