Полупроводниковые приборы

Сентябрь 14, 2022

Главная
Алгебра
Полупроводниковые приборы

Содержание

2. Лекция 1 1 Полупроводниковые приборы
3. ПРОВОДНИК – имеет большое число свободных электронов, которые и способствуют возникновению электрического тока (серебро, медь, алюминий).
4. Полупроводники Чистые полупроводники в полупроводниковых приборах не используются, так как обладают малой проводимостью и не обеспечивают
5. В полупроводник добавляют следующие примеси: атом мышьяка As атом фосфора P атом сурьмы Sb атом бора
6. Если к четырехвалентному германию добавить пятивалентные сурьму (Sb), или мышьяк (As), или фосфор (P), то получается
7. Если четырехвалентный германий содержит примеси трехвалентных бора (B), или индия (In), или алюминия (Al), то их
8. p – n переход Полупроводники делают многослойными (слой материала n - типа и слой материала p
9. Протекание тока через полупроводник
10. Р-n переход при отсутствии внешнего напряжения. Обедненная зона Протекание электронов под действием диффузии продолжается до тех
11. p-n переход при прямом напряжении. Барьерное напряжение При приложенном прямом напряжении обедненный слой исчезает и электроны
12. p-n переход при обратном напряжении Электроны n-области притягиваются «+» источника напряжения, а дырки p-области притягиваются «-».
13. Полупроводниковые диоды Диодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом и двумя выводами. Полупроводниковый диод по
14. ВАХ показывает, что прямой ток в десятки миллиампер получается при прямом напряжении в десятые доли вольта.
15. При некотором значении обратного напряжения возникает пробой р-n перехода, при котором обратный ток резко возрастает и
16. Области теплового пробоя соответствует участок СD ВАХ диода. Этот пробой необратим, т.к. он сопровождается разрушением вещества
17. Рабочий режим диода На рисунке приведено условно-графическое обозначение (УГО) выпрямительного диода с обозначением его электродов: А
18. Режим диода с нагрузкой называют рабочим . Так как диод обладает нелинейным сопротивлением, значение которого изменяется
19. Известны Е, RН и ВАХ диода Определить ток в цепи и напряжение на диоде. Согласно закона
20. При построении линии нагрузки для малых значений RН точка В может оказаться за пределами чертежа. В
21. Определение некоторых параметров полупроводникового диода сопротивление постоянному току в прямом смещении: R0 = UПР / IПР;
22. Основные типы полупроводниковых диодов В настоящее время наибольшее распространение получили кремниевые выпрямительные диоды, которые имеют следующие
23. Основные электрические параметры выпрямительных диодов IПР МАХ – максимальный прямой ток; UПР – падение напряжения при
24. По значению выпрямленного тока выпрямительные диоды делят на диоды малой (IПР 10 А) мощности. В зависимости
26. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 1
1 Полупроводниковые приборы

Слайд 3

ПРОВОДНИК – имеет большое число свободных электронов, которые и способствуют возникновению

электрического тока (серебро, медь, алюминий). Обладают малым сопротивлением.
ИЗОЛЯТОР – материал, имеющий малое количество свободных электронов. Изолятор препятствует протеканию электрического тока и имеет большое сопротивление (стекло, резина, сухое дерево).
ПОЛУПРОВОДНИК – содержит мало свободных электронов, но их количество может возрастать с увеличением температуры, что приведет к увеличению проводимости (германий, кремний).

Слайд 4

Полупроводники
Чистые полупроводники в полупроводниковых приборах не используются, так как обладают малой

проводимостью и не обеспечивают односторонней проводимости.
Полупроводник можно сделать хорошим проводником благодаря легированию (введению примеси). В зависимости от вводимой примеси в полученном материале будет или излишек свободных электронов (полупроводник n – типа) или недостаток свободных электронов (полупроводник p – типа).

Слайд 5

В полупроводник добавляют следующие примеси:
атом мышьяка As
атом фосфора P
атом сурьмы Sb

атом бора (B)
атом индия (In)
атом алюминия (Al)

Слайд 6

Если к четырехвалентному германию добавить пятивалентные сурьму (Sb), или мышьяк (As),

или фосфор (P), то получается примесная электронная электропроводность. Их атомы взаимодействуют с атомами германия только четырьмя своими электронами, а пятый электрон они отдают в зону проводимости.

Полупроводник n-типа
Основные носители: электроны
Неосновные носители: дырки
Примеси называются донорами

Слайд 7

Если четырехвалентный германий содержит примеси трехвалентных бора (B), или индия (In),

или алюминия (Al), то их атомы захватывают электроны атомов германия и в последних образуются дырки.

Полупроводник p-типа
Основные носители: дырки
Неосновные носители: электроны
Примеси называются акцепторы

Слайд 8

p – n переход
Полупроводники делают многослойными (слой материала n - типа

и слой материала p – типа). Эти слои устанавливаются в пластмассовый или металлический корпус). Место соединения полупроводника n - типа и полупроводника p – типа называется p – n переходом

Слайд 9

Протекание тока через полупроводник

Слайд 10

Р-n переход при отсутствии внешнего напряжения. Обедненная зона
Протекание электронов под действием

диффузии продолжается до тех пор, пока по обе стороны p-n перехода не образуется нейтральная зона или так называемый обедненный слой или зона

Слайд 11

p-n переход при прямом напряжении. Барьерное напряжение
При приложенном прямом напряжении

обедненный слой исчезает и электроны протекают через границу раздела, т.е. ток создаваемый основными носителями свободно протекает через переход. Падение напряжения на p – n переходе называется барьерным напряжением.
Легированный германий имеет барьерное напряжение 0,3 В, а легированный кремний – 0,6 В.

Напряжение, у которого полярность совпадает с полярностью основных носителей, называется прямым.

Слайд 12

p-n переход при обратном напряжении
Электроны n-области притягиваются «+» источника напряжения, а

дырки p-области притягиваются «-». Под действием uОБР через переход протекает очень небольшой обратный ток iОБР, который образуется движением неосновных носителей При повышении uОБР все большее количество основных носителей «выталкивается» вглубь областей.
RОБР >> RПР

Напряжение, у которого полярность не совпадает с полярностью основных носителей, называется обратным

Слайд 13

Полупроводниковые диоды
Диодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом и двумя

выводами.
Полупроводниковый диод по существу представляет собой р-n переход.

Катод – это сторона диода с полоской

Слайд 14

ВАХ показывает, что прямой ток в десятки миллиампер получается при прямом

напряжении в десятые доли вольта. Поэтому прямое сопротивление бывает обычно не выше нескольких десятков Ом.
Так как uОБР >> uПР, то эти напряжения отложены в разных масштабах. Вследствие различия масштабов получается излом кривой в начале координат.
При неизменном масштабе характеристика представляет плавную кривую без излома.

Слайд 15

При некотором значении обратного напряжения возникает пробой р-n перехода, при котором

обратный ток резко возрастает и сопротивление запирающего слоя резко уменьшается.
Различают электрический и тепловой пробой р-n перехода. Электрический пробой (участок АВС характеристики на рисунке) является обратимым, при котором не происходит разрушения структуры вещества. Поэтому работа диода в режиме электрического пробоя допустима.

Слайд 16

Области теплового пробоя соответствует участок СD ВАХ диода. Этот пробой необратим,

т.к. он сопровождается разрушением вещества в месте р-n перехода.
Количество теплоты, выделяющейся в переходе от нагрева его обратным током, превышает количество теплоты, отводимой от него. В результате температура перехода возрастает, сопротивление его уменьшается и ток увеличивается. Наступает перегрев перехода и его тепловое разрушение.

Слайд 17

Рабочий режим диода
На рисунке приведено условно-графическое обозначение (УГО) выпрямительного диода

с обозначением его электродов: А – анод, К – катод. Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода. Следовательно, треугольник следует рассматривать как острие стрелки, показывающий условное направление прямого тока.

Слайд 18

Режим диода с нагрузкой называют рабочим .
Так как диод обладает нелинейным

сопротивлением, значение которого изменяется при изменении тока, поэтому расчет тока производят графическим способом.

- +

RН

Слайд 19

Известны Е, RН и ВАХ диода
Определить ток в цепи и напряжение

на диоде.
Согласно закона Ома:
I = UR / RН = (Е – UD) / RН.

Линию нагрузки обычно строят по двум точкам:
При i = 0 из уравнения получаем: Е –UD = 0 или UD = E, (точка А);
При UD = 0, то I = E / RН (точка В).

Слайд 20

При построении линии нагрузки для малых значений RН точка В может

оказаться за пределами чертежа. В этом случае следует отложить от точки А влево произвольное значение напряжения (точка С) и вверх отложить ток, равный U / RН (отрезок СВ). Прямая, проведенная через точки А и В является линией нагрузки. Координаты точки пересечения Т дают искомые значения параметров цепи.

Графический расчет не требуется, если RН >> R0. В этом случае допустимо пренебречь сопротивлением диода и определять приближенно ток по формуле I = E / RН

Слайд 21

Определение некоторых параметров полупроводникового диода
сопротивление постоянному току в прямом смещении:
R0

= UПР / IПР;
сопротивление при обратном смещении:
R0 = UОБР / IОБР;
сопротивление диода переменному току (дифференциальное)
Ri = ΔUПР / ΔIПР;
крутизна ВАХ для прямого тока
S = ΔIПР / ΔUПР .

Слайд 22

Основные типы полупроводниковых диодов
В настоящее время наибольшее распространение получили кремниевые

выпрямительные диоды, которые имеют следующие преимущества:
во много раз меньшее (по сравнению с германиевыми) обратные токи при одинаковом напряжении;
высокое значение допустимого обратного напряжения, которое достигает 1000 … 1500 В, в то время как у германиевых диодов оно находится в пределах 100 … 400 В;
работоспособность кремниевых диодов сохраняется при температурах от –60° до +150° С, германиевых – лишь от –60° до +85° С (при температуре выше +85° С в германии резко возрастает термогенерация, что увеличивает обратный ток и может привести к потере диодом вентильных свойств).
Однако в выпрямительных устройствах низких напряжений выгоднее применять германиевые диоды, т.к. их сопротивление в прямом направлении в 1,5 …2 раза меньше, чем у кремниевых, при одинаковом токе нагрузки, что уменьшает мощность, рассеиваемую внутри диода.

Слайд 23

Основные электрические параметры выпрямительных диодов
IПР МАХ – максимальный прямой ток;

UПР – падение напряжения при прямом смещении и заданном прямом токе;
IОБР – ток через диод при обратном смещении и заданном UОБР;
UОБР МАХ – максимальное обратное напряжение;
Δf – диапазон частот, в пределах которого выпрямленный ток не уменьшается ниже заданного значения.

Слайд 24

По значению выпрямленного тока выпрямительные диоды делят на диоды малой (IПР

< 0,3 А), средней (0,3 А < IПР < 10 А) и большой (IПР > 10 А) мощности.
В зависимости от структуры различают точечные и плоскостные диоды. У точечных диодов линейные размеры, определяющие площадь р-n перехода, такие же, как и толщина самого перехода, или меньше ее. У плоскостных диодов эти размеры значительно больше его толщины.

Полупроводниковые приборы

Содержание

Лекция 11 Полупроводниковые приборы

ПРОВОДНИК – имеет большое число свободных электронов, которые и способствуют возникновению

ПолупроводникиЧистые полупроводники в полупроводниковых приборах не используются, так как обладают малой

В полупроводник добавляют следующие примеси:атом мышьяка Asатом фосфора Pатом сурьмы Sb

Если к четырехвалентному германию добавить пятивалентные сурьму (Sb), или мышьяк (As),

Если четырехвалентный германий содержит примеси трехвалентных бора (B), или индия (In),

p – n переходПолупроводники делают многослойными (слой материала n - типа

Протекание тока через полупроводник

Р-n переход при отсутствии внешнего напряжения. Обедненная зонаПротекание электронов под действием

p-n переход при прямом напряжении. Барьерное напряжение При приложенном прямом напряжении

p-n переход при обратном напряжении Электроны n-области притягиваются «+» источника напряжения, а

Полупроводниковые диодыДиодом называют полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом и двумя