Electronic_technician[1] (Шпоры по Созинову), страница 3

е. при уменьшении обратного напряженияp-n переход восстанавливает свойство односторонней проводимости. Если обратное напряжение не уменьшить, то полупроводник сильно нагреется за счёт теплового действия тока и p-nпереход сгорает. Такое явление называется тепловым пробоем p-n перехода.

Тепловой пробойнеобратим.Переход Шоттки1) Образование перехода Шоттки2) Прямое и обратное включение диодов Шоттки1) Образование перехода Шоттки. Переход Шоттки возникает на границе раздела металла и полупроводника n-типа, причём металл должен иметь работу выхода электронабольшую, чем полупроводник.А м>А n.прМ---------++++-Ешn+Eвн+Р ис. 22При контакте двух материалов с разной работой выхода электронов электрон проходит из материала с меньшей работой выхода в материал с большей работой выхода, и ни при какихусловиях - наоборот. Электроны из приграничного слоя полупроводника переходят в металл, ана их месте остаются некомпенсированные положительные заряды ионов донорной примеси.В металле большое количество свободных электронов, и, следовательно, на границе металлполупроводник возникает электрическое поле и потенциальный барьер.

Возникшее поле будеттормозящим для электронов полупроводника и будет отбрасывать их от границы раздела. Граница раздела металла и полупроводника со слоем положительных зарядов ионов донорнойпримеси называется переходом Шоттки (открыт в 1934 году).2) Прямое и обратное включение диодов Шоттки.Если приложить внешнее напряжение плюсом на металл, а минусом на полупроводник,возникает внешнее электрическое поле, направленное навстречу полю перехода Шоттки.Это внешнее поле компенсирует поле перехода Шоттки и будет являться ускоряющим дляэлектронов полупроводника. Электроны будут переходить из полупроводника в металл,образуя сравнительно большой прямой ток.

Такое включение называется прямым.При подаче минуса на металл, а плюса на полупроводник возникает внешнее электрическое поле, сонаправленное с полем перехода Шоттки. Оба этих поля будут тормозящимидля электронов полупроводника, и будут отбрасывать их от границы раздела. Оба этихполя будут ускоряющими для электронов металла, но они через границу раздела не пройдут, так как у металла больше работа выхода электрона. Такое включение перехода Шоттки называется обратным.Обратный ток через переход Шоттки будет полностью отсутствовать, так как в металле не существует неосновных носителей зарядов.Достоинства перехода Шоттки:- отсутствие обратного тока;- переход Шоттки может работать на СВЧ;- высокое быстродействие при переключении из прямого состояния в обратное и наоборот.Е. А.

Москатов. Стр. 14Недостаток – стоимость. В качестве металла обычно применяют золото.Некоторые эффекты полупроводника1)2)3)1)Тоннельный эффектЭффект ГанаЭффект ХоллаТоннельный эффект. Тоннельный эффект (открыт в 1958 году в Японии) проявляется наp-n переходе в вырожденных полупроводниках.Вырожденный полупроводник – это полупроводник с очень высокой концентрацией донорной или акцепторной примеси. (Концентрация – 1024 атомов примеси на 1 куб. см. полупроводника).В вырожденных полупроводниках очень тонкий p-n переход: его ширина составляет сотыедоли микрона, а напряжённость внутреннего поля p-n перехода составляет Ep-n ≈ 108 B/м, чтообеспечивает очень высокий потенциальный барьер.

Основные носители заряда не могутпреодолеть этот потенциальный барьер, но за счёт малой его ширины как бы механическипробивают в нём тоннели, через которые проходят другие носители зарядов.Следовательно, свойство односторонней проводимости на p-n переходе при тоннельном эффекте отсутствует, а ток через p-n переход будет иметь три составляющие:I = Iт.пр. – Iт.обр. + Iпр.,где Iт.пр. – прямой тоннельный ток, за счёт прохождения зарядов через тоннели при прямомвключении;Iт.обр. – обратный тоннельный ток, тот же самый, что и прямой, но при обратном включении;Iпр. – прямой ток проводимости.

Вызван носителями заряда, преодолевающими потенциальный барьер при относительно высоком прямом напряжении.Вольтамперная характеристика p-n перехода при тоннельном эффекте будет иметь вид, изображённый на рисунке 23.IIAАIT.ПP+I ПРIT.ПPВIBIПP0I T.OБPUAUB UРис.

23На участке АВ прямой тоннельный ток уменьшается за счёт снижения потенциального барьера и в точке В он становится равным нулю, а ток проводимости незначительно возрастает. Засчёт этого общий ток на участке АВ уменьшается. Особенностью тоннельного эффекта является то, что на участке АВ характеристики имеет место отрицательное динамическое сопротивление.U Uв  UаRi IIв  IаЕ. А. Москатов. Стр.

15Тоннельный эффект применяется в тоннельных диодах, которые используются в схемах генераторов гармонических колебаний и как маломощные бесконтактные переключающие устройства.2) Эффект ГанаЭффект Гана проявляется в полупроводниках n-типа проводимости в сильных электрическихполях.IBADCOEпорEкрEРис. 24Участок ОА – линейный участок, на котором соблюдается закон Ома. Участок АВ – при сравнительно больших напряжённостях электрического поля уменьшается подвижность электронов (показывает, как легко электроны проходят сквозь кристаллическую решётку проводника)за счёт увеличения амплитуд колебания атомов в узлах кристаллической решётки.

И за счётэтого рост тока замедляется. Участок ВС – сильное уменьшение подвижности электронов, чтоприводит к уменьшению тока. Участок CD – при очень больших напряжённостях значительноувеличивается генерация носителей зарядов и, хотя подвижность электронов уменьшается, токвозрастает за счёт увеличения количества зарядов.Сущность эффекта Гана состоит в том, что если в полупроводнике создать напряжённостьэлектрического поля, большую Екр, но меньшую Епор, т. е. на участке ВС характеристики, тов полупроводнике возникнут электрические колебания сверхвысокой частоты (СВЧ).Эффект Гана применяется в диодах Гана, которые используются как маломощные генераторыСВЧ.3) Эффект ХоллаЭффект Холла проявляется в полупроводниках n-типа проводимости с протекающими черезних токами и помещёнными в магнитное поле.-N+I+F--ExSРис.

25На движущиеся электроны в полупроводнике будет действовать сила Лоренца F, под действием которой электроны будут отклоняться к дальнему краю пластинки (смотри рисунок 25),следовательно, там будет сгущение электронов, а около переднего края – недостаток их.Поэтому между этими краями возникнет ЭДС, которая называется ЭДС Холла.Эффект Холла применяется в магнитометрических датчиках.Е. А. Москатов.

Стр. 16Полупроводниковые приборыУстройство, классификация и основныепараметры полупроводниковых диодов1) Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов2) Конструкция полупроводниковых диодов3) Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов1) Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов. Полупроводниковым диодом называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее обычно один p-n переход и имеющее два вывода.Классификация диодов производится по следующим признакам:1] По конструкции:плоскостные диоды;точечные диоды;микросплавные диоды.2] По мощности:маломощные;средней мощности;мощные.3] По частоте:низкочастотные;высокочастотные;СВЧ.4] По функциональному назначению:выпрямительные диоды;импульсные диоды;стабилитроны;варикапы;светодиоды;тоннельные диодыи так далее.Условное обозначение диодов подразделяется на два вида:- маркировка диодов;- условное графическое обозначение (УГО) – обозначение на принципиальных электрическихсхемах.По старому ГОСТу все диоды обозначались буквой Д и цифрой, которая указывала на электрические параметры, находящиеся в справочнике.Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений:К С -156 АГ Д -507 БI IIIII IVРис.

26I – показывает материал полупроводника:Е. А. Москатов. Стр. 17Г (1) – германий; К (2) – кремний; А (3) – арсенид галлия.II – тип полупроводникового диода:Д – выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды;А – диоды СВЧ;C – стабилитроны;В – варикапы;И – туннельные диоды;Ф – фотодиоды;Л – светодиоды;Ц – выпрямительные столбы и блоки.III – три цифры – группа диодов по своим электрическим параметрам:101  399выпрямительныеД401  499 ВЧдиоды 501  599импульсныеIV – модификация диодов в данной (третьей) группе.УГО:~+~а)б)в)г)д)е)ж)з)а) Так обозначают выпрямительные, высокочастотные,СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в)варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е)светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блокиРис. 272) Конструкция полупроводниковых диодов.