1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 79
Текст из файла (страница 79)
§ 14-2), располагаю щ иеся вблизидна зоны проводимости. И злучателы ш е переходы м еж ду этимиуровнями и акцепторными уровнями кад м и я сопровождаю тсяизлучением красного света (А, « 0,7 мкм), а переходы м еж ду донорными и акцепторными уровнями — излучением зеленого света(к « 0,55 мкм). В спектре этого материала наблю дается такж емаксимум в области инфракрасного и злучени я (А, « 0,9 мкм),■соответствующий межзонным переходам.Электронно-дырочные переходы в кр и стал л ах полупроводников д л я светодиодов изготавливаю т методом диффузии примесейв монокристалл либо методом сплавления.Одна из возможных конструкций светодиода показана нарис.
14-23, а. Линза, в основании которой размещ ен монокристаллполупроводника с р -п переходом, обеспечивает формированиедиаграммы направленности излучения с шириной ± 2 0 °.Возбуждение полупроводникового кр и стал ла осущ ествляетсяза счёт инжекции неосновных носителей через р - п переход подвоздействием прямого напряж ения, источник которого подключается к переходу.Светодиод может содержать такж е несколько люминесцирующих кристаллов, расположение которых обеспечивает, например,световую знаковую индикацию (рис.
14-23, б).Светодиоды обладают высокой стабильностью, низким потреблением мощности, значительным сроком сл уж б ы и миниатюрнымигабаритами. В связи с этими достоинствами они н аходят широкоеприменение в качестве световых индикаторов в микроэлектронике,а такж е в оптоэлектронике — направлении радиоэлектроники, основанном на сочетании электрических и оптических средств обработки информации. Методы и устройства оптоэлектроники изучаются в курсе «М икроэлектроника».Глава п я т н а д ц а т а яРАЗЛИЧНЫ Е ПОЛУПРОВОДНИКОВЫ Е ПРИБО РЫ15-1.
ПРИБОРЫ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМСОПРОТИВЛЕНИЕМОпределение. Приборами с отрицательным дифференциальным сопротивлением называют такие устройства, вольт-амперная характеристика которых содержит участок, отличающийся падением тока при увеличении напряжения (рис. 15-1), или, наоборот, падением н ап ряж ения при росте тока(рпс. 15-2). Первые — это приборы, управляемые напряжением, так как у нихток явл яется однозначной функцией напряжения; обратная зависимостьI] — / (I) неоднозначна.
Такие приборы иногда называют приборами с N-06разной характеристикой или приборами Л^-типа. Вторые — это приборы,управляемые током. Д ля них напряжение однозначно определяется величиной тока, а функция I — ц> (Щ неоднозначна. Эти приборы иногда называютприборами с в-образной характеристикой или приборами 5-типа,8VиРис. 15-1. Вольт-амперн ая характеристика прибора с отрицательнымдифференциальным сопротивлением (Р^-образн ая).Рпс. 15-2. Вольт-амперная характеристика приборов с отрицательнойдифференциальной проводимостью(Б-образная).К числу приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлениемотносится р яд полупроводниковых приборов с одним, двумя и более р-ппереходами, а такж е некоторые приборы, принцип работы которых основанна объемных эффектах.
Некоторые из них (однопереходный тр ан зи стор ,т и р и с т о р , туннельны й.диод) рассматриваются в этой главе; другие приборы(лавинно-пролетный диод, диод Ган н а), используемые главным образом вдиапазоне сверхвысоких частот, изучаются в курсе «Электронные приборыСВЧ и квантовые приборы».15-2. ОДНОПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫОпределение. Однопереходный тр ан зи сто р — полупроводниковый прибор, содержащий один электронно-дырочный переход, имеющий два выводабазы и предназначенный Для работы в режиме переключения.Устройство однопероходпого планарного транзистора, выполненногометодом локальной диффузии, показано на рис.
15-3, а. Базой прибора служиткристалл и-кремния. С помощью кольцеобразных областей л+-кремния иметаллических невыирямлиющих контактов к этим областям осуществленыдва вывода базы . Эмиттером служит кольцеобразная область р-кремния.На границе этой области с базой образуется электронно-дырочный переход.Рассмотрим работу этого прибора на его модели, эквивалентной структуретранзистора при сечении кристалла по диаметру кольцеобразных электродов.Схема вклю чения такой модели показана на рис. 15-3, б.Под воздействием напряжения и Б электроны движутся к выводу Б 2 ивдоль базы течет ток /Б> создающий падение напряжения на ее объемнбм сопротивлении. Предположим, что падение напряжения на части базы междуплоскостью А и выводом Ь\ равно Д£/Б.
Это напряжение, приложенное плюсом к р-п переходу, создает на переходе обратное смещение. Если напряжение Е/ущ меньше напряжения Д{/Б, то переход включен в обратном направлении и через него течет ток — / э = /0бр, обязанный движению неосновныхносителей зар яд а . С увеличением напряжения {/0Б1 ток — /э будет оставатьсянеизменным до тех пор, пока будет соблюдаться условие ?7ЭБ1 < А С7В (участок 1 на вольт-амперной характеристике прибора, рис.
15-3, в). К огда н апряжение £/эб1 превысит А?7б , переход окажется включенным в прямомнаправлении и потечет ток /э навстречу току /0бр- Вследствие инжекцпп неосновных носителей в базу, ее объемное сопротнвлеиие уменьшится, снизитсянапряжение ДС/Б, прямое напряжение на переходе увеличится и возрастетток /э . Это приведет к дальнейшему .уменьшению напряжения Д?7В и т. д.Рост тока /д сопровождается снижением напряжения между эмиттером и выводом Б 1 вследствие снижения величины объемного сопротивления базы научастке между плоскостью А и выводом Б г. На вольт-амперной характеристике появляется участок 2 (рис.
15-3, в) с отрицательным дифференциальнымсопротивлением. Дальнейший рост тока /э соответствует вольт-амперной х ар актеристике р-п перехода, находящегося под прямым напряжением (участок 3).Рис. 15-3. Устройство однопереходного транзистора (а), его схемавключения (б) и вольт-амперная характеристика (в).Если увеличить напряжение 17в , то вольт-амперная характеристикасместится вправо, так к ак при этом увеличатся ток /Б и напряжение Д и Б ,а переход сместится в прямом направлении при большем напряжении [/дБ (.Участок 3 вольт-амперной характеристики соответствует о т к р ы т о м усостоянию: напряжение на приборе мало и через прибор течет значительный ток.
Удерживающий то к /УД — минимальный ток, необходимый дляподдержания прибора в открытом состоянии — служит параметром транзистора в ятом режиме.Закры тому состоянию прибора соответствует участок 1 : ток через прибормал, а напряжение между его электродами велико.Переключение транзистора, т. е. переход его из закрытого состоянияв открытое, происходит при условии £/ЭБ1 = £/Вкл- Значение тока при этомнапряжении служит параметром прибора и называется т о к о м включения/вкл. В точке характеристики и о т = и т!Л дифференциальное сопротивлениеприбора гДНф = ¿ и э т Ш э = 0. Н а участке 2 дифференциальное сопротивление прибора отрицательно.15-3. ТИРИСТОРЫОпределение.
Тиристором называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с тремя или более р-п переходами, в вольт-ампернойхарактеристике которого имеется участок отрицательного дифференциального сопротивления и который используется для переключения.Тиристор, имеющий два вывода, называют диодным т и р и с т о р о м илидинистором, а тиристор с тремя выводами — триодны м т и р и с т о р о м и л итри н и стором .Устройство. Один из возможных вариантов устройства тиристора показан на рис. 15-4, а его схематическое изображение, распределение примесей в областях прибора, изготовленного методами сплавления и диффузии, а такж е энергетическая диаграмма в состояпии равновесия —на рис. 15-5, а —в.Одна из крайних областей — т а, в которую втекает ток из внешнейцепи, называется анодом; д р у гая крайняя область — к атодом . СредниеР ис. 15-4.
Устройство триодного тиристора.1 — область Ри 2 —область п,;3 — область Рг\ 4 —область и,;5 — кристаллодержатель; в —металлический вывод катода;7 — вывод анода; 8 — выводуправляющего электрода.Рис. 15-5. Схематическое изображение тиристора (а); распределение примесей в тиристоре (б); егоэнергетическая диаграмма в состоянии равновесия (в).области обычно называют базами. В трподном тиристоре одна из баз используется для управления работой прибора и носит наименование управляющегоэлек тр о д а. Обозначим электронно-дырочные переходы в тиристоре символами# 1, Я 2 и Д я (рис.
15-5, а) и рассмотрим физические процессы в диодном тиристоре.Принцип работы' диодного тиристора (дпнистора). Предположим, чтом еж ду анодом и катодом дпнистора приложено небольшое напряжение и ,создаваемое батареей, включенной, какэто показано на рис. 15-6. В этом случае переходы П1 и П3 находятся подпрямым напряжением, а переход Пг —под обратным. В результате нарушенияравновесия на переходе П1 развиваетсяКатодАнодинжекция дырок из областив область щ. Диффундируя в этой области,Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
