Полупроводниковые приборы

Московский Горный Государственный Университет Реферат по предмету СХЕМОТЕХНИКА на тему Полупроводниковые приборы. диод, транзистор, полевой транзистор ст. гр. САПР-1В-96 Царев А.В. Москва 1999 г. Оглавнение 1. Полупроводниковые диоды. 2. Полупроводниковые транзисторы. 3. Полевые МДП транзисторы. 4. Литература. Полупроводниковые диоды Диод - полупроводниковый прибор, пропускающий электрический ток только одного направления и имеющий два вывода для включения в электрическую цепь. Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор p-n- переходом.

Рабочий элемент- кристалл германия, обладающий проводимостью n типа за счт небольшой добавки донорной примеси Для создания в нм p-n-переходов в одну из его поверхностей вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индия вглубь монокристалла германия у поверхности германия образуется область р-типа. Остальная часть германия по-прежнему остатся n- типа. Между этими двумя областями возникает р-n-переход.

Для предотвращения вредных воздействий воздуха и света кристалл германия помещают в герметический корпус. устройство и схематическое изображение полупроводникового диода VD Достоинствами полупроводниковых диодов являются малые размеры и масса, длительный срок службы, высокая механическая прочность недостатком - зависимость их параметров от температуры. Вольт - амперная характеристика диода при большом напряжении сила тока достигает наибольшей величины- ток насыщения имеет нелинейный характер, поэтому свойства диода оцениваются крутизной характеристики Полупроводниковые транзисторы Свойства p-n-пеpехода можно использовать для создания усилителя электрических колебаний, называемого полупроводниковым триодом или транзистором. В полупроводниковом триоде две p-области кристалла разделяются узкой n-областью.

Такой триод условно обозначают p-n-p. Можно делать и n-p-n триод, т.е. разделять две n-области кристалла узкой p-областью рис Триод p n p типа состоит из трех областей, крайние из которых обладают дырочной проводимостью, а средняя -электронной.

К этим трем областям триода делаются самостоятельные контакты э, б и к, что позволяет подавать разные напряжения на левый p-n-пеpеход между контактами э и б и на правый n-p-пеpеход между контактами б и к. Если на правый переход подать обратное напряжение, то он будет заперт и через него будет протекать очень малый обратный ток. Подадим теперь прямое напряжение на левый p-n-пеpеход, тогда через него начнт проходить значительный прямой ток. Одна из областей триода, например левая, содержит обычно в сотни раз большее количество примеси p-типа, чем количество n-пpимеси в n-области. Поэтому прямой ток через p-n-пеpеход будет состоять почти исключительно из дырок, движущихся слева направо.

Попав в n-область триода, дырки, совершающие тепловое движение, диффундируют по направлению к n-p-переходу, но частично успевают претерпеть рекомбинацию со свободными электронами n-области.

Но если n-область узка и свободных электронов в ней не слишком много не ярко выраженный проводник n-типа, то большинство дырок достигнет второго перехода и, попав в него, переместится его полем в правую p-область. У хороших триодов поток дырок, проникающих в правую p-область, составляет 99 и более от потока, проникающего слева в n-область. Если при отсутствии напряжения между точками з и б обратный ток в n-p-переходе очень мал, то после появления напряжения на зажимах з и б этот ток почти так же велик, как прямой ток в левом переходе.

Таким способом можно управлять силой тока в правом запертом n-p-переходе с помощью левого p-n-перехода. Запирая левый переход, мы прекращаем ток через правый переход открывая левый переход, получаем ток в правом переходе. Изменяя величину прямого напряжения на левом переходе, мы будем изменять тем самым силу тока в правом переходе. На этом и основано применение p-n-p-триода в качестве усилителя. При работе триода рис к правому переходу подключается сопротивление нагрузки R и с помощью батареи Б податся обратное напряжение десятки вольт, запирающее переход. При этом через переход протекает очень малый обратный ток, а вс напряжение батареи Б прикладывается к n-p-переходу.

На нагрузке же напряжение равно нулю. Если подать теперь на левый переход небольшое прямое напряжение, то через него начнт протекать небольшой прямой ток. Почти такой же ток начнт протекать и через правый переход, создавая падения напряжения на сопротивлении нагрузки R. Напряжение на правом n-p-переходе при этом уменьшается, так как теперь часть напряжения батареи падает на сопротивлении нагрузки.

При увеличении прямого напряжения на левом переходе увеличивается ток через правый переход и растт напряжение на сопротивлении нагрузки R. Когда левый p-n-переход открыт, ток через правый n-p-переход делается настолько большим, что значительная часть напряжения батареи Б падает на сопротивлении нагрузки R. Таким образом, подавая на левый переход прямое напряжение, равное долям вольта, можно получить большой ток через нагрузку, причм напряжение на ней составит значительную часть напряжения батареи Б, т.е. десятки вольт.

Меняя напряжение, подводимое к левому переходу, на сотые доли вольта, мы изменяем напряжение на нагрузке на десятки вольт. таким способом получают усиление по напряжению. Усиления по току при данной схеме включения триода не получается, так как ток, идущий через правый переход, даже немного меньше тока, идущего через левый переход. Но вследствие усиления по напряжению здесь происходит усиление мощности.

В конечном счете усиление по мощности происходит за счт энергии источника Б. Действие транзистора можно сравнить с действием плотины. С помощью постоянного источника течения реки и плотины создан перепад уровней воды. Затрачивая очень небольшую энергию на вертикальное перемещение затвора, мы можем управлять потоком воды большой мощности, т.е. управлять энергией мощного постоянного источника.

Переход, включаемый в проходном направлении на рисунках - левый, называется эмиттерным, а переход, включаемый в запирающем направлении на рисунках - правый - коллекторным. Средняя область называется базой, левая эмиттером, а правая коллектором. Толщина базы составляет лишь несколько сотых или тысячных долей миллиметра. Срок службы полупроводниковых триодов и их экономичность во много раз больше, чем у электронных ламп. За счт чего транзисторы нашли широкое применение в микроэлектронике теле видео аудио радиоаппаратуре и, конечно же, в компьютерах.

Они заменяют электронные лампы во многих электрических цепях научной, промышленной и бытовой аппаратуры. Преимущества транзисторов по сравнению с электронными лампами - те же, как и у полупроводниковых диодов - отсутствие накалнного катода, потребляющего значительную мощность и требующего времени для его разогрева. Кроме того транзисторы сами по себе во много раз меньше по массе и размерам, чем электрические лампы, и транзисторы способны работать при более низких напряжениях.

Но наряду с положительными качествами, триоды имеют и свои недостатки. Как и

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды, транзисторы очень чувствительны к повышению температуры, электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям чтобы сделать транзистор более долговечным, его запаковывают в специальный футляр. Основные материалы из которых изготовляют триоды кремний и германий.

Полевые МДП транзисторы

ПТ являются униполярными полупроводниковыми приборами, так как их рабо... Полевые транзисторы с затвором в виде p-n перехода в зависимости от ка... На рис. Одну из этих областей называют истоком, другую - стоком. Сверху на них... Входная емкость образуется затвором и не перекрытой частью канала со с...

Литература 1. Твердотельная электроника Г.И.Епифанов, Ю.А.Мома. 2. Электроника и Микросхемотехника В.А. Скаржепа, А.Н. Луценко.