Чем отличаются: проводник, диэлектрик, изолятор, полупроводник.
101 Чем отличаются: проводник, диэлектрик, изолятор, полупроводник.(та же фигня!)
Диэлектрик, проводник и полупроводник имеют различия лишь в ширине запрещённой зоны. Зона, которая образуется из внешних валентных уровней, называется валентной или заполненной зоной. Также имеется зона проводимости, которая расположена выше валентной. Эти две зоны разделены запрещённой зоной, т. е. зоной, в которой не может находиться ни один электрон. Диэлектрики имеют широкую запрещённую зону. При температуре абсолютного нуля электронов в зоне проводимости не имеется, но при комнатной температуре в ней уже будет некоторое количество электронов, выбитых из валентной зоны за счёт тепловой энергии. В проводниках зона проводимости и валентная зона перекрываются поэтому при 0 имеется достаточно большое количество электронов проводимости. Полупроводники имеют небольшие запрещённые зоны, и их электропроводность сильно зависит от внешних факторов.
Изоляторы представляют собой конструкции, применяемые для обеспечения электрической изоляции и механической связи частей электротехнических устройств, находящихся под разными электрическими потенциалами. Изоляторы состоят из диэлектрика и металлической арматуры, с помощью которой осуществляется крепление изоляторов и токоведущих частей в аппаратурах, на опорах ВЛ и в других электротехнических устройствах.
102. В какую сторону проводит полупроводниковый материал.
102. В какую сторону проводит полупроводниковый материал.
Зона, которая образуется из внешних валентных уровней , называется валентной или заполненной зоной. Также имеется зона проводимости , которая расположена выше валентной. Эти две зоны разделены запрещённой зоной, т. е. зоной, в которой не может находиться ни один электрон. Полупроводники имеют небольшие запрещённые зоны, и их электропроводность сильно зависит от внешних факторов.
В идеально чистом кристалле при температуре абсолютного нуля валентная зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости пуста. При положении электрического поля к кристаллу тока не будет. В этом случае кристалл представляет собой идеальный изолятор. При увеличении температуры часть электронов приобретает достаточную энергию, чтобы преодолеть запрещённую зону и перейти на более высокие энергетические уровни- в зону проводимости. При таком энергетическом состоянии электроны уже могут свободно двигаться, так как они освободились от влияния ядер покинутых атомов. Под действием электрического поля электроны, имеющие энергию зоны проводимости направленно двигаются по кристаллу создавая электрический ток. При увеличении температуры растёт число электронов в зоне проводимости т.е. увеличивается электропроводность.
103. Вольтамперные характеристики: диода, стабилитрона, транзистора.
103. Вольтамперные характеристики: диода, стабилитрона, транзистора.
А) Диод
Б) Стабилитрон
В) Транзистор
104. Магнитоуправляемый диод. Фотодиод. Принцип работы. Особенности
Принцип действия фотодиода
Полупроводниковый фотодиод — это полупроводниковый диод обратный ток которого зависит от освещенности.
Обычно в качестве фотодиода используют полупроводниковые диоды с р-п переходом, который смещен в обратном направлении внешним источником питания. При поглощении квантов света в р-n переходе или в прилегающих к нему областях образуются новые носители заряда. Неосновные носители заряда, возникшие в областях, прилегающих к р-п переходу на расстоянии, не превышающем диффузионной длины, диффундируют в р-п переход и проходя через него под действием электрического поля. То есть обратный ток при освещении возрастает. Поглощение квантов непосредственно в р-п переходе приводит к аналогичным результатам. Величина, на которую возрастает обратный ток, называется фототоком.
Характеристики фотодиодов
Свойства фотодиода можно охарактеризовать следующими характеристиками:
Вольт-амперная характеристика фотодиода представляет собой зависимость светового тока при неизменном световом потоке и темнового тока 1т от напряжения.
Световая характеристика фотодиода обусловлена зависимостью фототока от освещенности. При увеличении освещенности фототок возрастает.
Спектральная характеристика фотодиода — это зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод. Она определяется для больших длин волн шириной запрещенной зоны, а при малых длинах волн большим показателем поглощения и увеличения влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда с уменьшением длины волны квантов света. То есть коротковолновая граница чувствительности зависит от толщины базы и от скорости поверхностной рекомбинации. Положение максимума в спектральной характеристике фотодиода сильно зависит от степени роста коэффициента поглощения.
Постоянная времени — это время, в течение которого фото- ток фотодиода изменяется после освещения или после затемнения фотодиода в е раз (63%) по отношению к установившемуся значению.
Темновое сопротивление — сопротивление фотодиода в отсутствие освещения.
Интегральная чувствительность определяется формулой:
где 1ф — фототок, Ф — освещенность.
Инерционность
Существует три физических фактора, влияющих на инерционность:
1. Время диффузии или дрейфа неравновесных носителей через базу т;
2. Время пролета через р-n переход т,;
3. Время перезарядки барьерной емкости р-п перехода, характеризующееся постоянной времени RC6ap.
Толщина р-п перехода, зависящая от обратного напряжения и концентрации примесей в базе, обычно меньше 5 мкм, а значит, т, — 0,1 не. RC6ap определяется барьерной емкостью р-п перехода, зависящей от напряжения и сопротивления базы фотодиода при малом сопротивлении нагрузки во внешней цепи. Величина RC6ap обычно составляет нескольких наносекунд.
Р
асчет
КПД фотодиода и мощности
КПД вычисляется по формуле:
где Росв — мощность освещенности; I — сила тока;
U — напряжение на фотодиоде.
Расчет мощности фотодиода иллюстрирует рис. 2.12 и таблица 2.1.
Рис. 2.12. Зависимость мощности фотодиода от напряжения и силы тока
Максимальная мощность фотодиода соответствует максимальной площади данного прямоугольника.