Напівпровідникові діоди

Напівпровідниковим діодом наз. напівпровідниковий прилад з од­ним p-n- переходом та двома виводами, в якому використовуються влас­тивості переходу.

Класифікація та умовні позначення /графічні/ діодів подана на мал.

Випрямляючий напівпровідниковий діод - напівпровідниковий діод , призначений для випрямлення зміного струму .

Напівпровідниковий стабілітрон - напівпровідниковий діод , напруга на якому в області електричного пробою слабо залежить від струму і який служить для стабілізації і напруги .

Тунельний діод - напівпровідниковий діод на основі виродженого напівпровідника , в якому тунельний ефект призводить до появи вольт-амперній характеристиках при прямій напрузі дільниці з від”ємною диференціальною електричною провідністю .

Обернений діод – діод на основі напівпровідника з критичною концентрацією домі шків , в якому електрична провідність при зворотній напрузі внаслідок тунельного ефекту значно більша , ніж при прямій напрузі .

Варикап - напівпровідниковий діод , в якому використовується залежність ємності (р-n) – переходу від зворотної напруги і який призначений для використання в якості елемента з електрично керованою ємністю .

В фотодіоді в результаті освітлення (р-n) перехода підвищується зворотній струм . В напівпровідниковому фотоелементі при освітленні (р-n) переходу виникає зворотня напруга . В світло діоді в режимі прямого струму в зоні (р-n) переходу виникає видиме та інфрачервоне випромінювання .

Магнітодіод - напівпровідниковий діод , в якому використовується зміна вольт-амперної характеристики під дією магнітного поля .

Тензодіод - напівпровідниковий діод , в якому використовується зміна вольт-амперної характеристики під дією механічних деформацій .

Транзистори

Транзистор (transfer resistor - перетворювач опору) - це напівпровідниковий прилад, що має три та більше зовнішніх виводів, призначений для підсилення або генерації електричних сигналів, а також для кому­тації електричних кіл.

Статичні вольт-амперні характеристики транзистора

Розрізняють чотири види статичних ВАХ транзистора: вихідні I_вих=f(U_вих), I_вх=const керуючі (характеристики прямої передачі) I_вих=f(I_вх), U_вих=const вхідні I_вх=f(U_вх), U_вих=const і перехідні (характеристики зворотньої передачі) U_вх=f(U_вих), I_вх=const , з яких тільки дві є незалежними. Тому на практиці використовують вихідні та вхідні ВАХ.

Транзистор вмикається в електричне коло таким чином, що один з його електродів є вхідним, другий - вихідним, а третій загальним відносно входу та виходу. В залежності від цього розрізняють три способи ввімкнення транзисторів:

із загальною базою (ЗБ), із загальній емітером (ЗЕ) та із загальним колектором (ЗК). При будь-якому способі ввімкнення в коло вхідного електроду вмикають джерело вхідного сигналу, а в коло вихідного електрода - навантаження.

При ввімкненні транзистора за схемою ЗБ статичні ВАХ описуються залежностями

I_к=f(U_к)│I_е=const (1)

I_е=f(U_е)│U_е=const (2)

Криві сім'ї вихідних ВАХ(мал.2а), що визначаються із залежності(1), практично паралельні осі наруг. Наявність невеликого нахилу поясню­ється впливом ефекту Ерлі. В області напруг, що наближуються до нап­руг електричного пробою, спостерігається зростання колекторного струму, який обумовлюється збільшенням коефіцієнт лавинного розмноження носіїв-М. Вихідні ВАХ в першому квадранті описуються рівнянням:

I_к=α I_е+ I_к+ U_к/r_к (3)

де r_k - опір колекторного р-n-переходу; α-коефіцієнт передачі струму емітера, М-коефіцієнт лавинного розмноження носіїв заряду в колек­торному р-n-переході; γ -коефіцієнт інжекції емітерного p-n-переходу

Статичні ВАХ транзистора:

а),б) – вихідні та вхідні схеми ЗБ.

- коефіцієнт переносу носіїв заряду, який показує, яка частина інжектованих емітерним р-n - переходом носіїв заряду досягає колекторного р-n -переходу, тобто коеф. характеризує зменшення кількості носіїв заряду pа рахунок рекомбінації в базовій області.

Величина менше одиниці ,т. я. звичайно <1, < 1 , М1 5). Однак при колекторних напругах, що наближуються до напруги лавинного пробою колекторного р-n -переходу, значення коеф. М перевищує одинцю.

Якщо виконується нерівність , то коеф. стає більше одиниці.

Статичні ВАХ транзистора:

а),б) – вихідні та вхідні схеми ЗЕ.

При ввімкненні транзистора за схемою ЗЕ, статичні ВАХ описуються залежностями

; (4)

; (5)

Рівняння для вихідних ВАХ схеми ЗЕ можна отримати із (3), якщо замінити струм емітера струмом бази, який шукається із співвідношен­ня

:

(6)

Рівняння (6) можна привести до вигляду, аналогічному (3)

, (7)

де ; ; – коеф. передачі струму бази.

Якщо в рівняннях (3) та (7) знехтувати третім доданком, то мінімальне значення колекторного струму отримується при (для схеми ЗЕ) або (для схеми ЗЕ). Отже, транзистор в схемі ЗЕ, у відмінності від схеми ЗБ, керується від'ємним вхідним струмом в діапазоні від 0 до - На практиці часто нехту­ють другим і третіми доданками рівнянь (3) та (7) і використо­вують більш прості наближені вирази або .

ВАХ схеми ЗК дуже схожі до ВАХ схеми із ЗЕ, оскільки в обох схемах вхідним є струм бази, а вихідні струми ( або ) відрізняються незначно. Тому в довідниках ВАХ схеми ЗК не приводяться. Для практич­них розрахунків замість них використовуються вихідні ВАХ схеми ЗЕ, замінюючи струм колектора на струм емітера. Вхідні ВАХ схеми ЗК спів­падають за формою із вхідними ВАХ, схеми ЗЕ, але зсунуті вздовж осі напруг праворуч на величину спаду напруги на колекторному р-n – переході.