шпора_электроника 2.0 (1075553), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Как известно прямой ток диода создается основными, а обратный – не основными носит. зарядов. Концентрац. основных носит. заряда на несколько порядков превышает концентр. не основных. Этим и обусловлены вентельные свойства р-n – перехода, а значит и диода.

Аналитич. Выражения ВАХ.

Прямая ветвь:

I_а=I_s(e^U/φт-1)

Обратная ветвь:

I_в=-I_s

I_s=S*I_др - обратный ток.

U – напряжение приклад. к диоду.

φ_т – тепловой потенциал.

Виды пробоя р-n – перехода.

На обратную ветвь ВАХ реального диода оказыв. влияние ток утечки через поверхность, р-n – перехода и генерация носит. заряда, которая является причиной возможного пробоя р-n – перехода. Ток утечки сказывается на незначит. Изменении наклона обратной ветви ВАХ (участок 1-2). Влияние генерации носителей заряда сказывается при повышеных обрат. напряж. при р-n – переходе. И сказ. На изменении линейности ВАХ р-n – перехода (участ.2-3), а затем резком возрастании тока через р-n – переход (уч.3-5).

В зависимости от причин, вызвавших появлен. дополн. носит. зарядов в р-n – переходе различают: 1) электрич. и 2) тепловой пробой. Электр. пробой может быть лавинным или тунельным. Лавин. пробой обусловлен лавинным размножением носителей зарядов в р-n – переходе в результате ударной ионизации быстрыми электронами.

Тунельный пробой вызван непосредственным отрывом валентных электронов от атомов кристалич. решетки под действием сильного внешнего электр. поля.

Лавинный и тунельные пробои сопровождаются появлением почти вертикального участка (3-4) на обратной ветви ВАХ диода. Причиной этого заключается в том, что небольшое повышение напряжения (обратного) на р-n – переходе вызывает интенсивную генерацию носителей заряда при тунельном и лавинном пробоях.Оба вида этих пробоев являются обратимыми процессами.

Тепловой пробой возникает за счет интенсивной термогенерации носит. заряда при недопустимом повышении t⁰. процесс развивается лавинообразно и в виду неоднородности р-n – перехода носит локальный характер.

Тепловой пробой может произойти и при перегреве всего р-n – перехода.

Емкости р-n – перехода.

Различают 2 вида емкостей в р-n – переходе: 1)барьерное и 2)дифузионное. Барьерное (или зарядная) характер. Сосредоточением по обе стороны от границы р-n – перехода объемных зарядов, создаваемых ионами примеси. Физич. аналогом барьерной емкости может служить емкость плоского конденсатора: С=Є₀ЄS/d. Барьерная емкость увелич. при уменьшении ширены р-n – перехода т.е. при приложении прямого напряжения.

Дифузионная емкость обусловл. Изменением сумарных неравновесных зарядов создаваемых еще не рекомбенирующими дырками и эл. справа и слева от р-n – перехода.

Дифуз. емкость имеет место только при приложении прямого напряжения. Дифуз. емкость намного больше барьерной. При приложении прямого напряжения учитывается дифуз. емкость, а барьерная в виду ее гораздо меньшей велич. не учитывается. При приложении обратного напряжения дифуз. емкость отсутствует и поэтому учитывается только барьерная емкость. Приборы, в которых используется зависимость емкости от приложенного обратного напряжения назыв. – варикап.

Барьерные и дифузн. Емкости в следствии необходимости перезарадки отрицательно сказывается на свойствах р-n – перехода при высоких рабочих частотах.

Разновидности ПП диодов.

1) импульсный (высокочастотные)

импульсные диоды хар-ся малой площадью р-n – перехода, а также малой ширеной “р” и “n” –обл. по обе стороны от перехода. Эти меры применимы для снижения барьерной и дифуз. емкостей, что позволит повысить рабочие частоты диода.

2) диоды Шотки.

У диода Шотки применяется соединение металла с ПП, для получения перехода обладающего вентильными свойствами.

На схемах:

3)опорный диод

В ПП-вых стабилитронах используется свойства нызначительно изменять обратное напряжение на р-n – переходе при электр. пробое (уч. 3-4) – рабочий участок стабилитрона. На схемах:

ПП транзисторы

Транзистор с общей базой

Транзистор – трехслойный ПП прибор имеющий 2 р-n – перехода.

По функциональным назначениям: для увеличения сигнала (аналогичен 3-х электр. лампы).

Потенциал базы – высокоомный.

Рабочий режим транзистора: один из р-n – переходов должен быть смещен в прямом направлении а 2 – в обратном, в зависимости от того какой из них в прямом, а какой в обр. различают схемы: с общей базой, с общим эмиттером, с общим коллектором.

На практике в прямом направлении смещает только лишь эмиттерный переход, коллектор. переход смещается в обратном направлении.

В первый момент при приложен. Прямого напряжения к эмиттер. р-n – переходе в базовом слое устанавлив. Равновесная концентрация носителей заряда (база-эмитер нейтральной)

Базовый ток предназначен для скомпенсирования неосновных носит. заряда, накапливающихся в базе.

Ток эмиттерный создаваемый эл.

Движение неосновных носителей зарядов из базовой обл. в коллекторную, под действие электрич. поля на обратном смещенном р-n – переходе наз. – экстракция.

Коэф. инжекции:

γ =I_эп/I_э – показыв. на какую часть от эмиторного тока составляет его электрон. составляющ. Чем ближе к 1 тем более качественный прибор.

I_kn=I_эп-I_бп+I_к0

I_kn – тепловой ток вызванный дрейфом не основных носит. зарядов через коллекторный переход при прилож. обратного напряжения.

Коэф. переноса: δ= I_кп/I_эп - показ. какая часть составл. коллектр. тока формируется єлектрон. составл. ємиттерного тока.

I_эп = I_кп +I_бп

Чем ближе δ к единице тем более качественнее прибор.

Для увеличения δ необходимо уменьшить коэф. базы, что позволит уменьшить число атомп.-рекомбинаций базовой обл.

Коэф. передачи тока транзист. включ. по схеме с ОБ

I_э=I_эр+I_эn≈I_эn (I_эр->0)

I_к=I_kn+I_k=αI_э+I_к0

I_б=I_бn+I_эр-I_к0=I_бn-I_k0

т.к.

І_эn=І_kn+І_бn => І_kn=І_э-І_бn

α = (І_э-І_бn)/ І_э => I_б=(1-α) І_э - I_k0

чтобы создать коллект. ток нужно создать – эмит. ток.

Исходи из формулы следует, что выходной ток I_к управл. входным током (I_э), в этом и заключается управляющие свойства транзистора.

Биполярный транзистор является токовым прибором.

Выходные статические характеристики:

І_k=δ(U_кб) при U_эб=const

I_э1> I_э2 > I_э3

I –обл. силоной зависимости тока от Б.

II – обл. линейной зависим. (является рабочей обл.)

III – пробой коллекторного перехода.

Участок 2 характеристики хар-ся практически полной линейностью, незначит. подъем характеристики объясняется эфектом модуляции базы, а так же ростом тока I_к0 при увеличении U_кб.

Эфект модуляции базы представляет собой уменьшение ширены базового слоя при увелич. Ширены коллекторного слоя, при этом число актов рекомбинации уменшении и росте I_к.

Номер схемы с общим эмитером, базой и коллектором определяется выводом транзистора, общим для входных и выходных цепей

Входные характеристики в схеме с общей базой

Входные характеристики транзистора подобны прямой ветви ВАХ p-n-перехода. Смещение входной характеристики при наличии напряжения у коллектора, базы обусловлено эффектом модуляции базы.

Основные расчетные коэфициенты и параметры схемы с общей базой:

1. Коэфициент усиления по току. Пердставляет собой отношение амплитуд или действительных значений выходного и входного переменного тока, т.е. переменных сооставляющих токов коллектора и эммитора:

K_i=Im_вых/Im_вх=I_кm/I_mэ K_i<α

1. Статический коэфициент передачи тока

α=ΔI_к/ΔI_э

1. Коэфициент усиления по напряжению. Представляет собой отношение амплитуд или действующих значений выходных и входных переменных напряжений:

К_u=Um_вых/Um_вх=Um_кб/Um_эб≈10..100

4) Коэфициент усиления помощности представляет собой отношение выходной мощности к входной, каждоя из которых определяется 1/2 произведения амплитуд соответствующих напряжений и токов:

K_p=P_вых/P_вх=(0.5*Um_вых*Im_вых)/(0.5*Um_вх*Im_вх)

1. Входное сопротивление

R_вх=Um_вх/Im_вх Rвх_α=Um_эб/Im_эб≈1..10

1. Фазовый сдвиг между переменными составляющими наряжений на входе и выходе

Недостатки схемы с общей базой:

1 - низкий коэфициент усиления по току, а следовательно низкий коэфициент

усиления по мощности

2 – низкое входное спротивление

3 – невозможность использования 1-го источника питания, так как иточник

питания входной и выходной цепи подключены к общей базе различными полюсами

Достоинства схемы с общей базой:

1 – высокая термо стабильность (α-термостабильность)

2 – каскад с общей базой вносит при усилении значительно мньше искажений,

чем другие схемы

Схема включения транзистора с общим эммитэром

Рис.3

Iэ=Iк+Iб

Iк=αIэ+Iк_о=> Iб+Iэ(1-α)-Iк_о

Iк=αIк=αIб+(Uкб/r_к(б))+Iк_о

Iк=(α/(1-α))Iб+Uкэ/((1-α)r _к(б))+Iк_о/(1-α)

Β=α/(1-α) => коэфициент передачи тока в схеме с общим эммитером

В схеме с общим эммитером коэфициент усиления по току значительно выше коэфициента усиления по току в схеме с общей базой. Это обуславливает более шырокое применение в схеме с общим эммитером. Как недостаток отметим, что в схеме с общим эммитером усиливается роль обратного тока коллеторного перехода (Iк_о). При определенных условиях (разрыв базовой цепи) Iк_о может достигать большого значения, тем самым вызвав перегрев коллекторного перехода, который может привести выход транзистора из строя.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)