Δfдиапазончастот диода 2π/Т, разность значений частот при которых средний выпрямительный ток диода не менее заданной доли его значения частоты.
Rдиф = ΔUпр/ΔIпр·10ˉ³ (Ом)
Дифференциальное сопротивление
Можно определить дифференциальное сопротивление по имперической форме:
R ≈ e·6/Iпр (Ом)
Важным параметром диода является емкость
Су = Сдиф + Сзар
Обратное, максимально допустимое U:
Uостmax≈ 0.8 Uпробоя
0,8 – коэффициент запаса. Выбирается в соответствии с требуемой надежностью для различных классов аппаратуры.
Максимально допустимая мощность диода:
Рmax = Tnmax– to/RTnk + PTko
Tn– максимально допустимая температура P-N перехода (в справочнике)
То –окружающая среда
RTnk –тепловое сопротивление между P-N переходом и корпусом
RTko -тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой
Максимально допустимый токIпр:
Iпрmax= Pmax/Uпр
Выпрямительные диоды – полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.
Плоскостные диоды с относительно большой ? P-N перехода.
Падение напряжения на диоде при протекании Iпр должно быть минимальным.
Выпрямительные свойства диодов оцениваются с помощью коэффициента выпрямления.
Uпр = Uобр = 1вольт
К = Iпр/Iобр = Rобр/Rпр
Наиболее перспективные кремневые. Которые допускают большой перегрев и имеют низкое значение обратного тока.
Импульсные диоды – полупроводниковый диод с малой длительностью переходных процессов. Предназначены для применения в импульсных режимах работы.
Uпр имп мах Iпр имп мах
Лекция 6
Стабилитрон
Стабилитрон – полупроводниковый прибор, напряжение на котором в области электрического пробоя, при обратном смещении, слабо зависит от обратного тока в заданном им диапазоне, и который используется для стабилизации напряжения на нагрузке.
Схема включения стабилитрона, и его вольтамперная характеристика:
Для стабилизации малого напряжения (от 1 до 1,5В), используются кремневые стабилизаторы, включенные в прямом направлении.
Uст – напряжение стабилизации при протекании заданного тока стабилизации.
Iстаб max ≈ 10max/Uст
Iстаб min – определяет устойчивость пробоя стабилизации.
Rдиф – сопротивление стабилитрона. Отношение приращения напряжения стабилизации.
Rдиф = dUст/dIст ≈ ΔUст/ΔIст (Ом)
Чем меньше Rст, тем лучше осуществляется стабилизация напряжения.
Rст = Uст/Iст (Ом)
α=ΔUст/Uст · ΔТ – температурный коофицента напряжения стабилизации. Изменение напряжения стабилизации при изменении температуры окружающей среды на 1ºС при постоянном токе стабилизации.
Лекция 7
Варикап
Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного U и который предназначен в качестве элемента с управляемой емкостью.
Используемое свойство изменяет величину зарядной емкости P – N перехода в зависимости от прилежащего обратного U.
С3 = f (Uобр)
С ростом обратного напряжения емкость варикапа уменьшается, так как расширяется область пространственного заряда. Заряда P – N перехода, т.е. увеличивается его толщина.
Обращенные диоды.
Полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси в котором проводимость при обратном напряжении, вследствие туннельного эффекта, значительно больше чем при прямом напряжении.
Туннельные диоды.
Полупроводниковый диод в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольтамперной характеристике, при включении в прямом направлении, участка отрицательной дифференциальной проводимости.
Рабочим участком ВАХ туннельного диода является участок ВД, на котором диод обладает отрицательной дифференциальной проводимостью.
Iпр
Iв – ток впадины
Отношение Iпр/Iв
Uп – напряжение пика U прямое
Uв – напряжение впадины
Uр – прямое напряжение раствера
Фото и светодиоды.
Фотодиод
Полупроводниковый фотоэлектрический прибор с внутренним фотоэффектом, осуществляющий преобразование световой энергии в электрическую.
Iфд = f (Uфд)
При световом потоке Ф = 0 через диод протекает только тепловой ток Io, если Ф > 0 фототок диода возрастает пропорционально световому потоку.
Светодиод
Преобразует энергию электрического поля в нетепловое оптическое излучение – электролюминесценция.
Основные характеристики:
P = f2·Iпр
Iпр = f1·Uпр
В = f3·Iпр
Лекция 8
Биполярные транзисторы
Представляет собой транзистор – полупроводниковый прибор с 2-мя взаимодействующими переходами, усилительные свойства которого определяются 2-мя физическими явлениями:
1. Инжекция
2. Экстракция
(не основные носители заряда)
Инжекция – процесс введения носителей заряда через электронно- дырочный переход при понижении высоты потенциального барьера в область полупроводникового, где эти носители являются не основными.
Экстракция – вытягивание носителей из базы.
База – прямая проводимость, обратная.
В зависимости от характера проводимости внешних слоев, транзисторы делятся на 2 типа: прямой проводимости и обратной.
Внутренняя область монокристалла, разделяющая P – N переходы называется базой. Внутренний слой, предназначенный для инжектирования носителей в базу называется эммитором. (p – n – эммиторный)
Коллектор - внутренний слой экстрактирования носителей из базы. (p – n - коллекторный)
База – электрод управляющий. Управляет током через транзистор меняя направление между базой и эммитором. Может управлять плотностью тока экстракции.
Транзисторы классифицируются на:
Германиевые
Кремневые
Лекция 9
Рассмотрим процессы протекающие в биполярном транзисторе P – N – P
Uэб = Uкб = 0
Потенциальный барьер
Токи через переходы = 0
При наличии напряжения Uэб,Uкб (за счет источника Еэ и Ек) происходит перераспределение электрических потенциалов переходов. Создаются условия для инжектирования дырок (инжектирование из эммитора в базу, и перемещение электронов из базы в эммитор). При встречном перемещении дырок и электронов происходит их частичная рекомбинация и избыток дырок внедряется в слой базы. Образуется ток эммитора (Iэ).
В результате инжекции дырок в базу, где они являются не основными носителями, возникает перепад концентрации дырок. Что приведет их к диффузионному перемещению во всех направлениях, в том числе и к коллекторному переходу.
Перемещение не основных носителей через базу, концентрация их уменьшается, в результате рекомбинации с электронами. Поступающие в базу Еэ. Поток этих электронов образует Iб.
Толщина базы составляет 1 микрон, а коллектор больших размеров, то большая часть дырок достигает коллекторного P – N перехода, и захватывается его полем, при этом рекомбинируясь с электронами, поступающими от источника Ек. Вследствие этого протекает и Iк, замыкающий общую цепь тока.
Перенос тока из эммиторной цепи в коллекторную определяет коофицент передачи по току, и определяется: α= dIк/dIэ Uкб = const
α= 0,95 ~ 0,98
Связь между токами транзистора определяется соотношением:
Iк = αIэ
Iб = Iэ – Iк = (1 – α) ·Iэ
Особенности транзисторной схемы:
Что он усиливает мощность, напряжение смещения эммиторного перехода Uбэ = (0,2в ~ 0,5в)
Uкб = (10в ~ 100в)
Iэ ≈ Iк
Можно сделать вывод:
Рвых = IкUкб > Pвх = IэUбэ
Схемы включения биполярных транзисторов.
Схема включения определяется в зависимости от того, какой электрод является общим для входной и выходной цепи.
Различают 3 схемы включения транзистора:
ОБ (общая база)
ОЭ (общий эммитор)
ОК (общий коллектор)
Лекция 10
Статические характеристики транзисторов
Входные статические характеристики с ОБ представляют собой зависимость
Iэ = f (Uбэ) Uкб = const Uкб = 0
Характеристика полупроводникового диода включенного в прямом направлении.
При увеличении коллекторного U происходит расширение коллекторного перехода и, соответственно, реальная ширина базы уменьшается, что и объясняет смещение влево входной статической характеристики с общей базой.
