metod_15.03.04_atppp_ewb_2016 (1016587), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Индуктивные элементыК индуктивным элементам относятся катушка индуктивности, подстраиваемаякатушка индуктивности и трансформатор.Параметры катушек с постоянной и подстраиваемой индуктивностьюзадаются с помощью диалоговых окон. В установки параметров линейныхтрансформаторов (их еще называют воздушными) задаются коэффициенттрансформации n, индуктивность рассеяния Le, индуктивность первичной обмоткиLm, сопоротивления первичной Rp и вторичной Rs обмоток. При n>1трансформатор является понижающим, при n<1 – повышающим.4.7. Полупроводниковые диодыКомбинация двух полупроводниковых слоев с разным типом проводимости(p — дырочной и n — электронной) обладает выпрямляющими свойствами: она гораздо лучше пропускает ток в одном направлении, чем в другом. Полярность напряжения, соответствующая большим токам, называется прямой, а меньшим —обратной.
Обычно пользуются терминами прямое и обратное напряжение, прямой иобратный ток. Поверхность, по которой контактируют р- и n-слои, называетсяметаллургической границей, а прилегающая к ней область объемных зарядов —электронно-дырочным переходом.Электронно-дырочныепереходыклассифицируютпорезкостиметаллургической границы и соотношению удельных сопротивлений слоев.Ступенчатыми переходами (коэффициент плавности перехода M=0,5)называют переходы с идеальной границей, по одну сторону которой находятсядырки, а по другую — электроны.
Такие переходы наиболее просты для анализа ипоэтому все реальные переходы стараются, если это возможно, рассматривать какступенчатые.Плавными переходами (M=0,333) называют такие, у которых в областиметаллургической границы концентрация одного типа примеси постепенноуменьшается, а другого типа — растет. Сама металлургическая граница в этом23случае соответствует равенству концентраций примесей.
Все реальныеp-n-переходы — плавные, степень их приближения к ступенчатым зависит отградиента эффективной концентрации в районе металлургической границы.По соотношению концентраций примесей в p- и n-слоях переходы делятся насимметричные, несимметричные и односторонние. Симметричные переходы нетипичны для полупроводниковой техники. Основное распространение имеютнесимметричные переходы, у которых концентрации не одинаковы. В случае резкойасимметрии, когда концентрации примесей (а значит, и основных носителей)различаются на один-два порядка и более, переходы называют односторонними.Вольтамперная характеристика p-n-перехода описывается выражением:1= Iо[exp(U/Ut)-l],где I — ток через переход при напряжении U, Io — обратный ток,Ut — температурный потенциал перехода, равный при комнатной температуре26 мВ.Если к переходу подключить обратное напряжение, то при определенном егозначении переход пробивается.
Различают три вида пробоя: туннельный, лавинныйи тепловой. Первые два связаны с увеличением напряженности электрического поляв переходе, а третий — с увеличением рассеиваемой мощности и, соответственно,температуры.В основе туннельного пробоя лежит туннельный эффект, т.е. "просачивание"электронов сквозь тонкий потенциальный барьер перехода. В основе лавинногопробоя лежит "размножение" носителей в сильном электрическом поле,действующем в области перехода. Электрон и дырка, ускоренные полем на длинесвободного пробега, могут разорвать одну из ковалентных связей полупроводника.В результате рождается новая пара электрон-дырка, и процесс повторяется уже сучастием новых носителей.
При достаточно большой напряженности поля, когдаисходная пара носителей в среднем порождает более одной новой пары, ионизацияприобретает лавинный характер, подобно самостоятельному разряду в газе. Приэтом ток будет ограничиваться только внешним сопротивлением. Явление пробоянаходят практическое применение в стабилитронах — приборах, предназначенныхдля стабилизации напряжения.В основе теплового пробоя лежит саморазогрев перехода при протеканииобратного тока.
С ростом температуры обратные токи резко возрастают,соответственно увеличивается мощность, рассеиваемая в переходе; это вызываетдополнительный рост температуры и т.д. Как правило, тепловой пробой не имеетсамостоятельного значения: он может начаться лишь тогда, когда обратный ток ужеприобрел достаточно большую величину в результате лавинного или туннельногопробоя.Ранее (в разд. 4.4) мы уже говорили о барьерной емкости. Ее приняторазделятьнадвесоставляющие:барьернуюемкость,отражающуюперераспределение зарядов в переходе, и диффузионную емкость, отражающуюперераспределение носителей в базе.
Такое разделение в общем условно, но оноудобно на практике, поскольку соотношение обеих емкостей различно приизменении полярности приложенного напряжения. При прямом напряженииглавную роль играют избыточные заряды в базе и, соответственно, диффузионнаяемкость. При обратном напряжении избыточные заряды в базе малы и главную роль24играет барьерная емкость.
Обе емкости нелинейны: диффузионная емкость зависитот прямого тока, а барьерная — от обратного напряжения.Диалоговое окно для задания параметров диодов в EWB состоит из двуходинаковых по внешнему виду закладок, с помощью которых можно задатьследующие параметры:Saturation current Is [IS], A — обратный ток диода, по умолчанию 1014 А;Ohmic resistance rs [RS], Ом — объемное сопротивление (от десятков до десятыхдолей Ом);Zero-bias junction capacitance Cj [CJO], Ф — барьерная емкость р—п-переходапри нулевом напряжении (от единиц до десятков пФ);Junction potential vj [VJ], В — контактная разность потенциалов (0,75 В);Tranzit time т [ТТ], с — время переноса заряда;Junction grading coefficient m [M] — конструктивный параметра—п-перехода (см.формулу (4.5), в большинстве случаев m = 0,333);Revers Bias Breakdown Voltage Vbr [BV], В — максимальное обратноенапряжение, задается со знаком минус, для стабилитронов параметр ненормируется.N - коэффициент инжекции;EG - ширина запрещенной зоны, эВ;FC - коэффициент нелинейности барьерной емкости прямо смещенного перехода;BV - напряжение, В; для стабилитронов вместо этого параметра используетсяпараметр VZT - напряжение стабилизации;IBV - начальный ток пробоя при напряжении BV (положительная величина).
А;для стабилитронов вместо этого параметра используется параметр IZT - начальныйток стабилизации;XTI - температурный коэффициент тока насыщения;KF - коэффициент фликкер-шума;AF - показатель степени в формуле для фликкер-шума;TNOM - температура диода, °С.Для стабилитронов в перечень параметров включаются:Zener test current Izt [IZT], A - номинальный ток стабилизации (от единиц додесятков мА);Zener test voltage at Izt Uzt [VZT], В - напряжение стабилизации при номинальномоке стабилизации.Светодиод - специально сконструированный диод, в котором предусмотренавозможность вывода светового излучения из области перехода сквозь прозрачноеокно в корпусе.При прохождении через диод тока в прилегающих к переходу областяхполупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов —электронов и дырок. Часть освобождающейся энергии выделяется в виде квантовсвета.
В зависимости от ширины запрещенной зоны полупроводника излучениеможет иметь длину волны либо в области видимого глазом света, либо невидимогоинфракрасного излучения. Излучение переходов на основе арсенида галлия имеетдлину волны около 0,8 мкм. Переходы из карбида кремния или фосфида галлияизлучают видимый свет в диапазоне от красного до голубого цвета.
Важнейшими25параметрами светодиода являются яркость, измеряемая в нитах при определенномзначении прямого тока, и цвет свечения (или спектральный состав излучения).Для светодиода дополнительно указывается минимальный ток в прямомнаправлении Turn-on current (Ion), при превышении которого светодиодзажигается.Переключающие диоды с p—n—p—n- или n—p—n—p-структурами — этотиристоры. Тиристоры, имеющие выводы от крайних электродов, называютдинисторами, а приборы с третьим выводом (от одного из средних электродов) —тринисторами.
Кроме того, к классу тиристоров относятся симметричныединисторы (диаки), симметричные тринисторы (триаки) и достаточно редкий типдинистора — диод Шокли, в котором структура p—n—p—n организована за счетналичия в p—n-переходе ловушек, формируемых путем легирования.Для переключательных диодов можно задать значения следующихпараметров:Saturation current Is [IS], A — обратный ток динистора;Peak Off-state Current Idrm [IDRM], A — то же, но для тринистора;Switching voltage Vs [VS], В — напряжение, при котором динистор переключается воткрытое состояние;Forward Breakover voltage Vdrm [VDRM], В — то же, но для тринистора принулевом напряжении на управляющем электроде;Peak On-State Voltage Vtm [VTM], В — падение напряжения в открытомсостоянии;Forward Current at wich Vtm is measured Itm [ITM], A — ток в открытомсостоянии;Turn-off time Tg [TG], с — время переключения в закрытое состояние;Holding current Ih [IH], A — минимальный ток в открытом состоянии (если онменьше установленного, то прибор переходит в закрытое состояние);Critical rate of off-state voltage rise dv/dt [DV/DT], В/мкс — допустимая скоростьизменения напряжения на аноде тринистора, при котором он продолжает оставатьсяв закрытом состоянии (при большей скорости тринистор открывается);Zero-bias junction capacitance Cj [CJO], Ф — барьерная емкость динистора принулевом напряжении на переходе;Gate Trigger voltage Vgt [VGT], В — напряжение на управляющем электродеоткрытого тринистора;Gate Trigger current Igt [IGT], A — ток управляющего электрода;Voltage at which Igt is measured Vd [VD], В — отпирающее напряжение науправляющем электроде.4.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
