Электротехника Касаткин (967630), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Такой контакт обладает односторонней проводимостью. Электрические переходы такого типа называются барьерами Шатки по имени исследовавшего их ученого. 103. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ В полупроводниковых диодах используется свойство р-л перехода, а также других электрических переходов хорошо проводить электрический ток в одном направлении и пчохо — в противоположном. Зги токи и соответствующие им напряжения между вьаодами диода назьеаются прямым и обратным токами, прямым и обратным налряясениями.
По способу изготовления различают сплавные диоды, диоды с диффузионной базой и точечные диоды. В диодах двух первых типов переход получается методами славления пластин р- и и-типов илн диффузии в исходную полупроводниковую шюстнну примесных атомов. При этом р.л переход создается на значительной шющади (до 1000 ммт ) . В точечных диодах плошадь перехода меньше 0,1 мм~. Онн применяются главнмм образом в аппаратуре сверхвысоких частот при значении прямого тока 10 — 20 мА, По функциональному назначения~ полупроводниковые диоды делятся на выпрямительные, импульснью, стабнлитроны, фотодиоды, свето- излучающие диоды и т.
д. Выпрямительные диоды предназначены пля преобразования перемен. ного тока в постоянный н выполняются по сплавной или диффузионной технологии. На рис. 10.!! приведены условное изображение выпрямнтелыюго диода и его типовая вольт.амперная характеристика, Прямой ток диода направлен от анодного А к катодному Кат. выводу. Натру. зочную способность выпрямительного диода определяют: допустимый прямой ток ! и соответствующее ему прямое напряжение П, доил н$ъ' 743 Дио О Радиои!ор а) д') Рис. !О.!2 Рис, !О.!! пустнмое обратное напряжение () б н соответствующий ему обратный обр тОК 1 б , ДО УетНМаЯ МОШПОСТЬ Р ССЕЯННЯ Р ас Н ДОПУСтИМаЯ ТЕМПЕ- обр' рас и ратура окружаиицей среды (до 50 'С для гермапневых н до 140 С для кремниевых диодов), Вследствие большой плошади р-и перехода допустимая мощность рассеяння выпрямнтельных диодов малой мощности с естественным охлажденнем (рнс, 10.12, е) достигает 1 Вт прн значениях прямого тока до 1 А.
Такие диоды часто применяются в цепях автоматики н в приборостроении. У выпрямнтельных диодов большой мощности (рнс. 10.12,6) с радиаторами н искусственным охлаждением (воздушным нлн водяным) допустимая мощность рассеяния достигает 10 кВт прн значениях допустимых прямого тока до 1000 А н обратного напряжения до 1500 В. Импульсные диоды предназначены для работы в цепях формнровання нмнульсов напряжения н тока. Стбилигрояы, называемые также опорпымн диодами, про!Отазначены для стабилизации напряжения.
В этих диодах используется явление неразрушающего электрического пробоя (лавинного пробоя) р-л перехода прн определенных значениях обратного напряжения (! б =(и обр иро (рнс. 10.13, е), На рнс. 10.13, б приведена простейшая схема стабинлн- Рис. !О.! 3 затора напряжения на приемнике с сопротивлением нагрузки г . При и' изьюненни напряжения между входными выводамн стабилизатора У „> 1з„б (г„+ г) (г„напряжение между выходными выводами У т У изменяется незначительно.
аых проб тоук виполярныв трянзисторы База Келлелтер р- тип п-тип Змиттер и-тип Риа !О.!4 Работа биполярных транзисторов основана на явлениях взаимодействия двух близко расположенных р-и переходов. Различают плоскост. ные и точечные биполярные транзисторы, Переходы в точечных бипо.
лярных транзисторах имеют малую плошадь и аналогичны по конструкции переходам в точечных диодах, Такие транзисторы не получили существенного распространения. Плоскостной биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру типа и-р-и !рис. 10,!4) и типа р-и-р. На рис. 10Л5, и и б даны условные изображения этих транзисторов, Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движе. нием носителей зарядов обоих знаков 1свободных дырок и электронов) . Средний слой биполярного транзистора называется базой В, один крайний слой — коллектором К„а другой крайний гной — эмиггером Э.
Каждый слой имеет вывод, при помощи которого транзистор включается в цепь. В зависимости от полярности напряжения между выводами биполярного транзистора он работает в различных режимах. Различают четыре режима работы биполярного транзистора: 1) активный режим, в котором переход змиттер — база включен в прямом направлении, а переход коллектор-база — в обрапюм; 2) инверсный режим, в котором переход эмиттер — база включен в обратном направлении, а переход коллектор-база — в прямом; 3) режим отсечки, в котором оба перехода включены в обратном направлении; 4) режим насыщения, в котором оба перехода включены в прямом направлении. В схемах, в которых транзистор применяется для усиления сигналов, основным является его активный режим работы.
При подключении положительного полюса источника постоянной ЗДС Еэ =-Уэв к базе потенциальный барьер р-л перехода (и-р-и транзистор иа рис. 10.14) между базой и змиттером понижается. Свободные электроны днффунднруют (инжектируются) из эмиттсра в базу, образуя ток Р в цепи эмиттеоа, Если между коллектором и базой включен источник постоянной ЭДС Е = Укв отрицательным полюсом к базе, то увеличивается потенциальный барьер р-и перехода между базой и коллектором Большая часть электронов, инжектированных иэ эмнттера в базу, втягивается сильным электрическим полем с напряженностью йкв этого р-и перехода, образуя ток 1 в цели коллектора.
Заметим, что электрическое поле в переходе коллектор — база существует и при разомкнутой ветви с источником ЭДС Е, (см. рис. 10.4). Поэтому ток коллектора от значения напряжения У > 0 зависит мало. Незначительная часть свободных электронов, ннжектнрованных нз эмнттера в базу, образует ток У в цепи базы. В рассмотренном случае база является общим электродом входной и выходной цепей.
Такая схема включения биполярного транзистора называется схемой с общей базой (ОБ). Для усиления сигнала применяются также схемы включения биполярных транзисторов с общим коллектором (ОК) и общим змитгером (ОЭ) . Последнюю рассмотрим более подробно, так как она наиболее распространена (рис.
10.1б) . Работу биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ, определяют статическими коллекторами У (У~ Э) с „„(рис. 10.17,а) и базовыми Г (Гвэ) „„ (рис. 10.!7, б) характеристиками. Область рабочих режимов транзистора на его коллекториых характеристиках ограничена максимально допустимыми значениями тока и-р-и р-и-р Ог Рис.
!О.!5 Рис. !О.! б „, напряжения 17 . и мощности рассеяния Р Кииах' КЭтах раси!ах (7кэгк а также нелинейными искажениями нри малых значениях тока коллектора. Рассматривая транзистор с ОЭ как нелинейный трехполюсник, включенный в цепь на рис. 6,12, опишем аналогично (65) его работу в режиме малого сигнала системой линейных уравнений: "БЭ ="~~'Б + йии"КЭ! к йти!Б 7иттпкэ (10.4а) ( б4б) где — параметры биполярнщо транзистора, которые можно рассчитать ло заданным статическим характеристикам. Их типовые значения находят- Хх,иА ~хааа !00 ,икА Е00 г0 !0 и„, „ихи,а а) — — — — Рис.
!ОЛ7 Б ! са Рис. 10.18 247 о17БЭ Ьи! = ~~Б ГикЭ=со и йтк и.,= «~ а1Б 17кэ ~Б = """ (1!Э б) 37, !!и т 0(икэ 1 сопи! ся в пределах 6~э = 2 1О '+2 10; (10.6) йтэ = 10 ' + 10 ~ См. Ьш = !от + 104 Ом; й„= го+гоо; Пренебрегая значением параметра и, т, получаем аналогично рис. 6.13 схему замещения биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ (рис, 10.18), в режиме малых сигналов, где й,, =г„„и 1/Ьээ = г„ входное и выходное сопротивления, йз, ! — источник тока, управляе. Б мый током базы 1„.
Последнее обстоятельство позволяет считать, что биполярный транзистор представляет собой прибор, управляемый током. Основное достоинство биполярных транзисторов — высокое быстро. действие при достаточно больших токах коллектора, Наличие внешних теплоотводов позволяет работать биполярным транзисторам при мощности рассеяния до 50 Вт и токах цо !О А. Основной недостаток — относительно небольшие сопротивление входной цепи биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ (1 — ! 0 кОм), и плотность размещения прн производство интегральных микросхем. то.в. пОлеВые тРАнзистОРы и,„(х) =--Е,—.,( У 24а Различают полевые транзисторы с управляющим р-и переходом и на основе конструкции металл — диэлектрик — полупроводник или МЛП-транзисторы. А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
