10. Переходы Шоттки.

Переход Шоттки –это контакт между ПП и металлом. Они являются гетеропереходом. Гетеропереходы- контакты между в-вами с различной шириной запрещенной зоны. Переходы Шоттки бывают выпрямляющими и невыпрямляющими. Выпрямляющие хорошо проводят ток только в одном направлении, невыпрямляющие в обоих. Вероятность выхода электронов из одного в-ва в другое зависит от работы выхода.(рис)

Авыхн<Авыхр, то частицам легче выйти из металла, чем из ПП. Происходит диф.электронов. Диффузии дырок не будет. Электроны рекомбенируют с дырками, образуется ОПЗ контакт получается выпрямляющим. Для того, чтобы открыть этот переход нужно к р области приложить +, а к n области -.

Авыхр<Авыхн- контакт получается невыпрямляющий. Выпрямляющие контакты используются в диодах Шоттки. Они имеют относительно большое быстродействие. Поскольку в них отсутствует диффузия дырок, а электроны подвижнее дырок. Невыпрямляющие контакты используются для присоединения проводов к ПП приборам, также они назыв.омическими.

11. Диоды. Понятие и классификация.

ПП диод – электропреобразовательный прибор имеющий один переход и 2 вывода.

Классификация:1)по назначению: выпрямительные, Стабилитроны, Варикапы, Туннельные диоды, Обращенные диоды, Светодиоды, фодиоды, Оптопары, СВЧ диоды: детекторные, смесительные, переключательные, параметрические, умножительные, генераторные:диоды Ганна, Лавинно-пролетные диоды. 2)По мощности: маломощные <3Вт, среднемощные от 3 до 10Вт, высокомощные свыше 10Вт. 3)По частоте: СВЧ, ВЧ(свыше 30МГц), НЧ(до 3МГц), ср.частоты(от 3 до 30МГц)

4)По конструкции: точечные (это площадь перехода намного меньше толщины ОПЗ. Маломощные. Работают на ВЧ и СВЧ) и плоскостные(это площадь перехода намного больше толщины ОПЗ. Работают на ср.и высоких мощностях и НЧ). 5)По технологии изгот.: Сплавные(резкий p-n переход. Применяют на ВЧ), диффузионные(изготавливаются по средствам диффузии внутрь ПП проводника атомов примеси. Имеют плавный p-n переход), эпитаксиальные(эпитаксия-это наращивание крист.решетки. Резкий p-n переход).

Маркировка диодов: 1) Вещество: К-кремний, Г-германий, А-арсенит галлия, И-индий. 2) Д-выпрям.диод, С-стабилитрон, В-варикап, И-тунельный или обращенный диод, Л-светодиод, А-СВЧ, Ц-выпрямит.столбы или блоки. 3) характеристика по мощности и частоте: 1-маломощный, 2- ср.мощности, 3-высокой мощности..9- импульсные диоды. 4) номер конструкторской разработки. 5) группа по параметрам.

12. Выпрямительные диоды и стабилитроны.

Выпрямительные диоды – это диод , принцип работы которого основан на односторонней проводимости р-н перехода.

К подклассу выпрямительных также относятся импульсные диоды.

Без конденсатора на выходе остается только положительная полуволна Uвх. Такое напряж.назыв. выпрямлением. Если подключить конденсатор, то за счет его заряда и разряда U на вых.станет почти прямым (в зависимости от емкости кон-ра). Параметры: 1) статические пар-ры: определяются при постоянном токе. Uпр при Iпр; Iобр при Uобр. 2) Динамические параметры: 1. Iпрср при Uпрср прямой. 2. Iвырср при Uвыпср выпрямлены. 3. Iобрср при Uобрср обратный. 4. Сд-емкость диода. 5. r диф- диференциальное сопротивление. . 3) Придельно-допустимые параметры: Iпрмах, Iпрсрмах, Iвыпсрмах, Uобр, Рмах-максим.допустимая рассеиваемая мощность.

Стабилитрон – это диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое р-n переходе.

Основные параметры: 1) Uст - напряж. стабилизации. 2) Iстмин-мин.ток стабилизации мин U и I при, которых возникает устойчивый лавинный пробой. 3) Iстмах-максим.ток стабилизации ток выше которого есть риск теплового пробоя. 4) Дифференциальное сопротивление 5) ТКН- температурный коэф.стабилизации напряж.

Стабилитроны применяют в стабилизаторах напряжения, которые поддерживают постоянные U на нагрузке в случае колебания Uвх.

(Рис) Стабилитроны работают на прямом участке ВАХ, а стабилитроны наоборот. Если Uвх увеличится, то сопротивление стабилитрона сильно уменьшится, что увеличит ток стабилизации Iст и ток Iо. Ток на нагрузке Iн остается прежним, поэтому Uвых не изменится, оно всегда будет равно Uст.

13. Варикапы, туннельные и обращённые диоды.

Варикапы- это диод, принцип работы которых основан на использовании барьезной емкости р-n перехода.

Основные параметры: 1) ;

2) ; 3) ;

4)диапазон перекрытия емкостей ;

5) ; 6) Добротность .

Резонансная частота: .

Туннельный диод-это диод, принцип работы которого основан на туннельном пробое р-n перехода. Параметры: ; 2) граничная частота ; 3) резонансная частота fо на ней х=0; 4)резистивная частота fR на ней R=0;5) Сд.

Туннельные диоды применяются для восполнения потерь энергии в колебательном контуре. Колебания в колебательных контурах имеют св-ва затухать, но если подключить туннельный диод, то энергия в контуре будет восполняться. Если диод работает на участке отриц.диференциального сопротивления, то чем меньше на нем напряжения, тем больше будет ток.

Обращенный диод-это диод, у которого прямой ток мал, а обратный велик. Изготавливаются из ПП с огромной концентрацией примесей, но меньше, чем в вырожденных.

В прямом включении туннельный эффект не возникает, но диод имеет большую ОПЗ, поэтому характеристика сдвинута вправо. В обратном включении происходит туннельный эффект и ток большой. Такие диоды применяются на высоких частотах и СВЧ.

14. СВЧ диоды.

1)Детекторные диоды. Предназначены для детектирования сигналов СВЧ. Детектирование – это выделение из модклированных сигналов ВЧ низкочастотных сигналов в которые в них заложены. 2)Сместительные диоды. Используются в супергетерогенных приемниках для преобразования СВЧ сигналов в сигналы промежуточной частоты. Принцип работы этих диодов основан на нелинейности ВАХ. (рис) Из-за нелинейности ВАХ сигналы от fc и от fr смешиваются, получается сложный сигнал со множеством гармоник. Колебательный контур LC из всех гармоник выделяет только гармоники НЧ.

3)Переключательные диоды.Принцип его работы основан на разности сопротивлений в прямом и обратном включении. Используются для комутации СВЧ сигналов. (рис) Если сигнал необходимо передать в канал N1, то VD1 включается в обратном направлении, а VD2 в прямом. Переключательные диоды имеют стуктуру –p i n-. Это позволяет увеличить мах.обратное напряжение, при той же площади р-n перехода. 4)Лавинно-пролетный диод(ЛПД). Принцип основан на лавинном пробое. К ЛПД подводится постоянное обратное напряжение и переменное напряжение СВЧ. Из-за инерционности р-n перехода ток остает по фазе от напряжения. Поэтому в некоторые промежутки времени ЛПД имеют отриц.диференциальные сопрот. Что позволяет компенсировать затухпние в колебательном контуре. 5) Диоды Ганна. Их делают из арсенита галлия. Они не имеют р-n перехода. Арсенит галлия имеет 2 зоны проводимости, верхнюю и нижнюю долину. При низкой напряженности поля электроны находятся в нижней домене и имеют высокую скорость. С увеличением напряженности электроны переходят в верхнюю домену. Их скорость снижается и сопротивление этого участка увеличивается. Такой участок называется домена. Домены обычно образуются возле неоднородности кристаллической решетки. Там будет находиться катод. Напряженность поля внутри домена выше, чем в основной решетке. Поэтому домен передвигается от катода к аноду. У анода он исчезает и вновь появляется у катода. Так как домен перемещается периодически, то периодически изменяется сопротивл.напряжения подаваемое на диод Ганна и преобраз.в переменное СВЧ. Его частота зависит от размеров кристалла. –Генераторы шума основаны на лавинном пробое, при малых обр.токах(до 10мкА) при малых токах лавинный пробой то возникает, то исчезает. Ток изменяется беспорядочно, на выходе выделяется сигнал, имеющий широкий спектр – шум. Используются для исследования усилителей.

15.Транзисторы. Понятие. Классификация. Режимы работы. Схемы включения.

Тр-р- электропреобразовательный прибор, предназначенный для усиления сигнала по ток, напряжению, мощности, для преобразования сигналов и коммутации эл.цепей. Классификация: 1. По способу переноса носителей заряда: биполярные(управляются током), полевые (униполярные) (управляются эл.полем). В биполярных перемещаются и электроны и дырки, а в полевых либо те, либо те. 2. По мощности: маломощные <0,3Вт, среднеймощности от 0,3…1,5 Вт, высокой мощности >1,5 Вт. 3. По частоте: НЧ <3МГц, срЧ от 3…..до 30МГц, ВЧ> 30МГц. 4. По кол-ву р-n переходов: однопереходные, двухпереходные, многопереходные. 5.По хар-ру распределения примесей в базе: дрейфовые(концентрация не равномерна) 6.Маркеровка: Т-биполярный, П-полевой.(схема)

Концентрация примесей в эммиторе больше, чем в коллекторе. База – самая тонкая область коллекторный переход больше эммиторного.

Режимы работы биполярных тр-ров: 1.активный:ЭБ – открыт, КБ-закрыт.

2.Насыщения: ЭБ-открыт, КБ-открыт.

3.отсечки: ЭБ-закрыт, КБ-закрыт.

4.Инверсный: ЭБ-закрыт, КБ-открыт.

Принцип работы:Активный режим. В этом режиме ЭБ переход открыт, КБ открыт. Так как ЭБ открыт, то через него течет прямой диффузионный ток, имеющий две составляющие: электронную Iэn и дырочную Iэр. Iэn замыкается во вх.цепи и в образовании вых.тока не участвуют. Iэр переходит в базу. В базе развлетвляется по двум направления; большая часть идет в коллектор, образуя Iкр, меньшая-рекомбинирует в базе, что вызывает приток электронов от базы и Iбрек. Чтобы дырочная составляющая была очень большой, в эмитор добавляют большое кол-во примесей. Чтобы ток базы был как можно меньше, а ток коллектора, как можно больше, базу делают тонкой, а коллекторный переход большим. Также для этого в дрейфовых тр-рах концентрацию примесей в базе делают не равномерной. Коллекторный переход закрыт, поэтому через него течет лишь небольшой тепловой ток(дрейфовый). Он поражден не основными носителями зарядов, поэтому очень мал КБО-тепловой ток, он явл.паразитным.