Тема 3. Полупроводниковые приборы

 

 

Тема 3. Полупроводниковые приборы

3.1.1.Определение и условное графическое обозначение. 3.1.2. Назначение 3.1.3. Физические явления в ПП (p-n переходы) …………………………

Полупроводниковые приборы (ППП)

Диоды

 

Определение, условное графическое обозначение (УГО)

Диоды - полупроиодники,которые пропускают ток только в одном направлении.Выводы диода называются анодом А и катодом К.

 

Iпр

¾¾¾>

 

A K

o o

 

 

<---------

Io

 

Рис. 3.1. УГО диода

 

На рис. 3. 1. показано УГО диода. Если приложено положительное напряжение Uak>0 , то диод работает в прямом направлении. При отрицательном напряжении Uak<0 диод заперт. Существующий при этом обратный ток на несколько порядков меньше чем прямой.

 

 

Назначение

Физические явления в полупроводниках (р-п переходы)

-2 10 Удельное сопротивление электротоку в проводниках 10 Ом*см,<=p<=10… У Ge - p=60 Ом*см, у Si - 60000 Ом*см, а у GaAs - 40000000 Ом*см.

Эквивалентная схема диода

Эквивалентная схема диодаприведена на рис. 3.4.

 

Рис. 3.4.

 

 

Приведенное выше выражение (1) достаточно точно описывает вольт - амперную хар - ку диода в ее правой полуплоскости (прямая ветвь). При увеличении Uобр наступает лавинный пробой p - n перехода, который может быть обратимым (Зенеровским), если Iобр не превышает некоторой критической величины I_d^* и при дальнейшем увеличении тока может быть необратимым (тепловым).

Динамические процессы в диодах в основном определяются временем рассасывания Тр носителей заряда при скачкообразном изменении напряжения на диоде (Тр может изменятся от долей НС в маломощных импульсных диодах до единиц МКС в мощных выпрямительных диодах) и временем перезаряда емкостей p - n перехода ( перезаряд этой емкости осуществляется, как известно, по экспоненте !). Динамику диодов в справочной литературе обычно характеризуют двумя параметрами: временем установления прямого сопротивления и временем восстановления обратного сопротивления.

В интегральных схемах диоды создают на базе биполярных транзисторов, например, так как это показано на рис. 3.5.

а) б)
Рис.3.5.

 

Характеристики и параметры

Вольт - амперная характеристика диода была рассмотрена ранее (см.рис.3.3). Прямой ток Iпр не должен превышать определенного максимального значения Iмакс, т.к. иначе произойдет перегрев и диод…

Статистические параметры

· Крутизна нарастания тока Iпр - S · Сопротивление переменному току - Ri

Динамические параметры

   

Типы диодов

Все диоды разделяются на различные типы в основном по двум основным параметрам: Iпрmax и Тр.   1.Обычные диоды:

Примеры применения

 

1.Оптроны:

Оптическая пара, содержащая в одном корпусе светодиод и фотодиод (фототранзистор или фоторезистор - резистор сопротивление которого зависит от интенсивности светового потока). При этом электрическая связь между входом и выходом отсутствует. Применяются для электрической развязки (изоляции) цепей в различных устройствах. Например, удаленная связь между компьютерами, связь между высоковольтными и низковольтными частями одного и того же устройства и т.д. (см. рис. 3.14).

 

Рис. 3.14. Организация линии передачи данных с гальванической

развязкой устройств.

 

Выпрямители:

Преобразуют переменнный ток в постоянный. Простейшая выпрямительная схема показана на рис. 3.15. Для синусоидального входного напряжения, значительно превышающего прямое напряжение диода (Uвх >> Uпр), выходное напряжение будет иметь вид приведенный на рис. 3.16.

Рис. 3.15. Рис. 3.16.