шпоры (Шпоры по Созинову), страница 5

1) => пот барьер  уменьш, т.е. уменьш искривл зон пп => обл-ть объёмного заряда уменьш => сопр-е уменьш => облегчается процесс диффузии => I диф растёт.

m – технологич коэф,

_Т – темп потенциал (для комн темп = 25,5 мВ)

2) пот барьер > => расш обл p-n перехода => сопр-е > => затруднение диффузии => остаётся только I дрейф.

Т.о. в целом ВАХ выглядит так:

Выводы:

1) p-n переход имеет собств сопр-е и оно меняется при разном способе включения.

2) p-n переход можно рассм как конденсатор, вел-на кот зав от внеш напряжения: C=f(Up-n)=C_{объём зар}+C_{диф зар}

3) у p-n перехода есть выпрямляющие св-ва.

Реальный p-n переход.

Отличия:

При нормированном содержании примесей 10¹⁶ – 10¹⁸ 1/см³

- ВАХ опред типом матер-ла. а) для герм, б) для кремн

- реал хар-ка имеет свой наклон и имеет обр ток, определяемый 3-мя сост: Iобр=I₀+I_Т+Iу (ток термогенерации за пределами перехода + ток термогенерации в переходе + ток утечки по поверхности перехода)

- реал хар-ка зав от темп-ры, т.е. при увел Т ВАХ меняется:

- при увелич кол-ва примесей изм вид ВАХ, т.е. переход будет создаваться в вырожденных пп, т.е. переход тонкий. В вырожд пп энерг уровень Ферми примеси нах в разреш зоне => все заряды ниже уровня Ферми. И сущ-ют туннельные переносы зарядов. Такой вид соотв туннельным диодам.

Е сли кол-во примесей критично (на границе), встреч у обращён-х диодов то:

- в реал переходах при обратном вкл сущ пробой. Их 2 вида: тепловой (разрушает переход, т.е. невосстановимый) и электрический (неразрушающий). Последний бывает 3-х видов: тун. типа (если тонкий переход), лавинного типа (толстые переходы и большие напряж-я), поверхностный. ВАХ такая:

- реал переход содержит области, смежные с ним. И реал прибор обычно имеет несим переход, т.е. p_p>>n_n.

Эквиваленты p-n перехода:

1) нелинейный. К нему отн ВАХ (её граф и аналит опис-е). Исп для описания статич режима схем и для опис режима большого сигнала. Сам диод (ид диод с собств сопр на обр цепи и с учётом сопр-я базы):

2) линейный: 2 типа: а) физ лин модель и б) по ВАХ.

а) - малосигнальная модель, т.е. пар-ры диф-е, их зн-я разные для разных участков ВАХ

Сp-n=С диф+Сбар=dQдиф/dUпр+C₀/(1+Uобр/₀)

r p-n_пр=dU_пр/dI_пр_Т/Ip-n

б) – это ре-т кусочно-лин апроксимации ВАХ => 3 разновидности экв схем:

Наряду с тепл процессом обр-я св зарядов есть э/м процессы, н-р фотоэффект. Исп в фотодиодах.

Билет №16.

Выпрямительные диоды. Их пар-ры. Экв схемы, ВАХ. Применение выпрямительных диодов в блоках питания.

- Исп выпр эффект p-n перехода => нужно ограничить раб диап

- предназн для нелин преобр-я тока в напр-е в соотв с ВАХ.

Если в схемах диоды не проходят по прямому току, то надо разделить их (//), если по напр-ю – то послед-но и с шунтир сопр-ми. Также нужно учитывать Pmax, Tmax, f max

- осн пар-р – сопр-е – дифф-е обратное.

С т. зр. перех пр-са:

Итоговая цепь Врем диагр-а:

- т.к. в Э носителей сного, в Б мало => вся дифф-я из Э в Б => обр ток мал. А идёт накопление неосн носит в Б.

- накопленные заряды должны куда-нибудь деваться => рассасывание заряда (обратно в Э), tуст – время установл прям сопр-я,

- бывают скоростные и сверхскоростные, микросекундные и наносекундные (по времени восстановления R обр)

- для диодов Шотки t расс=0 и время восстановления минимально => исп в импульсных схемах

Эквиваленты:

см пред билет ( 2) - б) 1 и 2)

Возможные схемы выпрямления:

- двухполупериодный однофазный вар-т:

Билет №17.

Стабилитрон. Его пар-ры, экв схемы, ВАХ. Параметрический стабилизатор.

- исп зав-ть обр-ой ветви

- это полупр прибор для стабилизации напр-я, обычно кремниевые, т.к. менее подвержены тогда влиянию температуры.

- по участку эл пробоя возн ряд пар-ров: U пробоя (стабилизации), сущ раб диап по токам => определяют номинальное зн-е: Iст ном=(I ст max + I ст min)/2.

Т.о. необх обеспечить работу стабилитрона на этом участке => исп реал сх вкл-я – параметрический стабилизатор:

- r_{ст, дин, диф} – это сопр-е на раб уч-ке

- Rст –сопр-е в точке => опред-ся коэф качества стабилитрона из отношения этих величин.

- бывают туннельного типа (Uст < 3-5 B) и лавинного типа (Uст > 5B) => возникают различного типа темп изменения. ТКН – темп коэф напр-я = U/UT (%/град):

По посл зав-ти определяется Kст=kст Uвых ном/U вх ном, где kст – абс коэф ст-и = Uвх/Uвых=1/Ku.

- схема рассматривается по эквиваленту:

- вых сопр-е сх опр при разомкн нагрузке с учётом сопр-я вх сигнала.

- для раб уч-ка опред Rвых=U/I, или его можно найти по схеме в режиме Rн по ХХ, Rг есть

- коэф стаб-и у пар-ого стаб-ра 30. Его можно увеличить путём каскадного соединения, но при этом КПД падает.

Температурная стабилизация.

Используется:

1) спец спец термостабилизованный стадилитрон,

2) схема с термостабилизацией:

- основана на:

а)двух стаб-ах, один лавинного, а другой туннельного типа:

б)один стаб-н туннельного типа, второй – диод с прямосмещённым p-n переходом.

- для термостабилизированных схем пар-ры ухудшаются (коэф стаб-и падает, а вых сопр-е растёт)

Праметрич стаб-р исп в качестве источника опорного напр-я как отдельно, так и в компенсационных стабилизаторах напр-я (сх см в билете 13).

Билет №18. Билет №19. Билет №20. Билет №21.

Биполярный транзистор. Принцип действия, статические пар-ры, усилительные св-ва БТ.

Модель Молла-Эберса БТ.

Идеализированные и реальные ВАХ БТ.

Линейные эквиваленты БТ. Частотные св-ва.

Базовые сх вкл-я БТ, их хар-ки, раб и пред пар-ры.

БТ предст собой пп прибор, предн для увелич мощности сигнала, исп 2 вз-щих p-n перехода.

Внутренняя структура:

Iэрек – ток Э, рекомбинированный в базе.

Iкб0 – тепловой ток (обратный)

пл-дь Э < пл-ди К. Это связано с тем, что К должен собрать заряд. В Э много дырок, в К<, в Б ещё <. Толщина Б очень мала<длины своб пробега заряда.

1) Iэ=Iэn+Iэp

2) Iб=Iэn+Iэрек-Iкб0

3) Iк=Iкр+Iкб0

В БТ набл 2 проц-а: инжекция из Э в Б, экстракция из Б в К.

В режиме насыщения (когда оба p-n перех вкл в пр напр-и) и из Э, и из К набл только инжекция в Б => этот режим наз «режим двойной инжекции» и Iб>Iэ; а для усилит режима с учётом ур-й 1-3 и с учётом хар-ра распр-я концентраций в обл-ях Э-Б-К Iэ>Iб>Iк и, более того, Iэ=Iб+Iк (*). По этому з можно рассм Т в виде эквивал точки (узла как в Кирхгофе)

Ур-е, связ вых ток с вх: Iк=Iэ+Iкб0 (**), где =Iкр/Iэ.  опред технологич св-вами (материалом, пл-дью перехода и т.д.): = (коэф эфф-ти и коэф переноса). <1, в лучшем случае =0,98-0,99 => для практ расчётов: IкIэ.

Выводы из (**):

1) в сх с ОБ при обрыве Э (Iэ=0) вых ток незначителен и опред-ся тепл током (обр током p-n перехода)

2) температурные изм-я вых тока в этом сл также невелики => сх с ОБ не требует термокомпенсации режима.

Если в ур-е (**) подставить Iэ через ур-е (*), то получим:

Iк=( Iк+ Iб)+ Iкб0

Iк= Iб /(1-) + Iкб0/(1-)=  + (+1)Iкб0 (***) – для сх с ОЭ – это ур-е передачи тока.

Выводы:

1) >>1 – сх усиливает ток,

2) обратный ток увел значительно (в (1+) раз) => если Iб=0 (обрыв Б в сх с ОЭ), то в коллекторной цепи возн значит ток => 3) обрыв Б недопустим

4) все темп изм-я увелич => требует термостабилизации режима

Эквиваленты БТ и Част св-ва.

1) нелинейный (p-n-p - типа):

I ₁₀, I₂₀ – при КЗ 2-го p-n перехода (мысленно)

- модель Молла-Эберса

Полная модель пол-ся после замены всех зн-й I₁ и I₂ => получ нелин модель Т, исп как для расч статич хар-к Т, так и для анализа раб схем в реж передачи больших сигналов.

Модель Эберса-Молла хорошо отражает обратимость транзистора – принципиальную равноправность обоих его переходов. Эта равноправность особенно ярко проявляется в режиме двойной инжекции, когда на обоих переходах действуют прямые напряжения обоих переходах действуют прямые напряжения. В таком режиме каждый переход одновременно инжектирует носители в базу и собирает носители, дошедшие от другого перехода. Рассмотренная выше физическая модель биполярного транзистора – модель Эберса-Молла – по своей сути нелинейна и обычно применяется для анализа работы транзистора только при больших изменениях напряжения и тока

- реал хар-ки имеют наклон и не эквидистантные. Хар-ки для ОЭ и для ОБ разные:

про внутр ООС: при увел-и Uк, толщина колл перехода увел, толщина Б уменьш => рекомб уменьш => Iрек уменьш => Iб уменьш.

В моделях для передачи ~ сигналов нужно учесть ОС.

- лин модели все малосигнальные => соответсвуют режиму передачи ~ сигн через Т при заданном неизменном статич режиме. Их две:

1) 4хп (в H-пар-рах см Билет №10),

2) физ экв схема (н-р для ОБ):

- все ёмкости на опред частотах устранят p-n переходы и ничего не будет усиливаться

- процесс переноса заряда через Б инерционный, т.е. коэф передачи описывается: H₂₁(p)=h₂₁₀/(1+p_h21) – част завис-й.