Классификация полупроводниковых приборов

· п/п резисторы

· п/п диоды

· п/п транзисторы

· п/п тиристоры

· интегральные микросхемы (ИМС)

Полупроводниковые резисторы и диоды – двухэлектродные приборы.

Транзисторы – трехэлектродные.

Тиристоры – могут быть как двух, так и трехэлектродными.

В полупроводниковых резисторах используются однородные (изо­тропные) полупроводники - материалы.

В полупроводниках диодах используют полупроводники с различными типами электропроводности, образующие один p-n переход.

В биполярных транзисторах полупроводники с различными типами проводимости образуют два p-n перехода. В полевых – один, в тиристорах 3 и более p-n переходов.

Полупроводниковые резисторы– это полупроводниковые приборы с двумя выводами, в которых электрическое сопротивление полупроводни­ка зависит от напряжения. Полупроводниковые резисторы изготавли­вают из полупроводников, равномерно легированных примесями.

Линейный резистор, в котором используется слаболегиро­ванный кремний или арсенид галлия. R=const в широком диапазоне изменений напряжений и токов. Используют в ИМС.

Варистор – полупроводниковый резистор с нелинейной симметричной БАХ. Изготавливают из кристаллического карбида кремния, смешанного с глиной. Применяют в целях защиты от перенапряжений.

Терморезисторы (позисторы – с ростом t° растет R)

(термисторы – с ростом t падает R)

– полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от t° термисторы изготавливают из полупроводниковых материалов с электронной электропроводностью – окислов металлов.

Позисторы изготавливают из титан бариевой керамики с примесью редкоземельных элементов. Применяют в систе­мах регулирования температуры, тепловой защиты, противопожарной сигнализации.

Тензорезистор – полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит oт линейной деформации рабочего тела. Материалом при изготовлении служит кремний p и n - ти­пов, применяют для измерения деформации твердых тел.

Фоторезистор - полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется под действием лучи­стой энергии. В качестве материала для фоторезистора используют селен, сернистый таллий, сернистый свинец, сернистый кадмий и др. полупроводники с n - проводимостью. Фоторезисторы обладают высокой интегральной чувствительностью и применяются в устройствах автоматики и телемеханики.

Полупроводниковые диоды -полупроводниковые приборы с одyим p-n переходом и двумя выводами делятся на два класса: точечные и пло­скостные. По способу внесения примесей: сплавные и диффузные.

1) Выпрямительный диод используется для выпрямления переменных токов и напряжений.

Основные параметры:

1) прямой ток диода I_пр (при U_пр=l¸2B)

2) max допустимый ток диода I _{пр. max}.

3) max допустимое обратное напряжение U_обр.max.

4) обратный ток диода I_обр. (при U_обр.max.) Большинство диодов могут надежно работать при U_обр.£ 0,7¸0,8U_проб..

2) Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока. Используют для стабилизации напряжения. Материал изготовления – кремний.

Основные параметры:

1) стабилизирующее напряжение U_ст.(1¸1000 В)

2) динамическое сопротивление на участке стабилизации

R=dU_ст./dI_ст. » (0,5¸200 »const)

3) min ток стабилитрона I_{ст. min}»[1¸10 мА]

4) max ток стабилитрона I_{ст. max}»[50¸2000 мА]

5) температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации

TKU = dU­_ст./dT*100% (-0,5¸+0,2)% / °С.

Стабилитроны можно включать только последовательно друг с другом, при этом

U_ст.= U­_{ст. 1} + U_{ст. 2} + … + U_{ст. n}.

Параллельное соединение не допустимо, т.к. из-за не идентичности ха­рактеристик возможен перегрев одного из стабилитронов.

3) Туннельный диод (1)(рассмотрен ранее)

Основные характеристики:

1) ток пика I_n »100 мА)

2) ток впадины I_в» (...)

3) отношение I_n/I_в»5¸20

4) Обращенный диод – разновидность туннельного I_n.»0. Используется обратная ветвь. Применяют в импульсных устройствах, в преобразователях сигналов (смесителях и детекторах) в радиотехнических устройствах.

5) Варикап – полупроводниковый прибор, использующий зависимость емкости p-n перехода от обратного напряжения. Используется как элемент с электрически управляемой ем­костью (материал – кремний) а также в системах дистанционного управления и в параметрических усилителях с малым уровнем собственных шумов. Основные параметры:

1) общая емкость варикапа Св при U_обр.=2¸5 В.

2) коэффициент перекрытия по емкости Кс=5¸20

–фотодиод

– светодиод

– фотоэлемент

Тиристор(теория в лаб. работе).

Транзисторы

· биполярные

· полевые

Биполярные транзисторы

Транзистор — электропреобразовательный полупроводниковый прибор, служащий для преобразования электрических величин. Наиболее распро­странены транзисторы с двумя p-n переходами. Эти транзисторы на­зывают биполярными, т.к. их работа основана на использовании носите­лей заряда обоих знаков. Первые транзисторы были точечными. Они ра­ботали не достаточно устойчиво. В настоящее время изготовляются и применяются исключительно плоскостные транзисторы.

Устройство биполярного транзистора. Средняя об­ласть называется Базой (Б), две крайние – Эмиттер (Э) и Коллектор (К). Пластинка по­лупроводника (Ge или Si) в которой созданы три области Э, Б, К. В транзисторе два p-n перехода: Эмиттерный (между Э Б) и Коллекторный (между Б и К). Область базы должна быть очень тонкой – это условие хорошей работы транзистора. Концентра­ция примесей в ^азе значительно меньше, чем в Э и К. Стрелка эмиттера показывает условное направление тока (от «+» к «–») при прямом на­пряжении.

Транзистор может работать в одном из трех режимов:

«А» => активном – на Э напряжение прямое, на К – обратное

«В» => отсечки (запирания) – на оба перехода подается U_обр.

«С» => насыщение – на оба перехода подается U_прямое.

Активный режим (режим линейный) – основной (A) он используется в большинстве усилителей и генераторов. Режимы отсечки (В) и насыщения (С) характерны для импульсной работы транзистора.

В схемах с транзисторами образуются две цепи:

– входная или управляющая – служит для управления работой транзи­стора и подключения источника усиливаемых колебаний;

– выходная или управляемая – служит для получения усиленных сигналов и подключения нагрузки.

Схемы включения биполярных транзисторов.