ГОТОВАЯ ШПОРА 1 (Шпоры по Созинову)
Описание файла
Файл "ГОТОВАЯ ШПОРА 1" внутри архива находится в папке "Шпоры по Созинову". Документ из архива "Шпоры по Созинову", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электроника" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "к экзамену/зачёту", в предмете "электроника и микропроцессорная техника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "ГОТОВАЯ ШПОРА 1"
Текст из документа "ГОТОВАЯ ШПОРА 1"
-
Э лектронно-дырочный переход в равновесном состоянии
Электронно-дырочный (p-n) переход – эл. переход м/у 2-мя областями ПП-ка, одна из кот-ых имеет ē-ную проводимость, а др. – дырочную.
Различают переходы:
-
Гомогенный – переход между ПП-ками с одинаковой шириной запрещённой зоны.
-
Гетерогенный – это переход между ПП-ками с разной шириной запрещённой зоны.
Симметричный pn-переход - концентрация осн. носителей в обеих областях ПП-ка одинакова, иначе - несимметричный.
В несимметричных p-n переходах область ПП-ка, имеющая большую концентрацию осн. Носителей - эмиттер, а с меньшей – база.
Равновесие соответствует нулевому внешнему U-нию на переходе.
Поскольку концентрация ē-ов в n-области >> чем в p-области часть ē-ов диффундирует из n-области в p-область. При этом в p-области окажутся избыточные ē-ны, большая часть из которых находится вблизи металлургической границы. ē-ны будут рекомбинировать с дырками будет концентрация дырок и обнажатся нескомпенсированные “” заряды акцепторных ионов. С др. стороны, от металлургической границы (n-области) из-за ухода ē-нов обнажатся нескомпенсированные “+”-ые заряды донорных ионов.
Аналогично для дырок: они диффундируют из p-области в n-область. Вблизи металлургической границы по обе стороны её образуется слой с концентрацией подвижных носителей – обеднённый слой. Существующие в нём объёмные заряды ионов примесей и связанное с ними эл. поле препятствует диффузии носителей и обеспечивают состояние равновесия
Ipn-перехода = 0, т.е. напряжённость внутр. эл. поля до тех пор, пока вызванное им дрейфовое движение носителей не уравновесит встречное диффузионное движение, обусловленное градиентами концентрации ē-ов и дырок (jдиф = jдрейф). Эл. поле обусловливает внутреннюю /контактную/ разность потенциалов между n- и p-областями, т.е. потенц. барьер.
Характеризуются:
-
Напряженность внутр. эл. поля;
-
Контартная разность потенциалов;
-
Высота потенциального барьера;
-
Толщина обедненного слоя.
Iдифф – градиент конц-ций (выравнивание).
Iдрейфовый – эл.поле. (Na/Nd = ln/lp))
2 . Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии
Если к p-n-переходу подключить источник напряжения, то равновесное состояние нарушается – в цепи потечёт ток.
R обеднённого слоя >> R нейтральных областей при малом токе внешнего U практически полностью прикладывается к обеднённому слою. Под действием этого U изменяется высота потенц. барьера .
“ +” к p-области и “-” к n-области:
-
Высота потенц. барьера на величину U приложенного, т.к. внешнее поле направлено встречно внутреннему.
-
Прямая полярность - толщина обеднённого слоя (т.к. осн. носители заряда смещаются к границе p-n-перехода (обеднённому слою)) высота потенц. барьера .
-
напряженность эл. поля в переходе Iдрейф , Iдиффуз через p-n-переход будет протекать I прямой - ток (+к Р, – к N) при прямой полярности переход смещён в прямом направлении.
- среднее время жизни носителей заряда в полупроводнике /время между генерацией и рекомбинацией/ | |
- диффузионная длина носителей заряда - среднее расстояние, которое проходят заряды за время жизни |
Рассмотрим распределение дырок в базе (“Б”) при таком U-ии (распределение по exp):
Диффузионная длина носителей зарядов – расстояние, где избыточная конц-ция носителей в ПП-ке в раз.
x = Lp (диффуз-я длина дырок в базе)
Инжекцией - процесс введения носителей заряда в область ПП-ка, где они не являются основными.
В несимметричных p-n-переходах преобладает инжекция из ‘Э’ в ‘Б’.
Отношение тока носителей инжектированных в базу к полному току через переход называется коэффициентом инжекции.
П одключение обратной полярности.
“-” к p-области и “+” к n-области:
-
Высота потенц. барьера на величину приложенного U-ия (т. к. ЕВНЕШ и ЕВНУТР суммируются).
-
Обратная полярность - толщина обедённого слоя , (оттягиваются основные носители тока от границ p-n-перехода высота потенц. барьера .
IОБР - неосновные носители, для которых поле в переходе ускоряющее.
I обр << I прямого.
IОБР не зависит от приложенного U-ия, т.к. уже при небольших напряжениях все имеющиеся неосновные носители вовлекаются в образование тока и дальнейшее U не приводит к росту тока.
Экстракция - под воздействием термогенерации внутри p-n-перехода образуются пара носителей, которые будут перемещаться в те области, где они будут основными, этот процесс называется.
3. ВАХ (вольт амперная характеристика) p-n-перехода
ВАХ зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему U.
- ур-ние Шокли, где T- температурный потенциал
При изменении UПРЯМ на 60мВ, ток меняется на порядок (I в 10 раз).
Прямая ветвь – крупность зависит от высоты потенц. барьера.
Тепловой ток – вызван термогенерацией в областях ПП-ка на границах p-n-перехода на 2-3 длины диффузии.
Выразим U из уравнения Шокли: ,
т.е. можно оценить R дифф-ное p-n-перехода: .
Ток p-n перехода = 1мА r = 26 Ом. При I Io , r
RДИФФ.обр. смещенного p-n-перехода похоже на ? где с одной стороны R = 0, с другой R = .
Явление R базы при уровня инжекции эффектом модуляции сопротивления базы.
В результате получаем уравнение Шокли: ,где m – коэфф. коррекции.
U пр > Епороговое
В лияние to на ВАХ хар-ку:
тока с to объясняется тем, что уровень Ферми при to стремится к середине запрещённой зоны высота потенц. барьера ток через p-n-переход .
Рассм. обр. ветвь: в реальных p-n-переходах IОБР имеет 3 составляющих:
-
Тепловой ток Io - сильно зависит от t0 , не зависит от UОБР.
-
Ток термогенерации (ток носителей, возникающих в обеднённом слое ПП-а под воздействием to-ы)
-
Ток утечки (ток в обход p-n-перехода, обусловлен наличием различных проводящих плёнок, шунтирующих p-n-переход)
В реальных p-n-переходах наблюдается явление пробоя резкое IОБР.
Различают три вида пробоя:
-
Тепловой
-
Лавинный
-
Т уннельный
[1] Тепловой пробой обусловлен нагреванием p-n-перехода при протекании по нему IОБР. Например, тепл. пробоя при IОБР и to окр. среды (харак-н для германия). Тепловой пробой необратим.
[2] Лавинный пробой возникает в p-n-переходах при невысокой степени легирования, когда на длине свободного пробега носители успевают приобрести энергию достаточную для ионизации нейтрального атома. Лавинный пробой обратим, если не перешёл в тепловой.
[3] Туннельный пробой наблюдается в p-n-переходах, образованных вырожденными ПП-ми (сильно легированный проводник). С to UПРОБОЯ.
Лавинный и туннельный пробои используются в стабилитронах.
4. Выпрямительные диоды: классификация; параметры, характеризующие их вольт-амперную характеристику и физические свойства; параметры, характеризующие предельно допустимые эксплуатационные режимы. Лавинные диоды. Выпрямительные столбы. Выпрямительные блоки и сборки.
Выпр-ые VD-ы - для преобразования перем-ого I в однополярный.
Принцип работы выпр. VD-ов:
использование односторонней проводимости (вентильных свойств) эл.перехода для преобразования Iперем в однополярный пульсирующий.
Стат-кие и динам-кие пар-ры, пар-ры эл. и эксплуатац-ого режимов.
Основные стат-ие пар-ры:
-
прямое падение напряжения Uпр при заданном прямом токе Iпр
-
постоянный Iобр при заданном Uобр
Основные динам-кие пар-ры:
-
Iвып.ср. - ср. за период значение выпрямленного I
-
Uпр.ср - ср. зн-ние прям. падения U при Iпр.ср
-
Iобр.ср - ср. зн-ние обрат-го I при заданном зн-нии Uобр.
-
Uобр.ср. - ср. зн-ние за период Uобр.
-
fгр. - граничная частота, где Iвып. VD-да до уст-ого уровня.
Параметры эл-ого режима:
-
rдифф.- дифференциальное R VD-а.
-
СD - ёмкость VD-а (ёмкость эл. перехода + ёмкость корпуса, если -ет).
Предельно допустимый эксплуатационный режим работы VD-ов - режимы, которые обеспечивают с заданной надёжностью работу приборов в течение оговоренного техн. усл-ями срока службы.
Параметры эксплуатационных режимов:
-
Iпр.max - max зн-ние Iвыпр.
-
Uобр.max - max зн-ние допустимого Uобр.
-
Pmax - max допустимая мощность
-
Tmin - min t0 окр. среды для работы VD-а
-
Tmax - max t0 окр. среды для работы VD-а
Выпр-ые VD-ы делятся на:
-
С иловые (низкочастотные) – исп. в выпрямителях fгр = 50кГц.
-
VD малой мощности : Iпр < 300мА
-
VD ср. мощности: 300мА < Iпр < 10А
-
VD большой мощности: 10А < Iпр
-
Маломощные (высокочаст-ые) – исп. в детекторах fгр = 10 100МГц.
- однополупериодный выпрямитель.
Конденсатор может выполнять ф-цию сглаживания.
Выпрямитель, пропускающий 2 периода - двуполупериодным выпрямитель.