рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема 8.2. Полупроводниковые приборы.

Тема 8.2. Полупроводниковые приборы. - Лекция, раздел Электротехника, Электрическое поле. Основные элементы электрической цепи пост. тока. Основные свойства магнитного поля. Электромагнитная индукция Вопросы: 1. Электропроводность Полупроводников. 2. Э...

Вопросы:

1. Электропроводность полупроводников.

2. Электронно-дырочный переход

3. Полупроводниковые диоды.

4. Транзисторы.

5. Тиристоры

1. Электропроводность полупроводников.

Полупроводники по своей электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Электропроводность зависит от количества свободных носителей зарядов в единице объёма вещества: чем их больше, тем лучше электропроводность.

В проводниках носителями зарядов являются электроны или ионы, а в полупроводниках – электроны и дырки. Дырки представляют собой места, покинутые электронами в, так называемой, ковалентной связи между атомами кристаллической решётки полупроводника. Дырки ведут себя как положительные заряды, имеющие такое же числовое значение, как и заряд электрона.

Электропроводность полупроводника, обусловленная наличием в нём свободных электронов, называется электронной, а наличием дырок – дырочной.

Для изготовления полупроводниковых приборов широко используют германий Ge и кремний Si. При внесении в химически чистый полупроводник некоторых элементов количество свободных носителей электрических зарядов в нём увеличивается и полупроводник приобретает ту или иную электропроводность. Например, при внесении в полупроводник сурьмы Sb или мышьяка As увеличивается количество свободных электронов, и полупроводник приобретает электронную электропроводность или электропроводность n–типа. При внесении индия In или алюминия Al увеличивается количество дырок; их становится в полупроводнике больше, чем свободных электронов. В этом случае полупроводник приобретает дырочную электропроводность или электропроводность p-типа.

2. Электронно-дырочный переход.

Небольшая область по обе стороны границы двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным или p-n переходом.

Прямое напряжение: плюс источника присоединён к той части полупроводника, которая имеет электропроводность p-типа, а минус – к той части полупроводника, которая имеет электропроводность n – типа. При прямом напряжении ширина p-n перехода и его сопротивление становятся меньше, чем они были при отсутствии напряжения на переходе. Падение напряжения на переходе от протекающего через него тока имеют небольшое значение. Ток, протекающий через p-n переход при прямом напряжении, называют прямым током .

Обратное напряжение: плюс источника приложен к полупроводнику n-типа, а минус – к полупроводнику p-типа. При обратном напряжении сопротивление перехода по сравнению с тем сопротивлением, которое он имел при прямом напряжении, становится очень большим. Обратный ток становится настолько маленьким по сравнению с прямым, что им можно пренебречь и считать, что он через p-n переход не протекает.

Электронно-дырочный переход обладает электрической ёмкостью. Ёмкость p-n перехода при обратном напряжении называют барьерной. Изменение обратного напряжения на переходе приводит к изменению барьерной ёмкости.

На свойствах p-n перехода основан принцип действия большинства полупроводниковых приборов.

3. Полупроводниковые диоды.

Диод представляет собой двухслойную структуру, т.е. имеет две области с различными типами электропроводности. Электрод (вывод) присоединённый к n-области называют катодом, а присоединённый к p-области – анодом.

В зависимости от технологии изготовления диоды могут выполнять различные функции. Этими функциями могут быть: выпрямление переменного тока, стабилизация напряжения, функции, присущие конденсаторам.

 

Диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока, называют вентильными или выпрямительными. Условное обозначение выпрямительного диода дано на рис. 8.4 (анод – слева; катод – справа).Их принцип действия основан на использовании свойства p-n перехода пропускать ток в одном направлении, т.е., если к аноду приложить более высокий потенциал, чем к катоду, то диод буде пропускать ток. В этом случае говорят, что диод открыт. Если более высокий потенциал будет приложен к катоду, то диод будет закрыт, т.е. не будет пропускать ток.

 

 

Диод VD открыт только в одну половину периода, когда потенциал его анода выше, чем потенциал катода. Во вторую половину периода диод закрыт.

Стабилитрон – диод, предназначенный для стабилизации напряжения. Он включается на обратное напряжение. Если обратный ток, проходящий через стабилитрон, будет изменяться в определённых пределах (от , то напряжение на стабилитроне будет практически иметь постоянное значение. Стабилитрон включают параллельно нагрузке, на которой нужно стабилизировать напряжение.

Варикап (конденсатор переменной ёмкости) – диод принцип действия которого основан на использовании барьерной ёмкости p-n перехода. Увеличение обратного напряжения приведёт к уменьшению ёмкости варикапа и наоборот.

4. Транзисторы.

Биполярные транзисторы (рис 8.5,а,б)

У биполярных транзисторов два вида носителей зарядов: электроны и дырки.

Биполярный транзистор имеет три области с электропроводностью типа p-n-p (рис. 8.7,а) или с электропроводностью типа n-p-n (рис. 8.7,б).

э – эмиттер; к – коллектор; б – база.

Эмиттерный p-n переход – переход между эмиттером и базой;

Коллекторный p-n переход – переход между коллектором и базой.

 

 

Если к эмиттерному переходу приложить прямое напряжение, а к коллекторному - обратное, то в электродах, к которым присоединена внешняя цепь, потекут токи: эмиттера коллектора и базы .

В соответствии с первым законом Кирхгофа

 

Ток коллектора значительно больше тока базы, поэтому можно считать, что

 

При изменении напряжения между эмиттером и базой будут изменяться все токи. Таким образом, путём изменения напряжения между эмиттером и базой можно управлять током коллектора.

При обратном напряжении на эмиттерном переходе ток коллектора протекать не будет.

Биполярные транзисторы широко применяются в различных типах усилителей, генераторов, логических и импульсных устройствах.

Полевые транзисторы (рис. 8.7,в, г, д).

У полевых транзисторов один вид носителя зарядов – электроны или дырки, поэтому их называют так же униполярными. Носители зарядов в полевых транзисторах проходят через часть полупроводника, называемую каналом, поэтому полевые транзисторы называют так же канальными

Электроды полевых транзисторов: исток И, сток С и затвор З.

Виды полевых транзисторов:

1. С управляющим p-n переходом (рис. 8.7,в);

2. С изолированным затвором:

а)с встроенным каналом (рис. 8.7,г);

б) с индуцированным каналом (рис. 8.7,д).

. Во внешней цепи протекает ток стока. Управлять током стока (изменять его значение) можно путём изменения напряжения на затворе.

При изменении напряжения на затворе транзистора с управляющим переходом изменяется поперечное сечении е канала, в результате чего количество носителей, проходящих через канал в единицу времени тоже изменяется. Изменяется и ток стока.

При изменении напряжения на затворе транзистора с изолированным затвором изменяется концентрация носителей в канале, что приводит к изменению тока стока.

 

К достоинствам полевых транзисторов относятся их высокая устойчивость к температурным и радиоактивным воздействиям и высокая плотность расположения элементов при использовании приборов в интегральных схемах.

Полевые транзисторы применяют в схемах усилителей, генераторов, переключателей, в цифровых и логических схемах.

5. Тиристоры.

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор многослойной структуры, имеющий три и более p-n переходов. Иммет три электрода: анод (а), катод (к) и управляющий электрод (у).

Открытие тиристора происходит, если на его анод подан более высокий потенциал, чем на катод и подан импульса управляющего тока через управляющий электрод. Чем больше импульс тока, тем при меньшем напряжении откроется тиристор.

Тиристор закроется, если на анод будет подан отрицательный по отношению к катоду потенциал или если ток, протекающий через тиристор, уменьшится до некоторого значения, называемого током удержания.

Тиристоры применяют в управляемых выпрямителях, т.е. в тех выпрямителях, в которых можно управлять (изменять) выпрямленным напряжением.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Электрическое поле. Основные элементы электрической цепи пост. тока. Основные свойства магнитного поля. Электромагнитная индукция

Лекция Тема Электрическое поле стр.. Лекция Тема Основные элементы электрической цепи пост тока стр.. Лекция Тема Основные свойства магнитного поля стр..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема 8.2. Полупроводниковые приборы.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Тема 1.1: Электрическое поле.
Вопросы: 1. Характеристики электрического поля. 2. Электрическое поле в диэлектриках. 3. Проводники в электрическом поле. 1. Характеристики электрическ

Тема 1.2: Основные элементы электрической цепи постоянного тока.
Вопросы: 1. Электрическая цепь и её основные элементы. 2. Закон Ома для участка и полной цепи. Законы Кирхгофа. 3. Последовательное, параллельное и смешенное соеди

Тема 2.1: Основные свойства магнитного поля.
Вопросы: 1. Основные свойства магнитного поля. 2. Электромагнитные силы. 1. Основные свойства магнитного поля. Магнитное поле является второй сторо

Тема: 2.2. Электромагнитная индукция.
Вопросы: 1. Магнитная цепь. 2. Явление электромагнитной индукции. 3. Явления самоиндукции. 4. Явление взаимоиндукции. 1. Магнитная цепь.

Тема 3.1: Синусоидальные ЭДС и токи.
Вопросы: 1. Характеристики синусоидального тока. 2. Получение синусоидального тока. 1. Характеристики синусоидального тока. Переменный ток –

Электрические цепи с активным и реактивным сопротивлениями.
1. Цепь синусоидального тока с активным сопротивлением. 2. Цепь синусоидального тока с конденсатором. 3. Цепь синусоидального тока с индуктивностью(изучить самостоятельно).

Тема 3.3. Нерзветвлённая цепь переменного тока.
Вопросы: 1. Общий случай последовательного соединения активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений. 2. Резонанс напряжений. 1. Общий случай последовательн

Тема 3.4:Разветвлённая цепь переменного тока.
1. Общий случай параллельного соединения активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений. 2. Резонанс токов. 1. Общий случай параллельного соединения активного, индуктивного

Тема 4.1:Соединение обмоток трёхфазных источников электрической энергии.
Вопросы: 1. Генерирование трёхфазной ЭДС. 2. Соединение обмоток источника в звезду. 3. Соединение обмоток источника в треугольник. 1. Генерирование трё

Тема 4.2: Включение нагрузки в цепь трёхфазного тока.
Вопросы: 1. Трёх- и четырёхпроводные цепи. 2. Включение однофазных приёмников в трёхфазные цепи. 3. Симметричные и несимметричные трёхфазные приёмники. 4.

Тема 5.1: Измерение тока и напряжения.
Вопросы: 1. Общие сведения об электрических измерениях. 2. Общие сведения об электроизмерительных приборах. 3. Измерение тока. 4. Измерение

Тема 5.2: Измерение энергии, мощности, сопротивления.
Вопросы: 1. Измерение мощности и энергии. 2. Измерение сопротивления. 1. Измерение мощности и энергии. Мощность в цепях постоянного тока изм

Тема 7.1: Электрические машины постоянного тока.
Вопросы: 1. Устройство. 2. Классификация машин по способу возбуждения. 1. Устройство. Станина (индуктор) – неподвижная

Генераторы и электродвигатели постоянного тока
Вопросы: 1. Генераторы постоянного тока. 2. Электродвигатели постоянного тока. 1. Генераторы постоянного тока. Генераторы предназначены для произво

Асинхронные машины
Вопросы: 1. Устройство трёхфазного асинхронного двигателя. 2. Принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Синхронные машины.
Вопросы 1. Устройство синхронных генераторов. 2. Принцип действия синхронных генераторов.: Синхронными машинами могут быть генераторы и электродвигатели переменног

Тема 8.1. Электронные приборы.
Вопросы: 1. Электронная эмиссия. 2. Двухэлектродная лампа. 3. Трёхэлектродная лампа. К электронным приборам относятся электронные лампы. В связи с развити

Тема 8.3. Электронные усилители.
Вопросы: 1. Принцип работы усилителя. 2. Классификация усилителей. 3. Основные технические характеристики усилителей. В различных электронных устройствах

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги