Тема 1.2 Электровакуумные приборы

В данной теме с помощью учебной литературы и других источников информации следует изучить:

Основные принципы работы электровакуумных приборов.

Контакт металл-полупроводник (переход Шоттки). Образование запирающего слоя в зависимости от работы выхода электрона из металла и из полупроводника. Особенности перехода Шоттки.

Методические указания.

Следует разобраться, от чего зависят барьерная и диффузионная емкости, при каком включении перехода каждая из них играет определенную роль и влияет на работу р-n перехода.

Рассмотрите контакт металл-полупроводник и зависимость свойств такого перехода от типа электропроводности полупроводника и соотношения работ выхода из металла и полупроводника.

Вопросы для самопроверки.

1. Дайте определение диффузионной емкости и ее влияния на работу р-n перехода.

2. Дайте определение барьерной емкости и ее влияния на работу р-n перехода.

3. Объясните особенности перехода Шоттки.

Тема 1.3 Полупроводниковые диоды.

В данной теме с помощью учебной литературы и других источников информации следует изучить:

Классификация, условные обозначения и назначение полупроводниковых диодов. Конструктивно-технологические различия и способы образования р-n перехода точечных и плоскостных диодов.

Выпрямительные диоды. Вольтамперная характеристика, основные параметры. Влияние температуры на параметры. Последовательное и параллельное включение диодов, простейшие схемы выпрямления, диодные сборки.

Понятие о стабилизации напряжения. Вольтамперная характеристика стабилитрона. Параметры стабилитрона и выбор режима работы. Схема параметрического стабилитрона напряжения, расчетные соотношения. Стабисторы.

Варикапы. Устройство и принцип действия. Особенности работы. Основные параметры. Область применения. Простейшие схемы электронной настройки контуров.

Туннельные диоды. Понятие вырожденного полупроводника. Туннельный эффект. Особенности вольтамперной характеристики туннельного диода. Понятие отрицательного дифференциального сопротивления. Принцип действия, область применения.

Особенности работы высокочастотных диодов. Параметры импульсного диода. Диоды Шоттки, их особенности, область применения.

Методические указания.

Разобраться в особенностях конструкции и вольтамперных характеристик плоскостных и точечных диодов. Прежде всего, необходимо вспомнить, как рост температуры влияет на электропроводность примесного полупроводника. Разобраться, почему рост температуры сильнее влияет на величину обратного тока, чем на величину прямого тока; почему кремниевые диоды более температуростабильны; как рост температуры влияет на величину допустимого обратного напряжения (сравнить кремниевые и германиевые диоды).

Необходимо уяснить, что при работе диодов на высоких частотах сказывается влияние емкостей С_ДИФ и С_БАР, что приводит к потере основного свойства диода – односторонней проводимости. Следует разобраться, почему точечные диоды, в отличие от плоскостных, могут работать на высоких частотах.

Необходимо разобраться в основных параметрах диодов, знать их физический смысл, размерности, способ определения по вольтамперной характеристике в заданной рабочей точке.

Вольтамперная характеристика кремниевого стабилитрона (опорного диода) в рабочей области характеризуется постоянством напряжения при изменении тока в широких пределах. Этот участок соответствует электрическому пробою. Необходимо разобраться, за счет чего в кремниевом стабилитроне появляется электрический пробой при относительно низком обратном напряжении. Почему исходным материалом для его изготовления выбран кремний. Особенности стабистора.

Следует уяснить, каким образом можно использовать диод в качестве электрически управляемой емкости. Особенности работы варикапа. Рассмотреть простейшие схемы электронной настройки колебательных контуров с помощью варикапов.

Особенностью вольтамперной характеристики туннельного диода является неодинаковый характер изменения тока в различных интервалах изменяемого напряжения. На начальном участке характер изменения тока возрастающий, на втором – падающий, на третьем - вновь возрастающий. На падающем участке вольтамперной характеристики диод обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением, что и определяет область его использования.

Импульсные диоды работают в ключевом режиме, для которого характерны два состояния: открыто и закрыто. Следует понять, почему переход от одного состояния к другому происходит не мгновенно. Нужно разобраться в физическом смысле параметров, характеризующих пригодность использования диода в импульсных схемах, способов улучшения быстродействия приборов.

Следует разобраться, какая особенность конструкции диодов Шоттки обуславливает идеальность его импульсных параметров.

Вопросы для самопроверки.

1. Каково устройство и принцип действия выпрямительного диода?

2. Нарисуйте и объясните вольтамперную характеристику выпрямительного диода.

3. Какие параметры характеризуют выпрямительный диод?

4. Перечислите параметры предельных режимов выпрямительных диодов.

5. Каково устройство и принцип действия опорного диода?

6. Нарисуйте и объясните вольтамперную характеристику опорного диода.

7. Нарисуйте схему стабилизации и объясните принцип ее работы.

8. Каково устройство и принцип действия варикапа?

9. Приведите пример простейшей схемы электронной настройки колебательного контура.

10. Дайте определение туннельного эффекта и поясните условия его появления.