14-04-2020-ЭЛЕКТРОННАЯ-ТЕХНИКА-МОСКАТОВ (1171925), страница 3
Текст из файла (страница 3)
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+IПРIT.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 399выпрямительныеД401 499 ВЧдиоды 501 599импульсныеIV – 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.
Основой плоскостных и точечных диодов является кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой транзистора. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержателем. Для плоскостного диода на базу накладывается материал акцепторной примеси и ввакуумной печи при высокой температуре (порядка 500 °С) происходит диффузия акцепторной примеси в базу диода, в результате чего образуется область p-типа проводимости иp-n переход большой плоскости (отсюда название).Вывод от p-области называется анодом, а вывод от n-области – катодом (смотрите рисунок28).Е. А. Москатов. Стр. 18Аакцепторнаяприм ес ьбазаPк рис таллод ерж ательnКР ис. 28Большая плоскость p-n перехода плоскостных диодов позволяет им работать при большихпрямых токах, но за счёт большой барьерной ёмкости они будут низкочастотными.Точечные диоды.базаIАкр исталлодержательnКР ис.
29К базе точечного диода подводят вольфрамовую проволоку, легированную атомами акцепторной примеси, и через неё пропускают импульсы тока силой до 1А. В точке разогрева атомы акцепторной примеси переходят в базу, образуя p-область (смотрите рисунок 30).В оль ф рамов ая иглаОбласть p-типаОбласть n-типаPnР ис. 30Получается p-n переход очень малой площади. За счёт этого точечные диоды будут высокочастотными, но могут работать лишь на малых прямых токах (десятки миллиампер).Микросплавные диоды.Е.
А. Москатов. Стр. 19Их получают путём сплавления микрокристаллов полупроводников p- и n- типа проводимости. По своему характеру микросплавные диоды будут плоскостные, а по своим параметрам –точечные.3) Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов.ВАХ идеальногоp-n переходаIпрВАХ реальногоp-n переходаАUобрUаUпрIобрРис. 31Вольтамперная характеристика реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехода: сказывается влияние сопротивления базы.
После точки А вольтамперная характеристикабудет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьерполностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, таккак за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда.IпрmaxIпрIпрUэл.проб. Uобр max UобрUобрI'прUпрU'пр Uпр UпрmaxIобр. maxIобрРис. 32Максимально допустимый прямой ток Iпр.max.Прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе Uпр.max.Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max = (⅔ ÷ ¾) ∙ Uэл.проб.Обратный ток при максимально допустимом обратном напряжении Iобр.max.Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратномUnp.Uoбнапряжениях: RсT .пр ; RсT .обр .Inp.Ioб .Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
