Стабилитрон. Определение, принцип действия, УГО, БЦО

1. Стабилитрон. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ, схемы применения.
Полупроводниковый диод, на обратной ветви ВАХ которого имеется участок с малым
сопротивлением.
Полупроводниковые стабилитроны, называемые иногда опорными диодами, предназначены для
стабилизации напряжений. Их работа основана на использовании явления электрического пробоя рn-перехода при включении диода в обратном направлении.
КС156А (букв. цифр. обознач. стабилитрона)
К – кремний; С – стабилитрон
1 – мощность (маломощный)
56 – 5,6 В – напряжение стабилизации
А – обозн. разницу в параметрах диода(А…Я)
Механизм пробоя может быть туннельным, лавинным или смешанным. У низковольтных
стабилитронов (с низким сопротивлением базы) более вероятен туннельный пробой. У
стабилитронов с высокоомной базой пробой носит лавинный характер.
В p - n переходе образуется большое ускоряющее поле для неосновных носителей заряда и при
обратном направлении порядка неосновных носители ускоряются в поле p - n перехода ионизируют
атомы основного вещества, которые в свою очередь ускоряются в этом же поле и ионизируют другие
атомы . При этом количество подвижных носителей резко (лавинообразно) возрастает и ток через p n переход в обратном направлении резко возрастает.
При этом напряжение на стабилитроне практически не меняется(так как при изменении входного
напряжение происходит резкое увеличение тока, которое увеличивает падение напряжения на
стабилитроне).
Основные параметры стабилитронов и их типовые значения
1. Напряжение стабилизации Ucr — падение напряжения на стабилитроне при протекании
заданного тока стабилизации.
2. Максимальный ток стабилизации /ст, тах.
3. Минимальный ток стабилизации /ст min.
4. Номинальный ток сбаилизации
5. Дифференциальное сопротивление гдиф, которое определяется при заданном значении тока
на участке пробоя
6. Температурный коэффициент напряжения стабилизации  ст — относительное изменение
напряжения стабилизации U СТ при изменении температуры окружающей среды на T .
7. емкость диода
ВАХ:
Технические параметры:
Эксплуатационные: прямое падение напряжения,
номинальное
напряжение
стабилизатора,
минимальный, максимальный и номинальный токи
стабилизации,
температурный
коэффициент
напряжения стабилизации – показывает изменение
стабилизации, вызванные изменением температуры
окружающей среды на один градус С.
Основные параметры такого стабилизатора:
Коэффициент стабилизации
Выходное сопротивление стабилизатора
2. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Определение, принцип действия,
УГО, БЦО, параметры и характеристики, ВАХ, эквивалентная схема.
Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия
перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.
Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного
знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс
униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных).
Транзисторы с управляющим p-n переходом
Полевой транзистор с управляющим p-n переходом
— это полевой транзистор, затвор которого
изолирован (то есть отделён в электрическом
отношении) от канала p-n переходом, смещённым в
обратном направлении.
Такой транзистор имеет два невыпрямляющих
контакта к области, по которой проходит
управляемый ток основных носителей заряда, и один
или два управляющих электронно-дырочных
перехода, смещённых в обратном направлении (см.
рис. 1). При изменении обратного напряжения на p-n
переходе изменяется его толщина и, следовательно,
толщина области, по которой проходит управляемый
ток основных носителей заряда. Область, толщина и
поперечное сечение которой управляется внешним
напряжением на управляющем p-n переходе и по
которой проходит управляемый ток основных
носителей, называют каналом. Электрод, из которого
в канал входят основные носители заряда, называют
истоком. Электрод, через который из канала уходят
основные носители заряда, называют стоком.
Электрод, служащий для регулирования поперечного
сечения канала, называют затвором.
Электропроводность канала может быть как n-, так и
p-типа. Поэтому по электропроводности канала
различают полевые транзисторы с n-каналом и рканалом. Все полярности напряжений смещения,
подаваемых на электроды транзисторов с n- и с p-каналом, противоположны.
Управление током стока, то есть током от внешнего относительно мощного источника питания в
цепи нагрузки, происходит при изменении обратного напряжения на p-n переходе затвора (или на
двух p-n переходах одновременно). В связи с малостью обратных токов мощность, необходимая для
управления током стока и потребляемая от источника сигнала в цепи затвора, оказывается ничтожно
малой. Поэтому полевой транзистор может обеспечить усиление электромагнитных колебании как
по мощности, так и по току и напряжению.
Вольтамперные
характеристики
полевого Эквивалентная схема полевого транзистора с
транзистора с управляющим pn переходом
управляющим pn переходом
3.Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом p-типа.
Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и характеристики, ВАХ,
эквивалентная схема.
Полевой транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом р-типа.
Полевой транзистор с изолированным затвором — это полевой транзистор, затвор которого отделён
в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Входной ток такого транзистора ≈ 10-12 ÷
10-13 А.
Пленка окисла (SiO2) обладает высокими диэлектрическими свойствами, поэтому ток затвора очень
мал. Управление током стока осуществляется током на затворе (транзистор с потенциальным
управлением).
Принцип действия:
При подаче Uзи и Uси в указанных полярностях (потенциал затвора отрицательный относительно
истока) электроны из области n под действием электрического поля отталкиваются от затвора, а
дырки поднимаются под затвор. В результате под затвором меняется тип электропроводности
полупроводника из n в p. Этот слой полупроводника индуцирован электрическим полем – канал.
По каналу под действием Uси начинается движение дырок. В результате в цепи сток-исток начинает
протекать ток.
Увеличивая напряжение на затворе можно увеличить толщину канала, уменьшить его
сопротивление. Таким образом изменяя напряжение Uси можно управлять током Iс.
Часто канал технологически встраивают под затвор.
Условное графическое обозначение полевого транзистора с
индуцированным p-каналом обогащенного типа
Условное графическое обозначение полевого транзистора с
индуцированным n-каналом обогащенного типа
Обозначение: КП941А
К – кремниевый, 9 – высок. мощн., СВЧ,
41 – номер регистрации в гос.реестре, А – различие по
параметрам
ВАХ полевого транзистора:
1
2
3
Малой мощности
4
5
6
Средней мощности
7
НЧ
8
ВЧ
9
СВЧ
Высокой мощности
4.Фотодиод. Принцип действия, УГО, БЦО, параметры и характеристики, ВАХ.
Фотодио́д — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его
фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.
Основным физическим явлением в фотодиоде является генерация пар электрон-дырка в области p-nперехода и в прилегающих к нему областях под действием излучения.
Электрическое поле p-n-перехода разделяет электроны и дырки. Неосновные носители
электричества, для которых поле является ускоряющим, выводятся этим полем за переход. Основные
носители задерживаются полем в своей области проводимости.
Генерация пар электрон-дырка приводит к увеличению обратного тока диода при наличии обратного
напряжения и к появлению напряжения между анодом и катодом при разомкнутой цепи.
Фотодиоды удобно характеризовать семейством вольт-амперных характеристик, соответствующих
различным световым потокам (световой поток измеряется в люменах, лм) или различным
освещенностям (освещенность измеряется в люксах, лк).
Пусть вначале световой поток равен нулю, тогда ВАХ
фотодиода фактически повторяет ВАХ обычного
диода. Если световой поток не равен нулю, то фотоны,
проникая в область p-n-перехода, вызывают
генерацию пар электрон-дырка. Под действием
электрического поля р-n-перехода носители электрода
движутся к электродам (дырки — к электроду слоя р,
электроны — к электроду слоя n). В результате между
электродами
возникает
напряжение,
которое
возрастает при увеличении светового потока. При
положительном напряжении анод-катод ток диода
может быть отрицательным (четвертый квадрант
характеристики). При этом прибор не потребляет, а
вырабатывает энергию.
Фотодиоды являются более быстродействующими приборами по сравнению с фоторезисторами. Они
работают на частотах 107—1010 Гц. Фотодиод часто используется в оптопарах светодиод-фотодиод.
Основные параметры:
1.Длина волны соответствует макс фото чувствительности
2. Светочувствительность
(изменение тока вызванное изменением освещенности) 3. Прямое и обратное напряжение
4.Емкость фотодиода 5.Граничная частота 6. Темновой ток
5.Импульсный диод. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ.
Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы
в импульсных цепях.
Большое влияние на характеристики p-n-перехода на высоких частотах оказывает зарядная емкость.
Ее влияние проявляется в шунтировании p-n-перехода на высоких частотах и ухудшении
выпрямляющих свойств. В импульсных диодах наличие зарядной емкости приводит к искажению
формы импульса. Поэтому импульсные диоды характеризуются как малым значением
диффузионной емкости так и малым значением зарядной емкости. Малое значение зарядной
емкости достигается уменьшением площади p-n-перехода. Поэтому основная конструктивная задача
заключается в уменьшении площади p-n-перехода.
Основные параметры импульсных диодов
1. Общая емкость диода (доли пФ—несколько пФ).
2. Максимальное импульсное прямое напряжение.
3. Максимально допустимый импульсный ток /првтах.
4. Время установления прямого напряжения диода г уст — интервал времени от момента подачи
импульса прямого тока на диод до достижения заданного значения прямого напряжения на нем —
зависит от скорости движения внутрь базы инжектированных через переход неосновных
носителей заряда, в результате которого наблюдается уменьшение ее сопротивления (доли нс - мкс).
5. Время восстановления обратного сопротивления диода —интервал времени, прошедший с
момента прохождения тока через нуль (после изменения полярности приложенного напряжения)
до момента, когда обратный ток достигнет заданного малого значения (порядка 0,1/,
где /—ток при прямом напряжении; tBOC — доли нс — доли мкс).
Наличие времени восстановления обусловлено зарядом, накопленным в базе диода при инжекции.
Для запирания диода этот заряд должен быть «ликвидирован». Это происходит за счет рекомбинаций
и обратного перехода неосновных носителей заряда в эмиттер. Последнее приводит к увеличению
обратного тока. После изменения полярности напряжения в течение некоторого времени г, обратный
ток меняется мало и ограничен только внешним сопротивлением цепи. При этом заряд неосновных
носителей, накопленных при инжекции в базе диода (концентрация р(х)), рассасывается. По
истечении времени концентрация неосновных носителей заряда на границе перехода равна
равновесной, но в глубине базы еще имеется неравновесный заряд. С этого момента обратный ток
диода уменьшается до своего статического значения. Изменение его прекратится в момент полного
рассасывания заряда, накопленного в базе.
Обозначение как выпрямительные
КД522А (букв. цифр. обознач. выпр. диода)
К – буква, указывающая полупроводниковый материал (кремний, германий, арсенид галлия)
Д – выпрямительный диод
5 – мощность(1 2 3 4 5)
22 – порядковый номер Госрегистрации разработки
А – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по параметрам) приборов,
изготовленных по единой технологии.
6.Туннельный диод. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ.
Туннельные диоды это полупроводниковые приборы, на вольт-амперной характеристике которых
имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Наличие его является
следствием проявления туннельного эффекта. В зависимости от функционального назначения
туннельные диоды условно подразделяют на усилительные, генераторные, переключательные.
Туннельный эффект: просачивание электронов сквозь потенциальный барьер, высота которого
больше. Чем энергия носителей заряда. Туннельный пробой наступает тогда, когда напряженность
электрического поля возрастает настолько, что становится возможным туннельный переход
электронов из валентной зоны полупроводника с электропроводностью одного типа в зону
проводимости
полупроводника
с
электропроводностью другого типа.
Основные параметры:
Ток пика (1 – 10 мА), напряжение пика (~ 0.2 В)
(точка 1);
Ток впадины, напряжение впадины (0.6 – 0.8 В)
(точка 2);
Ёмкость, C;
Отрицательное сопротивление;
Граничная частота;
6) f0 – резонансная частота, при которой общее
реактивное сопротивление p-n-перехода и индуктивности корпуса обращается в нуль;
7) fR - предельная резистивная частота, при которой активная составляющая полного сопротивления
последовательной цепи, состоящей из p-n-перехода и сопротивлений потерь, обращается в нуль;
8) КШ – шумовая постоянная туннельного диода, определяющая коэффициент шума диода;
9) rП – сопротивление потерь, включающее сопротивление кристалла, контактных соединений и
выводов.
Разновидностью
туннельного
диода
является
обращенный диод.
Высокая нелинейность вольт-амперной характеристики при малых напряжениях вблизи нуля
(порядка микровольт) позволяет использовать этот диод для детектирования слабых сигналов в СВЧдиапазоне.
7.Полевой транзистор с изолированным затвором. Определение, принцип действия, УГО, БЦО,
параметры и характеристики, ВАХ, эквивалентная схема.
Это полевой транзистор, затвор которого отделён в электрическом отношении от канала слоем
диэлектрика.
исток
n+
затвор
n+
М
О
П(подложка)
р
При приложении напряжения Uзи образуется электрическое поле между затвором и подложкой. Это
поле вытягивает из проводника р-типа электроны к затвору, а дырки из-под затворной области
уходят в глубь полупроводника. При этом под затвором образуется тонкий слой электронов, и
электропроводность в этом слое вместо дырочной становится электронной. Этот слой называется
каналом. Под каналом под действием напряжения Uси начинается движение электронов. В
результате цепи сток-исток начинает протекать ток. Увеличивая напряжение на затворе можно
увеличить толщину канала => R канала упадет при этом Iс возрастет.Т.о. изменяя напряжение
затвор-исток можно управлять током стока.
Линейная схема. П-схема. П-образная высокочастотная схема.
Rвх – входное сопротивление полевого транзистора (его
реальная часть)
Rвых – выходное сопротивление полевого транзистора
(его реальная часть)
Сзи, Сзс, Сси – межэлектродные ёмкости
Сзи – входная
Сси – выходная
Сзс – проходная
S0 – крутизна(мА/В) (управляет током стока от 1 до 5 мА/В)
S=(∆Ic)/(∆Uзи)=(dIc)/(dUзи)|Ucu=const
ωS – частота среза крутизны управления током стока
Низкочастотная схема без ёмкостей:
КП103А
К-кремниевый; П-полевой; 1- мощность и частотные свойства транзистора (н/ч и малой мощности);
03-порядковый номер в гос регистрации; А- различия по параметрам.
ВАХ полевого транзистора (МОП).
Проходная ВАХ
Выходные ВАХ
Ic(мА)
5
4
Uзи=+2В
3
Uзи=+1В
2
Uзи=0В
Uзи=+8В
Uзи=+7В
Uзи=-1В
1
5
10
Uзи=+6В
15
20 Ucu(В)
Основные параметры полевого транзистора.
эксплуатационные
Крутизна. Характеризует усилительные свойства полевого транзистора. Чем больше крутизна, тем
лучше.
Напряжение отсечки Uотс (тока стока) от 1 до 6 В.
ICо – начальный ток стока (напряжение на затворе = 0) от 1 до 10 мА.
Ток затвора Iз – доли микроампер (до 0,01мкА).
Граничная частота усиления fs – сотни МГц.
Межэлектродные ёмкости.
Предельно-доп.: Макс значение Iс, макс Uси, макс рассеивающая мощность.
8.Варикап. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и характеристики, ВАХ.
Ширина электронно-дырочного перехода и его емкость зависят от приложенного к нему
напряжения.
Варикап — это полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в качестве
управляемой электрические напряжением емкости.
При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и
внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого
потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь
n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n перехода, которую
можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы
области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом
расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-nперехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой
переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения
ёмкость не изменяется.
С = Сбар + Сдиф (где Сбар – барьерная ёмкость, Сдиф – диффузионная ёмкость)
Диффузионная ёмкость связана с процессами накопления и рассасывания неравновесного заряда в
базе и характеризует инерционность движения неравновесных зарядов в области базы.
Диффузионная ёмкость обусловлена тем, что увеличение напряжения
на p — n-переходе приводит к увеличению концентрации основных и
неосновных носителей, то есть к изменению заряда. Величина
диффузионной ёмкости пропорциональна току через p — n-переход.
При подаче прямого смещения значение диффузионной ёмкости может
достигать десятков тысяч пикофарад. При обратном смещении
наибольшее значение имеет барьерная ёмкость.
Основные параметры варикапов
1. Общая емкость
С„ — емкость,
измеренная между выводами варикапа
при заданном обратном напряжении
2. Коэффициент перекрытия по емкости — отношение емкостей варикапа при двух
заданных значениях обратных напряжений
3. Сопротивление потерь — суммарное активное сопротивление, включая сопротивление кристалла,
контактных соединений и выводов варикапа.
4.
Добротность — отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте
переменного сигнала к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или обратного
напряжения.
 C — отношение относительного
5. Температурный
коэффициент
емкости
(ТКЕ)
В
изменения емкости к вызывавшему его абсолютному изменению температуры окружающей
среды:  C =  C/(C  T)
В
9.Светодиод. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и характеристики, ВАХ.
Это полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него
электрического тока.
При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда — электроны и
дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного
энергетического уровня на другой).
Чтобы p-n-переход излучал свет, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна
быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при
рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый
кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения.
Чем больше прямой ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу
времени, тем больше сила света. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего
сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.
1) Прямой ток (номинальный);
2) Прямое падение напряжения;
3) Длина волны излучения;
4) время нарастания импульса излучения
5) время спада импульса излучения
В качестве индикаторов, в виде одиночных светодиодов (например индикатор включения на панели
прибора) так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например цифры на часах)
В оптоэлектронных парах –полупроводниковых приборах со светодиодом и фотодиодом(ами),
связанных между собой оптически прозрачной средой (применяется для гальванической развязки эл.
цепей)
Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях
Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения
(передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны)
АЛ307А (букв. цифр. обознач. светодиода)
10.Диод Шоттки. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и характеристики,
ВАХ.
В быстродействующих импульсных цепях широко используют диоды Шоттки, в которых переход
выполнен на основе контакта металл — полупроводник. У этих диодов не затрачивается время на
накопление и рассасывание зарядов в базе, их быстродействие зависит только от скорости процесса
перезарядки барьерной емкости. Вольт-амперная характеристика диодов Шоттки напоминает
характеристику диодов на основе р-и-переходов. Отличие состоит в том, что прямая ветвь в пределах
8 —10 декад* приложенного напряжения представляет почти идеальную экспоненциальную кривую,
а обратные токи малы (доли—десятки нА). Конструктивно диоды Шотки выполняют в виде
пластины низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с
электропроводностью того же типа. На поверхность пленки вакуумным напылением нанесен слой
металла. Основным полупроводником — материалом, используемым в диодах Шоттки, является
кремний. В качестве металлов используются молибден, нихром,
золото, а также алюминий.
Диоды Шоттки применяют в выпрямителях больших токов и в
логарифмирующих устройствах.
Вариант обозначения: MBR4015 (15В, 40А)
Достоинства
Основным преимуществом диодов Шоттки по сравнению с диодами с р-n переходом является тот
факт, что у них отсутствует явление инжекции неосновных носителей при прямом смещении, а
значит, и явления накопления и рассасывания этих носителей.
Соответственно инерционность диодов Шоттки обусловлена только барьерной емкостью контакта и
может быть сделана весьма малой путем уменьшения размеров структуры. Типичный диапазон
рабочих частот составляет 3 — 15 Ггц, а времена переключения доходят до 0,1 нс. Еще одним
преимуществом диодов Шоттки является то, что экспоненциальный характер статической вольтамперной характеристика сохраняется для них в гораздо более широком диапазоне токов, чем для
обычного р-n перехода, поскольку отсутствует модуляция сопротивления базы неосновными
носителями.
Обратные токи могут составлять всего несколько пикоампер. Обратные напряжения лежат в
пределах от 10 до 1000 В.
Недостатки
При кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо
выходит из строя.
Диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых диодов)
обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. При неудовлетворительных
условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его
катастрофическому
перегреву.
11.Полупроводниковые резисторы. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ.
Полупроводниковый резистор — полупроводниковый прибор с двумя выводами, в котором
используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения. В
полупроводниковых резисторах применяют полупроводник, равномерно легированный примесями.
В зависимости от типа примесей удаётся получить различные зависимости сопротивления от
напряжения.
Классификация и условные обозначения полупроводниковых резисторов.
Тип резисторов
Условное обозначение
Линейные резисторы
Варисторы
Тензорезисторы
Терморезисторы
Фоторезисторы
Первые две группы полупроводниковых резисторов в соответствии с этой классификацией —
линейные резисторы и варисторы — имеют электрические характеристики, слабо зависящие от
внешних факторов: температуры окружающей среды, вибрации, влажности, освещённости и др. Для
остальных групп полупроводниковых резисторов, наоборот, характерна сильная зависимость их
электрических характеристик от внешних факторов. Так, характеристики терморезисторов
существенно зависят от температуры, характеристики фоторезисторов — от освещённости,
характеристики тензорезисторов — от механических напряжений.
Характеристики на примере варистора:
Вари́стор (англ. vari(able) (resi)stor — переменный резистор) — полупроводниковый резистор,
электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного
напряжения, т. е. обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и
имеющий два вывода.
Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней
многочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). При локальном
повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается,
что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.
Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется
отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению R d:
,
где U и I — напряжение и ток варистора.
Коэффициент нелинейности лежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов
на основе ZnO.
Температурный коэффициент сопротивления варистора — отрицательная величина.
Вольт-амперная характеристика
Классификационное напряжение, В — напряжение
при определённом токе (обычно изготовители
указывают при 1 мА), практической ценности не
представляет.
Рабочее напряжение, В (для пост. тока Vdc и Vrms —
для переменного) — диапазон — от нескольких В до
нескольких десятков кВ; данное напряжение должно
быть превышено только при перенапряжениях.
Рабочий ток, А — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
Максимальный импульсный ток, А
Поглощаемая энергия, Дж
Коэффициент нелинейности
Температурные
коэффициенты (статич.
сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов
варисторов не превышает 0,1 % на градус
ВАХ варистора
Синий ZnO, красный SiC
12.Выпрямительный диод. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ.
Диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный, к быстродействию,
емкости p-n-перехода и стабильности параметров которых обычно не предъявляют специальных
требований, называют выпрямительными.
Конструктивно выпрямительные диоды делятся на плоскостные и точечные, а по технологии
изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные. Плоскостные диоды благодаря
большой площади p-n-перехода используются для выпрямления больших токов. Точечные диоды
имеют малую площадь перехода и предназначены для выпрямления малых токов.
В выпрямительных диодах применяются также и p-i-переходы, р + -р- или n +-n-переходы. В таких
диодах успешно разрешаются противоречивые требования, состоящие в том, что, во-первых, для
получения малых обратных токов, малого падения напряжения в открытом состоянии и
температурной стабильности характеристик необходимо применять материал с возможно малым
удельным сопротивлением; во-вторых, для получения высокого напряжения пробоя и малой емкости
p-n-перехода необходимо применять полупроводник с высоким удельным сопротивлением.
Для выпрямительных диодов характерно, что они имеют малые сопротивления в проводящем
состоянии и позволяют пропускать большие токи. Барьерная емкость их из-за большой площади p-nпереходов велика и достигает значений десятков пикофарад.
I  I 0 (e
U
mT
 1)
- для пр. ветви;
- для обр. ветви
Для расчета эл. схем производят замену эквивалентными схемами. Экв.схема – схема, составленная
из R, C, L, E, J, напряжение и токи выводов которых близки или равны к напряжениям и токам в
полупроводниковом приборе.
КД522А (букв. цифр. обознач. выпр. диода)
К – буква, указывающая полупроводниковый материал (кремний, германий, арсенид галлия)
Д – выпрямительный диод
5 – мощность(1 2 3 4 5)
22 – порядковый номер Госрегистрации разработки
А – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по параметрам) приборов,
изготовленных по единой технологии.
Основные параметры выпрямительных диодов
Эксплуатационные:
1) прямое падение напряжения при заданном прямом токе (U = 1,1 В при I = 10 мА)
2) обратный ток при заданном обратном напряжении (I = 1мА при U= 100 В)
3) емкость диода (10 пФ)
4) граничная частота (выпрямления переменного напряжения) (2 кГц)
Предельно-допустимые параметры: прямой ток; обратное напряжение; рассеиваемая мощность.
13.Биполярный транзистор. Определение, принцип действия, УГО, БЦО, параметры и
характеристики, ВАХ, эквивалентная схема.
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два
взаимодействующих p-n перехода и предназначенный для усиления, преобразования и коммутации
электрических сигналов.
Средний слой и соответствующий вывод называют базой, один из крайних слоев и соответствующий
вывод называют эмиттером, а другой крайний слой и соответствующий вывод – коллектором.
p
Б
Б
Э
Э
p-n-p
n-p-n
Э
Для получения лучших усилительных свойств
при изготовлении биполярных транзисторов
выполняют условия:
1) SКП>SЭП
2) lбазы – должен быть малой (~мк)
-
lб
КП
+
+
+
+
+
+
ЭП
+n
+
+
+
+
+
-
К
К
p
К
Б
3) N p  Nn  N p
Область p сильно легированы, а область n слабо легирована.
Транзисторы выполняются по разным технологиям: диффузионная, сплавная, эпитаксиальная и др.
Усилительный режим работы используется для
ЭП
КП
Режим работы
усиления электрических сигналов в усилителях
Прямой
Обратный
усилительный
(TV, радио, звуковые карты).
Прямой
Прямой
насыщения
Режима насыщения и отсечки используются в
Обратный
Обратный
отсечки
ключевых, коммутационных устройствах для
Обратный
Прямой
инверсный
переключения,
коммутации,
в
цифровых
логических схемах.
Инверсный режим практически не используется (обратный усилительному)
При прямом смещении эмиттерного p-n перехода высота потенциального барьера в эмиттерном p-n
переходе понижается, и дырки инжектируются из эмиттера в базу. В базе часть дырок
рекомбинирует с электронами. Основная часть дырок из-за малой толщины базы оказывается в
ускоряющем поле коллекторного перехода и выбрасывается в коллектор, нарушая электрическую
нейтральность коллектора.
Для компенсации заряда дырок через вывод коллектора от источника U КБ в коллектор входит
равное количество электронов, вызывая ток коллектора в противоположном направлении.
Одновременно дырки, ушедшие из эмиттера, нарушили элек.нейтральность эмиттера. В результате
часть электронов из эмиттера уходит в источник
U ЭБ , вызывая ток противополож.напрв.
Электроны в базе, рекомбинировавшие с дырками,
вызывают через вывод базы приток электронов от
источника и ток базы.
Э
Б
К
IЭ  I К  I Б
U ЭБ  U КБ  U ЭК
IК   IЭ  IК 0
  0,9  0,999  коэф. передачи тока эмиттеру
I Ko  тепловой (обратный ) ток коллекторного перехода
ВАХ транзистора - это зависимости входного и выходного тока транзистора от приложенных
напряжений. Такие зависимости надо было бы изображать в трех и более – мерном пространстве.
Поэтому ВАХ изображают на плоскости, фиксирую некоторые независимые напряжения.
В зависимости от схемы от схемы включения транзистора ВАХ будут различные.
С общей базой
С общим эмиттером
С общими коллектором
ВАХ транзистора, включенного по схеме ОБ.
1) IЭ=f(UЭБ)/UКБ = const
входная ВАХ:
2) IК=g(UКБ)/IЭ = const
выходная ВАХ
ВАХ транзистора, включенного по схеме ОЭ.
IБ = f(UБЭ)/UКЭ = const
входная ВАХ
выходная ВАХ
IK = g(UKЭ)/IR = const
Эквивалентная схема – это электрическая схема, составленная из пассивных RLC и активных (J, E)
элементов напряжение и токи выводов которых равны напряжению и соответствует токам
транзистора.
Эквивалентные схемы составляют для расчета параметров и характеристик устройств выполненных
на транзисторах.