Р-n переход в равновесном состоянии.

Билет № 1

Р-n переход в равновесном состоянии.

Если кр-n полупроводнику не приложеновнешнее напряжение (которое создает поле в объеме полупроводника), то имеет место равновесное состояниеp-n-перехода.

При отсутствии внешнего напряжения движение электрических зарядов через p-n переход носит характер диффузииосновных носителей заряда из одной области проводимости в дру­гую где они становятся неосновными носителями и через определенное время рекомбинируют с основными носителями.

В р-области вблизи металлургического контакта после диффузии из нее дырок остаются неподвижные отрицательно заряженные ионы акцепторов, а в n-области — неподвижные положительно заряженные ионы доноров.

Между пи р областями при этом существует разность потенциалов, назы­ваемаяконтактной разностью потенциалов (U_конт), или говорят, что в области p-n перехода образуется потенциальный барьер (Df),аp-n переход называютзапирающим слоем.

При отсутствии внешнего электрического поля результирующий ток через p-n переход в равновесном состоянии отсутствует.

I_{дифф n} – I_{др n} + I_{дифф p} - I_{др p} = 0

Принцип действия транзистора.

В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт). Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора^[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны, и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_э=I_б + I_к). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

Тринистор.

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы). ВАХ:

Билет № 2

Токи в транзисторе.

В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора^[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны, и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_э=I_б + I_к). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

Билет № 3

Билет №4

Билет №5

Емкости р-n перехода.

Общая емкость p-n-перехода измеряется между выводами кристалла при заданных постоянном напряжении (смещении) и частоте гармонического напряжения, прикладываемых к переходу. Она складывается из барьерной, диффузионной емкостей и емкости корпуса кристалла:

С = С_бар+ С_диф+ С_корп

Барьерная (или зарядная) емкость обусловлена нескомпенсированным зарядом ионизированных атомов примеси, сосредоточенными по обе стороны от границы перехода. Эти объемные заряды неподвижны и не участвуют в процессе протекания тока. Они и создают электрическое поле перехода.

Барьерная емкость определяется как

,и равна ,где S_пер – площадь перехода.

Диффузионная емкость обусловлена изменением величины объемного заряда, вызванного изменением прямого напряжения и инжекцией неосновных носителей в рассматриваемый слой. В результате в n-базе возникает объемный заряд дырок, который практически мгновенно (за несколько наносекунд) компенсируется зарядом собственных подошедших к дыркам электронов. При этом ,ьгде - время жизни носителей для толстой базы или среднее время пролета для тонкой базы.

Билет №6

Динистор.

Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

Билет №7

1) Прямое смещение р-n перехода:

p-n-Перехо́д или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы созданное им электрическое поле было направленным противоположно направлению электрического поля между областями пространственного заряда, то динамическое равновесие нарушается, и дрейфовый ток преобладает над диффузионным током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением.

2) Схема включения транзистора с общим эмиттером, параметры:

Входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора . Выходным напряжением является падение напряжения на сопротивлении нагрузки . Основные параметры, характеризующие эту схему включения определим из выражений:

1. Коэффициент усиления по току :

2. Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:

3. Коэффициент передачи по напряжению:

4. Коэффициент передачи по мощности:

Разновидности тиристоров.

Функционально тиристоры различаются на обладающие односторонней и двусторонней проводимостью, и также имеющие управляющий электрод и не имеющие его.

· динистор (диодный тиристор, диод Шокли) — тиристор с односторонней проводимостью без управляющего электрода;

· тринистор (триодный тиристор или просто тиристор) — то же с управляющим электродом.

· симистор — двунаправленный тиристор.

Тиристоры с односторонней проводимостью в обратном направлении всегда закрыты. В соответствии с направлением, к котором тиристор может пропускать ток, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Тиристоры с двусторонней проводимостью (симисторы) могут пропускать ток в обоих направлениях, таким образом их возможно применять для управления переменным током.

Билет №8

Источники света. Светодиод.

Источник света — любой объект, излучающий энергию в световом спектре. По своей природе подразделяются на искусственные и естественные.

Светодио́д или светоизлучающий диод - полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.

Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Билет №9

Билет №10

Билет №11

Емкости р-n перехода

Общая емкость p-n-перехода измеряется между выводами кристалла при заданных постоянном напряжении (смещении) и частоте гармонического напряжения, прикладываемых к переходу. Она складывается из барьерной, диффузионной емкостей и емкости корпуса кристалла:

С = С_бар + С_диф + С_корп

Барьерная емкость определяется как

Барьерная емкость составляет десятки - сотни пикофарад.

Диффузионная емкость обусловлена изменением величины объемного заряда,

,

Диффузионная емкость составляет сотни – тысячи пикофарад.

Билет №12

Пробой р-n перехода

Пробоем называют резкое изменение режима работы p-n-перехода, находящегося под большим обратным напряжением. ВАХ для больших значений обратных напряжений показана на рис. 1.5

Различают три вида пробоя p-n-перехода:

I. Туннельный пробой (А-Б),

II. Лавинный пробой (Б-В),

III. Тепловой пробой (за т.В).

Туннельныйпробой возникает при малой ширине p-n-перехода (например, при низкоомной базе), когда при большом обратном напряжении электроны проникают за барьер без преодоления самого барьера. В результате туннельного пробоя ток через переход резко возрастает и обратная ветвь ВАХ идет перпендикулярно оси напряжений вниз.

Лавинныйпробой возникает в том случае, если при движении до очередного соударения с нейтральным атомом кристалла электрон или дырка приобретают энергию, достаточную для ионизации этого атома, при этом рождаются новые пары электрон-дырка, происходит лавинообразное размножение носителей зарядов; здесь основную роль играют неосновные носители, они приобретают большую скорость. Лавинный пробой имеет место в переходах с большими удельными сопротивлениями базы («высокоомная база»), т.е. в p-n-переходе с широким переходом.

Тепловойпробой характеризуется сильным увеличением тока в области p-n-перехода в результате недостаточного теплоотвода.

Билет № 13

Пленочные ИС. Гибридные ИС

Пленочные ИС имеют подложку (плату) из диэлектрика (стекло,

керамика и др.). Пассивные элементы, т. е резисторы, конденсаторы,

катушки и соединения между элементами, выполняются в виде различных пленок, нанесенных на подложку. Активные элементы (диоды, транзисторы) не делаются пленочными, так как не удалось добиться их хорошего качества. Таким образом, пленочные ИС содержат только пассивные элементы и представляют собой ДС-цепи или какие-либо другие схемы. Принято различать ИС тонкопленочные, у которых толщина пленок не более 2 мкм, и толстопленочные, у которых толщина пленок значительно больше. Разница между этими ИС заключается не столько в толщине пленок, сколько в различной технологии их нанесения. Широкое распространение получили гибридные ИС – интегральные схемы, в

которых применяются плёночные пассивные элементы и навесные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи между элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного или проволочного монтажа.Реализация функциональных элементов в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры. Разновидность гибридных ИС – так называемые микросборки. Обычно в их составе различные элементы, компоненты и интегральные схемы. Особенность микросборок состоит в том, что они являются изделиями частного применения, т. е. изготовляются для конкретного типа аппаратуры. А обычные ГИС представляют собой изделия общего применения, пригодные для различных видов аппаратуры. Иногда микросборками также называют наборы нескольких активных или пассивных элементов, находящихся в одном корпусе и имеющих самостоятельные

выводы. Иначе эти наборы еще называют матрицами.

Билет № 14

Выпрямительные диоды

Выпрями́тельные дио́ды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. На смену электровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе). Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований.

Основные параметры выпрямительных диодов:

среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;средний прямой ток Iпр.ср.;

частота без снижения режимов.

Среди выпрямительных диодов следует особо выделить диоды Шотки, создаваемые на базе контакта металл-полупроводник и отличающиеся более высокой рабочей частотой (для 1 МГц и более), низким прямым падением напряжения (менее 0,6 В).

Полупроводниковые ИС

Интегральная схема, в к-рой все элементы (транзисторы, резисторы, конденсаторы и др.), а также межэлементные соединения выполнены в объёме и на поверхности монокристаллич. ПП пластины (преим. из кремния) одновременно в одном технологич. цикле. П. и. с. изготовляют, как правило, методами планарной технологии сиспользованием эпитаксии, диффузии, ионного легирования, фотолитографии, нанесения тонких металлич. плёнок и т. д., что обеспечивает достаточно высокую плотность их упаковки. Осн. недостатки П. и. с. - малые номин. значения параметров пассивных элементов, а также их низкая температурная стабильность.

Билет № 15

Классификация диодов

Выпрямительный диод использует вентильные свойства p–n–перехода и применяется в выпрямителях переменного тока. Выпрямительный диод представляет собой электронный ключ (ЭК), управляемый приложенным к нему напряжением. При прямом напряжении диод замкнут, при обратном – разомкнут. Стабилитрон применяется в нелинейных цепях постоянного тока для стабилизации напряжения. Для стабилизации высокого напряжения (U > 3B) используют обратную ветвь (участок АВ) ВАХ. Применяемые для этой цели диоды называют стабилитронами. Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости зарядной емкости СЗАР от значения приложенного напряжения. Это позволяет применять варикап в качестве элемента с электрическим управлением емкости. Диод Шотки – полупроводниковый диод с низким падением напряжения на открытом диоде – 0,3 В. Время восстановления обратного сопротивления tBC составляет величину порядка 100 пс, что значительно меньше у обычных диодов. Кроме применения в цифровых схемах, диоды Шотки применяются в схемах вторичных источников электропитания с целью снижения статических и динамических потерь в выходных каскадах.

Совмещенные ИС

Интегральная схема, в к-рой все активные элементы (напр., диоды, транзисторы) выполнены в объёме и на поверхности ПП подложки по пленарной технологии, а пассивные элементы (напр., резисторы, конденсаторы) и межэлементные соединения нанесены в виде плёнок на поверхность сформированной монолитной структуры. По сравнению сполупроводниковыми интегральными схемами С. и. с. имеют больший диапазон номин. значений и более высокую стабильность пассивных элементов; однако достоинства С. и. с. достигаются за счёт увеличения числа технологич. операций и нарушения единства технология, цикла. По степени интеграции С. и. с. приближаются к ПП ИС.

Билет № 16

Выпрямительные диоды

Выпрями́тельные дио́ды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. На смену электровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе). Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований.

Основные параметры выпрямительных диодов:

среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;средний прямой ток Iпр.ср.;

частота без снижения режимов.

Среди выпрямительных диодов следует особо выделить диоды Шотки, создаваемые на базе контакта металл-полупроводник и отличающиеся более высокой рабочей частотой (для 1 МГц и более), низким прямым падением напряжения (менее 0,6 В).

Билет № 17

Соединение вентилей

При приложении к ветви последовательно включенных вентилей обратного напряжения через нее протекает обратный ток , который является общим как для вентиля _VD1, так и для вентиля _VD2. В соответствии с приведенными вольт-амперными характеристиками, по известному значению тока вентиля можно определить величину напряжения, приходящегося на каждый из приборов.

При приложении к параллельно включенным вентилям _VD1 и _VD2 прямого напряжения (полярность указана на рис) через них протекают прямые токи и . При этом прямое падение напряжения является одинаковым как для вентиля _VD1, так и для вентиля _VD2. В соответствии с приведенными вольт-амперными характеристиками, по известному значению падения напряжения на вентиле ( ) можно определить величины прямых токов , протекающих через каждый вентиль.

Дрейфовый транзистор

Транзистор, в котором движение носителей заряда вызывается главным образом дрейфовым полем. Это поле создаётся неравномерным распределением примесей в базовой области прибора. Оно ускоряет движение неосновных носителей к коллектору, повышая коэффициент усиления и предельную рабочую частоту. Метод диффузии имеет несколько модификаций, по наименованию которых и различают типы Д. т.: диффузионно-сплавной, конверсионный, планарный, планарно-эпитаксиальный, меза. Д. т. изготовляют главным образом на основе монокристаллов германия и кремния. Д. т. применяют для усиления и генерирования колебаний с частотами от сотен кгц до нескольких Ггц и коммутации сигналов в электронных устройствах.

Билет № 18

Совмещенные ИС

Интегральная схема, в к-рой все активные элементы (напр., диоды, транзисторы) выполнены в объёме и на поверхности ПП подложки по пленарной технологии, а пассивные элементы (напр., резисторы, конденсаторы) и межэлементные соединения нанесены в виде плёнок на поверхность сформированной монолитной структуры. По сравнению сполупроводниковыми интегральными схемами С. и. с. имеют больший диапазон номин. значений и более высокую стабильность пассивных элементов; однако достоинства С. и. с. достигаются за счёт увеличения числа технологич. операций и нарушения единства технология, цикла. По степени интеграции С. и. с. приближаются к ПП ИС.

Билет № 19

Приборы с зарядовой связью.

ПЗС — прибор с зарядовой связью (англ. CCD — Charge-Coupled Device). Общее обозначение класса полупроводниковых приборов, в которых применяется технология управляемого переноса заряда в объеме полупроводника. ПЗС устройство состоит из поликремния, отделённого от кремниевой подложки, у которой при подаче напряжения через поликремневые затворы изменяются электрические потенциалы вблизи электродов. Для использования ПЗС в качестве светочувствительного устройства часть электродов изготавливается прозрачной

Билет 20

Варикап.

Варикап — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др

Обозначение варикапа на схемах.

Применение: электрическая перестройка частоты колебательных контуров, умножение частоты в широком диапазоне частот. Промышленностью выпускаются варикапы как в виде дискретных элементов (например, КВ105, КВ109, КВ110, КВ114, BB148, BB149), так и в виде варикапных сборок (например, КВС111).

Дрейфовый транзистор.

Дрейфовый транзистор, транзистор, в котором движение носителей заряда вызывается главным образом дрейфовым полем. Это поле создаётся неравномерным распределением примесей в базовой области прибора. Оно ускоряет движение неосновных носителей заряда (см. Носители заряда в твёрдом теле) к коллектору, повышая коэффициент усиления и предельную рабочую частоту. Метод диффузии имеет несколько модификаций, по наименованию которых и различают типы Д. т.: диффузионно-сплавной, конверсионный, планарный, планарно-эпитаксиальный, меза. Д. т. изготовляют главным образом на основе монокристаллов германия и кремния. Д. т. применяют для усиления и генерирования колебаний с частотами от сотен кгц до нескольких Ггц и коммутации сигналов в электронных устройствах.

Билет 21

Диод Шоттки.

Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 1200 В (CSD05120 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Условное обозначение диода Шоттки ВАХ Диода Шоттки

Билет

Билет

Пленочные ИС.

Пленочными микросхемами или тонкопленочными схемами называются схемы, получаемые в результате последовательного изготовления на одной подложке радиокомпонентов и со­единительных проводников, представляющих собой пленки из резисторных, диэлектрических, полупроводниковых и других материалов, толщиной от нескольких сотых до десятых долей микрона. Пленочная технология используется для получения всех пассивных радиокомпонентов схемы (резисторов, конденсаторов и др.). Пленочные микросхемы, в которых наряду с пассивными пленочными радиокомпонентами используются навесные (дискретные) активные полупроводниковые приборы, получили название гибридных пленочных микросхем. Такие схемы, как правило, состоят из подложки, рабочих радиокомпонентов, выводов и корпуса.

Билет

Билет № 31

Разновидности тиристоров.

Тиристор на сегодняшний день является очень важным и незаменимым элементом. Он может использоваться в качестве выпрямителя или регулятора напряжения. По сути, он представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из четырёхслойной структуры, которая переключается из открытого состояния в закрытое, и наоборот. Главное их предназначение заключается в управлении электрическими сигналами.

Билет № 32

Источники света. Светодиод.

Источник света — любой объект, излучающий энергию в световом спектре. По своей природе подразделяются наискусственные и естественные. В физике идеализированы моделями точечных и непрерывных источников света. То́чечный исто́чник све́та — источник, излучающий свет по всем направлениям равномерно и размерами которого по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие, можно пренебречь.

Светодио́д или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет, в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.

Билет № 33

Билет № 34

Билет №35

Емкости р-n перехода.

Общая емкость p-n-перехода измеряется между выводами кристалла при заданных постоянном напряжении (смещении) и частоте гармонического напряжения, прикладываемых к переходу. Она складывается из барьерной, диффузионной емкостей и емкости корпуса кристалла:

С = С_бар + С_диф + С_корп

Барьерная (или зарядная) емкость обусловлена нескомпенсированным зарядом ионизированных атомов примеси, сосредоточенными по обе стороны от границы перехода. Эти объемные заряды неподвижны и не участвуют в процессе протекания тока. Они и создают электрическое поле перехода.

Оптроны.

Оптопара или оптрон — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов,фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

Билет № 36

Пробой р-n перехода.

Под пробоем р-n перехода понимают значительное уменьшение обратного сопротивления, сопровождающееся возрастанием обратного тока при увеличении приложенного напряжения. Различают 3 вида пробоя: туннельный, лавинный и тепловой.

В основе туннельного пробоя лежит туннельный эффект, т.е. просачивание электронов сквозь потенциальный барьер. Лавинный пробой вызывается ударной ионизацией, которая происходит тогда, когда напряженность электрического поля вызванная обратным напряжением, достаточно велика. Тепловой пробой возникает в результате разогрева р-n перехода, когда количество теплоты, выделяемой током в р-n переходе, больше количества теплоты, отводимой от него.

Классификация

Степень интеграции

В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

· малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,

· средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,

· большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле,

· сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле.

· Технология изготовления

· Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковомкристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксид гафния).

· Плёночная интегральная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:

o толстоплёночная интегральная схема;

o тонкоплёночная интегральная схема.

· Гибридная микросхема (также микросборка) — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

· Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла.

· Вид обрабатываемого сигнала

· Аналоговые.

· Цифровые.

· Аналого-цифровые.

Билет № 37

Пленочные ИС. Гибридные ИС.

Пленочные ИС имеют подложку (плату) из диэлектрика (стекло, керамика и др.). Пассивные элементы, т. Е резисторы, конденсаторы, катушки и соединения меж элементами, выполняются в виде разных пленок, нанесенных на подложку. Активные элементы (диоды, транзисторы) не делаются пленочными, так как не удалось добиться их хорошего свойства. Таковым образом, пленочные ИС содержат лишь пассивные элементы и представляют собой ДС-цепи либо какие-или остальные схемы.

Принято различать ИС тонкопленочные, у которых толщина пленок не более 2 мкм, и толстопленочные, у которых толщина пленок существенно больше. Разница меж этими ИС заключается не столько в толщине пленок, сколько в различной технологии их нанесения.

Гибридные ИС обширное распространение получили гибридные ИС – интегральные схемы, в которых используются плёночные пассивные элементы и навесные элементы

(резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи меж элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного либо проволочного монтажа.

Реализация функциональных частей в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры. Больших требований к точности частей в ТЗ нет. Условия эксплуатации изделия обычные.

Навесными элементами в микроэлектронике называют миниатюрные, традиционно бескорпусные диоды и транзисторы, представляющие собой самостоятельные элементы. Время от времени в гибридных ИС навесными могут быть и некие пассивные элементы, к примеру, миниатюрные конденсаторы с таковой большой емкостью, что их нереально выполнить в виде пленок.

Билет № 38

Выпрямительные диоды.

Выпрями́тельные дио́ды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. На сменуэлектровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе). Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований.

Основные параметры выпрямительных диодов:

· среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

· средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;

· допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;

· средний прямой ток Iпр.ср.;

· частота без снижения режимов.

Для повышения коэффициента полезного действия выпрямительные диоды включают по мостовой (реже полумостовой) схеме, чтобы питание нагрузки осуществлялось на протяжении обоих полупериодов.

Полупроводниковые ИС.

Полупроводниковая интегральная схема представляет собой монокристалл полупроводника, отдельные части которого выполняют определенные электрические функции. При этом схемные компоненты: диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы - создаются методами планарной или планарно-эпитаксиальной технологии.

Полупроводниковые интегральные схемы целесообразно применять в крупносерийном производстве. В таких интегральных схемах весьма перспективным является использование МОП-транзисторов. Полупроводниковые интегральные схемы на МОП-транзисторах являются более технологичными, дешевыми и компактными по сравнению с аналогичными схемами на биполярных транзисторах. В мелкосерийном производстве более экономичными являются гибридные схемы, которые требуют для своего изготовления менее сложной оснастки.

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксид гафния).

Билет № 39

Классификация диодов.