Понятие полупроводникового диода, их классификация, УГО

Полупроводниковый диод – называется полупроводниковый прибор с 2 выводами и одним р-n переходом.

Классификация диодов:

· по технологии изготовления: точечные, сплавные, микро справные;

· по конструктивному исполнению: плоскостные, точечные;

· по используемому материала: кремневые, германиевые, арсенид-галлиевые;

· по функциональному назначению: выпрямительные, стабилитроны, варикапы, фотодиоды, светодиоды, туннельные;

· по мощности: маломощные(до 0.3А), средней мощности(до 10А), мощные(более 10А).

· по частоте: НЧ(до 1 кГц), ВЧ(до 300МГц), СВЧ(более 300МГц).

Стабилитроном называется диод, напряжение на котором сохраняется с определенной точностью при изменении проходящего через него в заданном диапазоне тока. Он предназначен для стабилизации напряжения в цепях постоянного тока.Рабочим участком стабилитрона является участок электрического обратимого пробоя. Принцип работы стабилитрона заключается в том, что при изменении изменяется ток, протекающий через стабилитрон, а напряжение на стабилитроне и подключенной параллельно к нему нагрузке практически не меняется.

Варикапами называют полупроводниковые диоды, действие которых основано на использовании зависимости емкости перехода от обратного напряжения.Варикапы используются в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.В варикапах изменение обратного напряжения, приложенного к p-n переходу, приводит к изменению барьерной емкости между областями p-n .

Фотодиоды представляют собой фотогальванический приемник излучения без внутреннего усиления, фоточувствительный элемент которого содержит структуру полупроводникового диода.Фотодиод выполнен так, что его p-n переход одной стороной обращен к стеклянному окну, через который поступает свет, и защищен от воздействия света с других сторон.

Светодиодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.

11.Выпрямительные диоды: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный (пульсирующий). Это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами. При этом используется основное свойство p-n перехода.В качестве материала используют кремний, германий. Основной характеристикой диода является вольт-амперная характеристика (ВАХ).

Основными параметрами являются:

· постоянное прямое напряжение;

· максимально допустимое обратное напряжение;

· постоянный обратный ток;

· средний выпрямленный ток;

· максимально допустимая мощность рассеиваемая диодом;

ВАХ:

12.Стабилитроны: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ, схема включения стабилитрона.

Стабилитроном называется диод, напряжение на котором сохраняется с определенной точностью при изменении проходящего через него в заданном диапазоне тока. Он предназначен для стабилизации напряжения в цепях постоянного тока.Рабочим участком стабилитрона является участок электрического обратимого пробоя. Принцип работы стабилитрона заключается в том, что при изменении изменяется ток, протекающий через стабилитрон, а напряжение на стабилитроне и подключенной параллельно к нему нагрузке практически не меняется.

Характеристики стабилитронов:

· Напряжение стабилизации - значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации. Пробивное напряжение диода, а значит, напряжение стабилизации стабилитрона зависит от толщины p-n-перехода или от удельного сопротивления базы диода. Поэтому разные стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации (от 3 до 400 В).

· Температурный коэффициент напряжения стабилизации - величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов различны. Коэффициент может иметь как положительные так и отрицательные значения для высоковольтных и низковольтных стабилитронов соответственно. Изменение знака соответствует напряжению стабилизации порядка 6В.

· Дифференциальное сопротивление - величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот.

· Максимально допустимая рассеиваемая мощность - максимальная постоянная или средняя мощность, рассеиваемая на стабилитроне, при которой обеспечивается заданная надёжность.

· Минимально допустимый ток стабилизации (Iст min). Величина минимально допустимого тока стабилизации (Iст min) задает минимальный ток, при котором гарантируется ввод p-n-перехода стабилитрона в режим устойчивого пробоя и, как следствие, стабильное значение напряжения стабилизации Uст.

· Максимально допустимый ток стабилизации (Iст max). Максимально допустимый ток стабилизации (Iст max) — это максимальный ток, при котором гарантируется надежная работа стабилитрона. Он определяется максимально допустимой рассеиваемой мощностью прибора.

13.Варикапы: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ.

Варикапами называют полупроводниковые диоды, действие которых основано на использовании зависимости емкости перехода от обратного напряжения.Варикапы используются в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.В варикапах изменение обратного напряжения, приложенного к p-n переходу, приводит к изменению барьерной емкости между областями p-n .

Параметры:

· общая емкость – измеренная емкость при определенном обратном напряжении;

· коэффициент перекрытия по емкости – при двух некоторых значениях напряжения отношения емкостей варикапа.

· температурный коэффициент емкости – относительное изменение емкости, вызванное сменой температуры.

· предельная частота – та, на которой реактивная составляющая варикапа становится равна активной.

ВАХ:

14.Фотодиоды: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ.

Фотодиод — полупроводниковый диод, в корпусе которого имеется окно для освещения р-п перехода. Под действием света изменяется сила тока в цепи, значение сопротивления диода и возникает электродвижущая сила, так что освещенный фотодиод является источником электрической энергии.

Параметры:

· чувствительность - отражает изменение электрического состояния на выходе фотодиода при подаче на вход единичного оптического сигнала.

· Шумы - помимо полезного сигнала на выходе фотодиода появляется хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром — шум фотодиода. Он не позволяет регистрировать сколь угодно малые полезные сигналы. Шум фотодиода складывается из шумов полупроводникового материала и фотонного шума.

Характеристики:

· вольт-амперная характеристика (ВАХ)

· спектральные характеристики

· световые характеристики

· постоянная времени

· темновое сопротивление

· инерционность

15.Светодиоды: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ.

Светодиодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.Светодиоды. Принцип действия светодиодов основан на излучении p-n переходом света при прохождении через него прямого тока. . Излучение света может лежать в видимой части спектра или в инфракрасном диапазоне.

Параметры:

· Яркость свечения - отношение силы света к площади светящейся поверхности, кд/м;

· Цвет свечения

· Номинальный прямой ток

· Номинальное прямое напряжение

· Максимально допустимый прямой ток

В условных обозначениях приборов этого подкласса третий элемент имеет следующие значения (в том числе не только для светодиодов, но и для других излучающих оптоэлектронных приборов): 1 - для излучающих диодов инфракрасного диапазона; 2 - для излучающих модулей; 3 - для светоизлучающих диодов; 4 - для знаковых индикаторов; 5 - для знаковых табло; 6 - для шкал; 7 - для экранов.

Конструктивное исполнение светодиодов разное, и цоколевка выводов зависит от него (разные толщины анода и катода; ключ, определяющий один из выводов; и т. д.).

17.Туннельные диоды: определение, назначение, УГО, основные параметры, ВАХ.

Туннельный диод — это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательной дифференциальной проводимости. проводит хорошо ток в состоянии обратного смещения (исключение составляет область пробоя). Но в материале туннельного диода имеются присадки в гораздо большем объеме, нежели в обычном диоде, а его p-n переход очень узкий. Туннельный диод в силу того, что имеет большое количество присадок и очень узкий p-n переход, исключительно хорошо проводит ток в обе стороны.

Основными параметрами являются:

· напряжение пика (Uп)

· ток пика (Iп)

· напряжение впадины (Uв)

· ток впадины (Iв)

· отношение токов (Iп/Iв)

· напряжение раствора (Uрр)

...

ВАХ:

18.Система обозначений полупроводниковых диодов.

система обозначений полупроводниковых приборов отражает назначение, физические свойства, материал полупроводника, конструктивно-технологические признаки и др. В основе обозначений лежит буквенно-цифровой код, состоящий из пяти позиций.

Позиция 1 - Буква или цифра исходного полупроводникового материала:

· Г или 1 – германий или его соединения;

· К или 2 – кремний или его соединения;

· А или 3 – соединения галлия;

· И или 4 – соединения индия

Позиция 2 Буква - подкласс приборов:

· Д – диоды выпрямительные и импульсные;

· Ц – выпрямительные столбы и блоки;

· В – варикапы;

· И – туннельные диоды;

· А – сверхвысокочастотные диоды;

· С – стабилитроны;

· Г – генераторы шума;

· Л – излучающие оптоэлектронные приборы;

· О – оптопары.

Позиция 3 Цифра – функциональные возможности.

Позиция 5 Число – порядковый номер разработки. Обычно используются двузначные числа от 01 до 99; если порядковый номер превышает число 99, то применяют трехзначное число от 101 до 999.

Позиция 6 Буква – классификация по параметрам (квалификационная литера). Применяют буквы русского алфавита, кроме букв З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Ь, Ъ, Э.

Дополнительные символы
Цифры: 1…9 – для обозначения модификаций прибора, приводящих к изменению его конструкции или электрических параметров; Буква С – для обозначения сборок – наборов в общем корпусе однотипных приборов, не соединенных электрически или соединенных одноименными выводами; Цифры, написанные через дефис – для обозначения следующих модификаций конструктивного исполнения бескорпусных приборов: -1 – с гибкими выводами без кристаллодержателя; -2 –с гибкими выводами на кристаллодержателе; -3 – с жесткими выводами без кристаллодержателя; -4 – с жесткими выводами на кристаллодержателе; -5 – с контактными площадками без кристаллодержателя и без выводов; -6 – с контактными площадками на кристаллодержателе без выводов.

19. Биполярный транзистор: виды, структура, УГО.

Биполярный транзистор (далее просто транзистор) представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два р-н-перехода в одном монокристалле полупроводника. Эти переходы образуют в полупроводнике три области с различными типами электропроводимости. Одна крайняя область называется эмиттером (Э), другая крайняя - коллектором (К), средняя - базой (Б). В зависимости от порядка чередования р- и «-областей различают транзисторы со структурами типа р-п-р и п-р-п.

Переход р-п, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерпым, образованный коллектором и базой - коллекторным.

20.Схемы включения, характеристики и параметры биполярного транзистора.

существуют три схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК).

Входные характеристики - это зависимость силы входного тока транзистора от входного напряжения при постоянном выходном напряжении. Разделение токов и напряжений на входные и выходные зависит от схем включения транзистора.

Выходные характеристики - это зависимость выходного тока транзистора от выходного напряжения при постоянном входном токе.

Все параметры транзисторов можно разбить на несколько групп: постоянного тока; в режиме малого сигнала; частотные; в режиме большого сигнала; предельных режимов.

Параметры:

· Обратный ток коллектора - ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор - база и разомкнутом выводе эмиттера.

· Напряжение насыщения коллектор - эмиттер - напряжение между выводами коллектора и эмиттера транзистора в режиме насыщения при заданных силах тока базы и коллектора.

· Статический коэффициент передачи тока по схеме с ОЭ - отношение постоянного тока К к току Б при заданных постоянном обратном напряжении коллектор - эмиттер.

· Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с ОЭ - отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению входного тока в режиме короткого замыкания выходной цепи по переменному току.

· Предельная частота коэффициента передачи тока - частота, при которой модуль коэффициента передачи тока снижается на 3 дБ по сравнению с его значением на низкой частоте.

· Граничная частот коэффициента передачи тока - частота, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ равен единице.

· Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор – эмиттер.

· Максимально допустимая сила тока коллектора.

· Максимально допустимая рассеиваемая мощность коллектора.

· Емкость коллекторного и эмиттерного переходов

21.Понятие полевого транзистора, классификация и УГО.

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля. Эти транзисторы относятся к классу униполярных. Основу полевого транзистора составляет полупроводник электронной (п) или дырочной (р) проводимости.

Для полевых транзисторов обычно рассматриваются семейства выходных и проходных характеристик.

Выходные характеристики - это зависимость силы тока стока от напряжения между стоком и истоком UCM при постоянном напряжении между затвором и истоком (напряжение смещения).

Проходная характеристика - это зависимость силы тока от напряжения смещения при постоянном напряжении UCM.

Параметры:

· Напряжение отсечки - напряжение между затвором и истоком транзистора с управляющим р-н-переходом или с изолированным затвором и встроенным каналом, когда ток достигает заданного низкого значения, т. е. практически равен нулю

· Пороговое напряжение - напряжение между затвором и истоком транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом, при котором ток достигает заданного низкого значения.

· Ток стока - ток в цепи сток - исток при напряжении сток - исток, равном напряжению насыщения при заданном напряжении и превышающем его.

· Начальный ток стока - ток стока при напряжении 0 и при напряжении на стоке, равном или превышающем напряжение насыщения

· Крутизна характеристики S(gms) - отношение изменения силы тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком.

· Коэффициент усиления по мощности (отношение мощности на выходе к мощности на входе при определенной частоте радиосигнала и схеме включения).

· Максимально допустимые параметры: напряжение затвор - исток; напряжение сток - исток; ток стока; мощность рассеивания.

Существуют два вида полевых транзисторов: с управляющим р-н-переходом; с изолированным затвором.

У полевых транзисторов с управляющим р-п-переходом с противоположных сторон основного полупроводника (в котором образуется проводящий канал) создается область противоположной проводимости. Она является затвором и управляет с помощью электрического поля током через канал.

В зависимости от типа канала полевые транзисторы с управляющим р-н-переходом бывают п-типа и р-типа.