электроника шпоры по вопросам 2006 (1075558), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

8. Переход металл-полупроводник.

9. ВАХ р-n-перехода и перехода металл-полупроводник.

10. Ширина и емкость электронно-дырочного перехода.

11. Эквивалентная схема р-п-перехода.

12. Переходные процессы в p-n-переходе.

13. Основные виды диодов и технологии их производства.

14. Выпрямительные диоды.

15. Стабилитроны и стабисторы.

16. Высокочастотные и импульсные диоды.

17. Диоды с накоплением заряда.

18. Туннельные и обращенные диоды.

19. Диоды сверхвысокочастотные.

20. Устройство, конструктивно-технологические особенности, схемы включения биполяр­ных транзисторов.

21. Режимы работы биполярных транзисторов, статические параметры, физические процессы.

22. Модель Эберса - Молла.

23. Статические характеристики в схеме с общим эмиттером.

24. Устройство и основные виды полевых транзисторов. Полевые транзисторы с управляющим переходом.

25. Устройство и основные виды полевых транзисторов. Полевые транзисторы с изолированным затвором.

ВОПРОС 16

высокочастотные диоды предназначены для детектирования колебаний высокой частоты и используются в радиоприемной, телевизионной и другой аппаратуре.

Они могут быть точечными, дифф-ными, сплавными или иметь мезаструктуру.

Рис 31 конструкция ВЧ диода. 1 – внешние выводы; 2 – кристалл; 3 – стеклянный корпус; 4 – вольфрамовый электрод

Рис 32 а) эквивалентная схема p-n перехода; б) ВАХ точечного германиевого диода

Эквивалентная схема кроме сопротивления перехода и емкости перехода содержит сопротивление растекания. Его величина определяется геометрическими размерами и конфигурацией точечного перехода. Если предположить, что контакт имеет полусферическую форму, то величина сопротивления растекания приближенно может быть определена: , где - удельное объемное сопротивление полупроводника; - радиус закругления контакта .

Барьерная емкость точечных диодов не превышает 1пФ, их рабочая частота достигает 150МГц.

Высокочастотные кремниевые диоды в конструктивном отношении не отличаются от германиевых. ВАХ кремниевых микросплавных диодов близки к теоретическим, если эксплуатация диодов соответствует паспортным режимам.

Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для работы в устройствах импульсной техники. Особенностью их работы является значительное проявление эффектов накопления и рассеивания носителей при больших уровнях мощность переключающего сигнала.

Переходы импульсных диодов изготавливаются такими же методами, как и высокочастотные.

Рис 33 конструкция импульсных диодов. 1 – кристаллодержатель; 2 – стеклянный корпус; 3 – коваровая трубка; 4 – внешние выводы; 5 – контактная пружина; 6 – кристалл; 7 – припой.

Основные параметры высокочастотных и импульсных диодов

1. постоянное прямое напряжение при заданном прямом токе

2. максимальная величина обратного тока при максимальной величине обратного напряжения

3. емкость диода при заданной величине обратного напряжения

4. время восстановления обратного сопротивления

5. постоянное и импульсное обратные напряжения

6. средний выпрямленный ток

7. импульсный прямой ток

8. частота без снижения параметров, соответствующих паспортному режиму

9. диапазоны рабочих температур.

ВОПРОС 22

Связи между токами и напряжениями в транзисторе для 4-х режимов включения хорошо согласуются с удобной и понятной математической моделью Эберса-Молла, основанной на эквивалентной схеме, состоящей

Из двух диодов (эмиттерного и коллекторного), включенных встречно, и двух источников тока, отображающих взаимодействие этих диодов

Рис 45 эквивалентная нелинейная модель Эберса-Молла для БТ

где Iэбк и Iкбк - обратные токи эмиттерного и коллекторного переходов, измеряемые при коротком замыкании соответствующей остающейся части схемы.

С учетом (39) и (40) соотношение (38) преобразуется следующим образом:

В вычислительных методах анализа транзисторных схем с помощью ЭВМ широкое распространение получила нелинейная модель транзистора Гуммеля-Пуна, которая основывается на решении инт-ных соотношений для зарядов и связывает внешние электрические характеристики с зарядом в базе транзисторной структуры. Это очень точная модель, объясняющая многие физические эффекты, но для ее описания требуется большое число параметров, так для анализа в широком частотном диапазоне необходимо 25 параметров.

Последовательное упрощение модели Гуммеля-Пуна в конце концов приводит к модели Эберса-Молла.

ВОПРОС 17

Существенное значение при использовании диодов в импульсном режиме в быстродействующих схемах имеет время восстановления обратного сопротивления. Изготовление p-n переходов методом диффузии примеси значительно улучшает tвосст. В этом случае распределение концентрации примесей полупроводников будет неравномерно (рис 34а). полупроводниковые диоды, построенные по заданному принципу, называются диодами с накоплением заряда (ДНЗ).

Наличие градиентов концентрации носителей близи границы p-n переходов вызывает встречное диффузионное и дрейфовое движение потоков носителей в пограничных с p-n переходом областях полупроводниковой структуры. В результате чего возникает состояние равновесия с определенной напряженностью электрического поля

Прямое напряжение, поданное на диод, создает инжекцию дырок из р-области в n-базу диода. Однако, из-за наличия внутреннего тормозящего поля в базе, дырки не проникают вглубь области базы, а оказываются «прижатыми» непосредственно к границе перехода встроенным электрическим полем с напряженностью Е (18). При обратном напряжении «прижатые » встроенным полем к границе перехода накопленные дырки намного быстрее экстрагируются p-n переходом, чем при отсутствии внутреннего поля, и создают большой обратный ток, величина которого характеризуется сопротивлением нагрузки. При этом время восстановления уменьшается в 30-50 раз. Время жизни неравновесных носителей в базе делается достаточно большим, чтобы удержать заряд, накопленный за время действия импульса прямой полярности. Это явление позволяет формировать импульсы с очень короткими задними фронтами.

Рис 34 а) распределение примесей в базе; б) переходный процесс при прохождении импульсного синапса в ДНЗ

К импульсным ДНЗ применяют такие же требования как и к обычным – минимальная величина сопротивления и базы и малая емкость p-n перехода.

Эффектом резкого восстановления обратного сопротивлении обладают в той или степени все полупроводниковые диоды, у которых переход получен методом диффузии примеси. Например диоды В312, 1А401А и ряд других.

Еще большим быстродействием по сравнению с ДНЗ обладают диоды Шотки.

Диоды Шотки

Диоды Шотки – это полупроводниковые приборы, построенные на основе структуры металл-полупроводник. Такой электрический переход обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-n перехода). К ним относятся:

1. понижение падения напряжения при прямом включении

2. высокий ток утечки

3. очень маленький заряд обратного восстановления

последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным p-n переходом, у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей. То есть они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной емкостью. В диодах Шотки предельная частота значительно выше обычных диодов. Изготавливают диоды Шотки обычно на основе кремния или арсенида галлия, реже на основе германия.

ВОПРОС 18

Туннельным диодом называют полупроводниковый диод, изготовленный на основе сильнолегированного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на ВАХ участка с отрицательным дифф-ным сопротивлением.

Использование полупроводников с очень высокой концентрацией примесей уменьшает ширину p-n перехода приблизительно на 2 порядка по сравнению с обычными диодами. Поэтому электроны, имеющие энергии, меньшие, чем высота энергетического барьера, тунеллируют сквозь этот тонкий барьер без изменения своей энергии.

Для существования туннельных переходов необходимо выполнение следующих условий:

1. наличие тонкого барьера, при котором квадрат амплитуды волновой функции электрона (вероятность тунеллирования) = 1

2. напряженность электрического поля должна достигать 3..5 кВ/см

3. для электрона, находящегося по одну сторону барьера, должен существовать вакантный уровень по другую сторону барьера с энергией этого электрона.

Рис 35 эквивалентная схема туннельного диода

Кроме емкости перехода и его сопротивления схема содержит сопротивление потерь (rs) и индуктивность выводов (Ls). Индуктивность является паразитным элементом схемы и ограничивает верхний частотный диапазон также как и емкость перехода. Обычно индуктивность составляет величину порядка , а емкость С=5…50пФ. Величина сопротивления потерь от десятых долей Ома до единиц Ома.

Туннельный механизм прохождения тока через переход обладает очень малой инерционностью, поскольку создание тока в нем не связано с накоплением неравновесного заряда, ток создается только основными носителями. Предельная резистивная частота может быть найдена:

резонансная частота:

Разработка конструкции туннельных диодов требует выполнения условия: .

Для этого индуктивность выводов должна быть по возможности минимальной.

Рис 36 корпус туннельного диода

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)