Специальные типы диодов

Кроме рассмотренных выше диодов, предназначенных как правило для выпрямления переменного тока или использования в иных преобразователях,

существуют также диоды, предназначенные для выполнения иных функций.

Условные обозначения, особенности ВАХ и основные функции этих диодов сведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3.

№	Тип диода	Условное обозначение	ВАХ	Область примененния, литература
	Стабилитрон			Применяется в стабилизаторах, источниках опорного напряжения, ограничителях перенапряжений. Подробная информация [1], с.118 [2], с. 59 [5] с. 2-9
	Туннельный диод			Схемы усиления, генераторы электрических сигналов Подробная информация [1], с. 117, [2] с.60, [6].
	Светодиод			Системы освещения, хвостовые сигнальные фонари вагонов, системы индикации и сигнализации, деталь оптронов и оптоволоконных линий связи [2], с.60
	Фотодиод			Датчики света и датчики положения, компьютерные мыши, детали оптронов и оптоволоконных линий [2], с.60
	Варикап			Применяются в качестве электрически управляемых конденсаторов [4], с.9
	Обращенный диод			Применяется в специальных услових в системах управления

Информацию по диодам специального типа можно найти в указанных источниках

Транзисторы

Транзистор – это полностью управляемый полупроводниковый прибор, позволяющий производить усиление электрических сигналов.

Транзисторы бывают следующих видов:

5.1. Биполярные транзисторы

Наиболее часто в технике применяются биполярные транзисторы.

Конструктивно биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру с проводимостью типа n-p-n или p-n-p.

Выводы биполярного транзистора называются соответственно эмиттером, коллектором и базой. Исторически первые биполярные танзисторы были получены в 1949 году В. Шокли. Первые транзисторы были преимущественно p-n-p типа и изготавливались по сплавной технологии. В настоящее время большинство транзисторов n-p-n типа, так как они более удобны схемотехнически

Транзистор строится таким образом, чтоб в трехслойной структуре наиболее тонким слоем был базовый – его ширина не превышает длины свободного пробега носителей заряда - 10-20 мкм. При этом концентрация примесей (степень легирования) в базе значительно ниже, чем в эмиттере и в коллекторе.

Основное свойство такой трехслойной структуры заключается в том, что поводя через переход база- эмиттер небольшой ток, можно изменять ток коллектора, значительно превышающий ток базы.

Принцип действия транзистора обычно поясняется на следующей схеме:

Источники ЭДС Еб и Ек подключены к эмиттеру и коллектору соответственно, общей точкой является база.

Когда величина напряжения на базе равна нулю, то ток в цепи коллектора пе протекает (так как переход б-к смещен в обратном направлении ) что соответствует обратному включению диода. При ненулевом значении э.д.с. в цепи базы через базу начинает протекать ток. Этот ток в основном состоит из дырок р-обрасти (эмиттера), а величина тока определяется вольтамперной характеристикой перехода база-эмиттер. Так как толщина базового слоя очень мала, то дырки (транзистор типа р-n –р) или электроны ( транзистор n-p-n) могут попасть в зону действия электрического поля перехода база-коллектор. Собственно ток вывода базы невелик. (ранее упоминалось, что толщина базы меньше длины свободного пробега носителей заряда). Попавшие в слой базы неосновные носители захватываются электрически полем коллектора и перебрасываются в область коллектора, где они являются основными .Регулируя ток базы, можно увеличить количество инжектированных в область базы носителей, и соответственно уменьшить сопротивление перехода база-коллектор. Отношение тока коллектора к току эмиттера называется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера

(5.1.)

При работе с малыми переменными сигналами обычно используется дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера

(5.2)

Считается , что при небольшом сигнале, т.е. небольшом изменении тока базы a=А.

В современных транзисторах a = 0.95- 0.99

Приведенная схема включения транзистора называется схемой с общей базой. Такая схема удобна для пояснения принципа действия транзистора, и хороша для усиления напряжения, но не тока. Она не обеспечивает усиления слабого сигнала, так как полный ток коллектора протекает по цепи источника Еб. Обычно же источник Еб не может обеспечить протекание полного тока эмиттера. Поэтому применяются другие схемы- с общим эмиттером и с общим коллектором

Схемы включения биполярных транзисторов

Статические характеристики транзистора

*Если принцип действия транзистора непонятен, то для представления можно использовать следующую модель. Она не дает 100% соответствия характеристик транзистора, но более удобна для понимания

Модель состоит из реостата (R), электродвигателя (Д) пружины (П), источников питания Eб и Ек, дополнительного внешнего сопротивления Rк. Модель работает следующим образом: При отсутствии тока базы (Iб=0) электродвигатель не создает момента, поэтому под действием пружины движок реостата перемещен вверх. Сопротивление реостата максимально, поэтому ток через сопротивление Rк (коллектора) минимален. Вольтамперная характеристика реостата (см. рис.) представляет собой прямую линию, идущую из центра координат , определяемую по закону Ома.( ) и представляет собой линию 1. При увеличении управляющего тока Iб (базы) электродвигатель развивает момент и наматывая на вал шнур тянет движок реостата вниз, до достижения равновесия между силой пружины и силой создаваемой моментов двигателя. При этом вольтамперная прямая поднимается более круто(линия2). Изменяя ток двигателя, можно получить семейство вольтамперных характеристик.

Для примера на рисунке штриховыми линиями нанесены реальные вольтамперные характеристики транзистора (статические выходные).Основное их отличие от характеристик модели состоит в том, что они не являются линейными представляют кривые линии, так как сопротивление между коллектором и эмиттером само зависит от тока коллектора. Однако общий характер их изменения при изменении тока управления схож, как схожа и физическая сущность превращения энергии – как в реостате, так и в транзисторе она переходит только в тепло. Таким образом, правда с серьезными допущениями транзистор можно считать реостатом, управляемым током базы.

5.2. Полевые транзисторы

Типы полевых транзисторов и их вольтамперные передаточные характеристики