Глоссарий по электронике
1. Активность атомов любого элемента при взаимодействии с другими элементами вещества определяется валентными электронами, расположенными на внешней оболочке атома и легко покидающими свою орбиту, определяя тем самым электропроводность материала.
2. Собственные или типа i (от англ. intrisinc — собственный) полупроводники характеризуются высокой чистотой полупроводника, собственная проводимость которого определяется парными носителями заряда (электрон — дырка) теплового происхождения.
3. Примесная проводимость полупроводников обусловлена наличием примесных атомов, замещающих часть основных атомов, как правило, в узлах кристаллической решетки.
4. Электронные или полупроводники n-типа характеризуются наличием донорных («отдающих» электроны) примесей, валентность которых на единицу выше (по отношению к германию и кремнию это фосфор, мышьяк и другие элементы).
5. Полупроводники с дырочной или проводимостью р-типа характеризуются наличием акцепторной («принимающей» электроны) примесью, валентность которой на единицу меньше (по отношению к германию и кремнию это алюминий, галлий, бор, индий и другие элементы).
6. Электронно-дырочный или p-n—переход — это комбинация из двух полупроводников с различными типами проводимости (p- и n-типа, рис. 1, а), которая создается с применением специальных технологий (сплавлением, диффузией и др.)
7. Электрическое поле пространственных зарядов между зонами 2 и 3 (рис. 1, а) характеризуется контактной разностью потенциалов o, определяемой соотношением концентраций основных и неосновных носителей (например, дырок и электронов для р-слоя) и температурным потенциалом Т = kT/q, где k = 1,3810–23 Дж/К — постоянная Больцмана; T — абсолютная температура; q = 1,610–19 Кл — заряд электрона (при «комнатной» температуре Т = 300 °К и Т 26 мВ). Значение o для германия составляет около 0,35 В и 0,62 В — для кремния.
8. Если к p-n—переходу подключить источник постоянного напряжения U плюсом к n-области (рис. 1, б), то в области перехода потенциальный барьер увеличится до = o + U (p-n—переход расширяется) вследствие того, что электроны n-области притягиваются (отталкиваются от перехода) к положительному зажиму источника, а дырки р-области — к отрицательному и количество пересекающих переход носителей заряда существенно уменьшается.
а) б) в)
Рис. 1. Структура р-n—перехода
9. Указанное в п. 8 включение p-n—перехода называется обратным (непроводящим), при котором неосновные носители (дырки для n-области и электроны для р-области), оказавшиеся за счет хаотического теплового движения вблизи перехода, переносятся его полем, образуя обратный ток Io , который для кремния увеличивается в два раза при увеличении температуры на каждые 10 С.
10. Если поменять полярность подключения источника (рис. 1, в), то в области перехода потенциальный барьер снижается до = o – U (p-n—переход сужается) вследствие того, что электроны n-слоя и дырки р-слоя отталкиваются в область перехода и количество пересекающих его носителей заряда существенно увеличивается.
11. Указанное в п. 10 включение p-n—перехода называется прямым (проводящим) и для этого случая его вольтамперная характеристика (ВАХ) описывается формулой:
I = Io[exp(U/nт ) – 1],
где I — ток через переход при напряжении U; Iо — обратный (тепловой) ток; n = 1…2 — поправочный коэффициент, учитывающий отклонение характеристики от идеальной (теоретической); т — температурный потенциал (см. п. 10). Приведенная формула считается основным уравнением полупроводниковой электроники.
12. Схемы включения биполярных транзисторов ОБ (общая база) — управляющим электродом является эмиттер, выходным — коллектор, база — общим для входного и выходного сигналов; ОЭ (общий эмиттер) — управляющим электродом является база, выходным — коллектор, эмиттер — общим для входа и выхода; ОК (общий коллектор или эмиттерный повторитель) — управляющим электродом является база, выходным — эмиттер, коллектор — общим для входа и выхода.
13. Поскольку выходной величиной является коллекторный ток, то отношение = Iк/Iэ < 1 называют коэффициентом усиления тока эмиттера для схемы ОБ. Так как Iэ = Iк + Iб, то для схемы ОЭ с учетом коэффициент усиления тока базы = Iк/Iб = /(1 – ). Коэффициенты и зависят от толщины базы: чем она тоньше, тем меньшее количество инжектируемых электронов (или дырок) будет в ней «застревать» (рекомбинировать) (уменьшение Iб) и тем большее их количество будет проходить к коллекторному переходу (увеличение Iк); значение = 0,999 ( = 999) было достигнуто в меза-транзисторах спустя несколько десятилетий после изобретения транзистора благодаря усовершенствованию технологии их изготовления.
14. Входная ВАХ биполярного транзистора (Iбэ = f(Uбэ)) в режиме малых сигналов практически совпадает с ВАХ прямо смещенного p-n—перехода.
15. Семейство выходных ВАХ — это зависимость коллекторного тока от коллекторного напряжения при нескольких фиксированных значениях токах базы Iб (Iк = f(Uк)Iб=const).
16. Полевые транзисторы отличаются от биполярных тем, что в них используются носители только одного типа (электроны или дырки) и основным способом их движения является дрейф в электрическом поле.
17. Полевые транзисторы с управляющим р-n—переходом отличаются от биполярных тем, что управляющий р-n—переход работает в обратно смещенном режиме, что обеспечивает высокое входное сопротивление (до 1012 Ом) и малый ток утечки (до 10–12 А).
18. МДП-транзистор — полевой транзистор с Металлическим затвором и Диэлектрической пленкой между затвором и Полупроводником р- или n-типа, проводимость которого управляется электрическим полем затвора.
19. Полевые МДП-транзисторы характеризуются повышенным входным сопротивлением (до 1015 Ом) и малым током утечки (до 10–15 А).
20. Основные характеристики полевых транзисторов крутизна характеристики — отношение приращения тока стока к приращению напряжения на затворе (до 30 мА/В), напряжение отсечки — напряжение затвор-исток, при котором ток стока минимален и пороговое напряжение — напряжение затвор-исток, при котором индуцируется (создается) канал (только для МДП-транзисторов с индуцированным каналом).
21. Типы цифровых интегральных микросхем (ИМС) средней и высокой степени интеграции: ИМС, выполненные по биполярной, КМОП- и смешанной БИ-КМОП-технологии; ИМС на Комплементарных МОП-транзисторах (комбинации из двух МОП-транзисторов с каналами разной проводимости (n- и p-типа)); отличаются высокой экономичностью и быстродействием.
22. Параметры наиболее часто используемого усилительного каскада с общим эмиттером: коэффициент усиления по напряжению равен отношению коллекторного сопротивления к эмиттерному; для выбора рабочего режима и его стабильности используется низкоомный делитель напряжения в базовой цепи и резистор — в эмиттерной; для уменьшения нелинейных искажений напряжение на коллекторе в статическом режиме (при отсутствии входного сигнала) не должен превышать половину напряжения питания коллекторной цепи.
23. Название «Операционный усилитель» произошло от математиков, которые использовали их в аналоговых вычислительных машинах в качестве основного элемента решающих блоков (интеграторов, сумматоров и т. п.).
24. Преимущества применения микроконтроллеров (МК) в системах управления: повышение технико-экономических показателей изделий (стоимость, надежность, потребляемая мощность, габаритные размеры), сокращение сроков их разработки и придания им принципиально новых потребительских качеств (расширение функциональных возможностей, модифицируемость, адаптивность и т. п.).
25. Типичная архитектура организации памяти МК — гарвардская: предполагает раздельное использование памяти программ и данных, что позволяет микропроцессору (МП) работать одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных, и тем самым увеличить производительность.
26. Критерии выбора МК: пригодность выбранного МК для решения поставленной задачи с учетом разрядности (8, 16, 32) и производительности (0,1… 200 MIPS), количества портов ввода/вывода (I/O), объема ОЗУ (RAM), ПЗУ (ROM), наличия часов реального времени; доступность: наличие МК в достаточных количествах, перспективы поставок в будущем, совместимость с МК, находящихся в стадии разработки; поддержка разработок: наличие программных (ассемблеры; компиляторы, симуляторы) и аппаратных средств поддержки (программаторы, эмуляторы, отладочные и оценочные модули); информационная поддержка: примеры применения и исходных текстов программ, квалифицированная консультация, виды связи с поставщиком и разработчиком, наличие научно-технической литературы на русском языке. edudic.ru›Энциклопедический словарь›7759