4.3. Класифікація напівпровідникових приладів

Прилади, принцип дії яких засновано на використанні властивостей напів­провідників, називають напівпровідниковими. Класифікація напівпровідникових приладів, наведена на рис. 4.4.

Напівпровідникові резистори і діоди є двохелектродними приладами. Транзистори і тиристори мають три електроди (виводи). Тиристори можуть бути і двохелектродними.

Електричні характеристики напівпровідникових резисторів визначають власти­вості однорідного напівпровідникового матеріалу, з якого вони виготовлені. Напів­провідниковий матеріал може мати один з двох типів електропровідності, які позна­чають латинськими літерами р та п (див. 4.2). У напівпровідникових діодах використовують напівпровідники з різними типами електропровідності, які утворюють один так званий р - п перехід. Електричні характеристики діода визначають електричні властивості такого р - п переходу.

У біполярних транзисторах використовують два р - п переходи. Взаємодія цих переходів визначає електричні властивості транзисторів. У польових транзисторах застосовують напівпровідники з різними типами провідностей і використовують взаємодію одного з цих однорідних напівпровідників з р - п переходом.

Рис. 4.4 Класифікація напівпровідникових приладів

У тиристорах застосовують напівпровідники з різними типами електропровідності, які утворюють три і більше р - n-переходи.

У напівпровідникових фотоелектричних приладах використовують ефект гене­рації світла і зміни електричних характеристик напівпровідникових структур під впливом електромагнітного опромінювання оптичного діапазону. Комбіновані напівпро­відникові прилади являють собою декілька різних напівпровідникових приладів, об'єднаних у одному корпусі.

Напівпровідникові інтегральні мікросхеми - мікроелектронні вироби, які вико­нують певну функцію обробки сигналу і в яких всі елементи та міжелементні з'єднання виконані в об'ємі та на поверхні напівпровідника.

В подальшому будуть розглядатися властивості наведених у класифікації рис. 4.4. приладів, а також основні електронні пристрої, створені з їх використанням.

4.4. Напівпровідникові резистори

Напівпровідниковим резистором називають напівпровідниковий прилад з двома виводами, в якому використовують залежність його електричного опору від напруги, освітленості, температури або інших керуючих параметрів.

У напівпровідникових резисторах застосовують напівпровідник, рівномірно легований домішками. В залежності від типу домішок та конструкції резистора отримують різні залежності опору резистора від керуючих параметрів. Класифікація та умовні графічні позначення напівпровідникових резисторів показана на рис. 4.5.

Рис. 4.5 Класифікація напівпровідникових резисторів

Лінійні напівпровідникові резистори мають незмінний опір і лінійну ВАХ.

Варистор - це напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від прикладеної до нього напруги. Тому його ВАХ нелінійна.

Всі інші напівпровідникові резистори (термо-, тензо-, фоторезистори) широко використовуються для перетворення неелектричних величин в електричні.

Терморезистор - це напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від його температури. Існуюють два типи терморезисторів — термістори і позистори. Омічний опір термісторів зменшується із зростанням температури найчастіше за експоненційним законом - . Тут К - конструктивний коефіцієнт термістора; - коефіцієнт, який визначається концентрацією домішок у напівпровіднику; Т - абсолютна температура. Термістори використовують для вимі­рювання температури в широкому діапазоні. Омічний опір позисторів із збільшенням температури від 0 °С дещо зменшується, але потім різко зростає. Тому позистори використовують для вимірювання температури в обмежених діапазонах.

Терморезистори використовують у системах регулювання температури, для теплового захисту, в протипожежній сигналізаціі.

Фоторезистор - напівпровідниковий прилад з внутрішнім фотоефектом, опір якого залежить від освітленості. Схема вмикання та ВАХ фоторезистора для різних значень світлового потоку показані на рис. 4.6.

Рис. 4.6 Вольт-амперна характеристика фоторезистора

Переваги фоторезисторів: висока чутливість, можливість використання в інфра­червоній частині спектра випромінювання, невеликі габарити, здатність працювати в колах змінного та постійного струму.

Фоторезистори можуть використовуватись для вимірювання електромагнітного випромінювання в оптичному та інфрачервоному діапазоні, в системах захисту від нещасних випадків, наприклад на пресах, паперорізальних та інших машинах. При відсутності перешкоди між джерелом світла і фоторезистором відповідна електронна схема дозволяє вмикання електропривода пуансона преса або ножа паперорізальної машини. Якщо ж між фоторезистором і джерелом світла попадає, наприклад, рука оператора, опір резистора зростає і вмикання електропривода не відбувається.

Тензорезистор - напівпровідниковий прилад, електричний опір якого залежить від механічних деформацій. Основними параметрами тензорезистора є його номінальний опір R_н= 100—500 Ом і коефіцієнт тензочутливості .Тут - відносна зміна опору тензорезистора, а - його відносна деформація (l - довжина робочого тіла тензорезистора). Значення коефіцієнта K для різних тензорезисторів лежать в межах від -150 до +150. Наприклад, якщо К = 100, то для відносної деформації = 0,04 відносна зміна опору буде = 0,04, тобто опір резистора зросте на сорок відсотків.

Тензорезистори широко використовують для визначення статичних і динамічних зусиль у деталях машин.