Подключение имп.диода к генератору тока.

При подключении появляется скачок напр. из-за того, что сопр.базы очень большое. По мере насыщения сопр.падает до знач. Инт.времени от подкл. диода к генератору тока (при нулевом смещении) до достижения напр. установившегося знач. – время установления прямого напр. При низких уровнях инжекции на 1-ое мсто выступает барьерная ёмкость, для её перезаряда требуется большое время. Для уменьшения времени перех.процессов водят атом золота, который обр.дополнит. уровни ловушек. Процесс рекомб. ускоряется.

4. Диоды Шотки. П/п диод, выпрямитильные св-ва которого основаны на физич.процессах, происходящих в переходе Me-п/п. Ограничение у такого диода связано только с перезарядом барьерной ёмкости.

Достоинства: меньшее падение напр.; большая допустимая мощность рассеивания; болшая плотность прямого тока; большая частота. В диодах Шотки можно получать большие рабочие токи. ВАХ в д.Ш. в больших диапазонах изменений токов и напряжений близка к идеальному, поэтому:

lgI_пр=f(U_пр) – является линейной при изм. U на несколько порядков, исп-ся при создании логарифмир-щих диодов.

Выпрямительные д.Ш.:

I>10А; U_пр<0,6А; f=0,2 МГц.

Имп.диоды работают только в нано и пикосекундном диапазоне.

Диод Шотки:

Ме-п/п. Тип контакта определяется: 1) работой выхода е; 2)типом электропроводности; 3) конц-ей примеси. Поверхность, по которой они контактируют наз-ся металлургической границей. Уровень Ферми в Ме всегда расположен в зоне проводимости и для равновесного состояния должен быть единым.

При контакте Ме-п/п в приконтактной области образуется слой, обеднённый нз (конц-я дырок уменьшается) и энергетические зоны искривляются вниз.

Контактная разность потенциалов:

φ_МП=(А-А)=1/q6.3=φ_М- φ_П.

Преход м/у Ме и п/п – переход Шотки. Характерно, что конц-я основных нз понижена по сравнению с конц-ей в глубинных слоях п/п, т.е. область простр. заряда (граничного слоя) имеет повышенное удельное сопротивление. Если в системе Ме-п/п приложено внешнее напряжение плюсом к Ме (дырки, которые остались будут оттесняться) и минусом к п/п, то такое включение наз. обратным. Наоборот – прямое. Переход Ме-п/п обладает вентильными св-ми.

5. Диоды с резким восст-ем обр.сопр. – это п/п диоды, в которых этот эффект исп-ся для формирования прямоуг. имп-ов с малыми фронтами нарастания и для умножения частоты.

Рассмотрим переключение диода при работе от генератора напр.:

1-я фаза опред. от момента прохождения токач/з ноль до начала спада, заканчивается в момент, когда нз у границы перехода со стороны базы уменьшается до равновесного состояния. 2-я фаза опред-ся рекомбинацией нз в глубинных обл.базы или их выходом ч/з переход.

Если уменьшить длит-ть 2-ой фазы, то t₁ будет близок к прямоуг-му, для этого технологич-м путём формируют встроенное эл.поле путём создания градиенты конц-ции. Это поле способствует уменьшению времени 2-й фазы. Формируются имп-сы с параметрами не достижимыми другими диодами.

Параметры таких диодов: t_эф –время, опред-е рекомб. нз в базе; Q_пк – заряд переключения, часть накопленного заряда, вытекающего во внеш.цепь при переключ. с прямого U на обр.

6. Стабилитроны – п/п диоды, напр. на которых в обл. пробоин (при обр. смещении) слабо зависит от тока, и который предназнач. для стабилизации напр.

Механизм пробоя:

- туннельный (низковольтный) до 6В; - лавинный (высоковольтные) после 8В; - от 6 до 8В – смешанные.

Темп.коэф. напр. при туннельном (-), при лавинном (+). ВАХ:

Осн. параметры: U стабилизации, определяемое при заданном токе; U_{стаб max} – max ток стабилизации; U_{стаб min} – min ток стабилизации, пробой приобретает устойчивый хар-р; R_СТАБ=dU_СТ/I_СТ;

Стаб.могут исп-ся как имп.обращённые диоды с большим быстродействием, работающий с малыми напр-ми.

Схема включения стаб-нов:

E=(i_а+i_н)R+U_СТ;

7. Прецизионные стаб-ны создаются на основе группы п/п диодов:

включены для того, чтобы компенсировать .

Двуханодные стабилитроны:

стабилизируют знакопеременный сигнал, компенсируют .

Стабистор – п/п диод, в котором U в обл.прямого смещения слабо зависит от тока, и который предназначен для стабилизации напр.

Имеет малое диф.сопр., отрицательный . Обладают малым напр. стабилизации.

8. Варикапы – п/п диоды, предназнач. для исп. в качестве электрически упр. ёмкости. Принцип действия основан на зав-ти ёмкости перех. от прилож. напр. Работают при обр. смещении, т.е. исп. барьерная ёмкость. Ёмкость варикапа:

m зависит от технологии изготовления.

Зависимоть С от U:

Чтобы зависимость была более резкой применяют метод обратной конц.:

 

 

Чем больше конц., тем меньше пробивное напр. и меньше потери. Чтобы их развязать добавляют структуру n+.

Параметры варикапа: ёмкость, опред-мая при заданном U_обр; коэф.перекрытия K_C=C_Bmax/C_Bmin; добротность Q=x_C/r, r – сопр.потерь; темп-ный коэф. ёмкости

Пример:

9. Туннельные диоды – п/п диод на основе вырожденного п/п, в котором тун.эф. приводит к появлению участка с отриц.диф. проводимостью на его основе ВАХ.

В отличие от обычных исп-ют проводники с очень высокой конц.примесей. Осн. параметры помимо других: I_П – пиковый ток, max ток при dI/dt=0; I_В – ток впадины, max ток; отношение I_П/I_В; напр. раствора U_p>U_B при I=I_П; С_УД=С_Д/I_П.

Обозначается:

Эквивалентная схема:

Подразделяются по применению на: 1)переключательные max I_П/I_B; 2)генераторные P=0,12(U_B-U_p) (I_П- I_В); 3) усилительные max[K_y- ∆f]. Тун.диоды работают в диап-не высоких и сверхвысоких частот.

Применение т.д. позволяет исп-ть практически любой прибор с отриц.диф.сопр. для генерации и усиления эл/маг колебаний, а также в переключающих схемах.

Обр.диод – это п/п диод, в котором проводимость при обратном вкл., вследствие туннельного эффекта, значительно выше чем при прямом. В о.д. конц. примесей меньше чем в тун.диодах, но больше чем в обычных. ВАХ такого диода:

О.д. работают в области малых напр.О.д. могут работать в диапазоне сверхвысоких частот.

 

 

10. СВЧ диоды – это п/п диоды, предназначенные для преобр. и обработки СВЧ сигналов. 1-й тип – смесительные свч диоды,предназначен для преобразования СВЧ сигнала малого уровня мощности путём его смещения с более мощным сиг. гетеродина и выделение из возникающей при смещении колебаний сигнала (разностной или промежуточной частоты). Диод – двухполюсник, а смеситель – многополюсник, каждая пара полюсов которого соответствует сигналу опред. частоты. Разделение сиг-нов по частотам осуществляется с помощью фильтров. Пример:смеситель f_C, P_C. гетеродин f_Г,P_Г. Возникают различ. комбинации частот: f_C-f_Г=f_{ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ}

Основные параметры: 1)потери преобр. L_ПР=10lgP_C/P_ПРОМ; 2)нормированный коэф.шума – значение к.ш. приёмного устройства (СВЧ смесителя) при к.ш. усилителя f_ПРОМ=1,5 дБ.

Детекторные СВЧ диоды – предназнач. для детект-ния СВЧ сиг., а именно, выделения из нормированного напр. высокой частоты более низкой частоты, по з-ну которого осуществ-ся амп.модуляция.

Осн. параметры: 1)чувствительность потоков ;

Переключательный СВЧ диод – предназначен для управления мощностью в линии передачи СВЧ сигнала. Принцип действия основан на большом различии сопр. СВЧ сигналов при прямом и обр.вкл-нии, поэтому следующий за диодом элемент может быть открыт или закрыт.

Обобщённый параметр:

Свойства, которыми должны обладать: 1)с min потерями должны пропускать мощность сигнала в открытом состоянии и не пропускать в закрытом; 2)обладать большей мощностью рассеивания, малой собственной ёмкостью; 3)P_НЕПР=1кВт, P_{U MIN}=1 Мвт; 100МГц-10ГГц.

Генератор шума – п/п диод, являющийся источником шума с заданной спектральной плотностью в опред.диапазоне частот. ВАХ равна ВАХ стабилитрона. В рабочей точке процесс образования лавины неустойчивый, который позволяет получить напр. шума. Осн.параметры: 1)спектр.пл-ть – эффективное значение U. отнесённое к единичному изменению частоты; 2)f – гранич.частота равномерности спектра шума.

 

 

11. Лавинно-пролётные диоды (ЛПД) – п/п диод, работающий в режиме лавинного размножения зарядов при обр. смещении p-n-перехода и предназначенный для генерации СВЧ сигналов.

Eкр – когда происходит ударная ионизация и лавинное разм-е. - обл. генерации. Сдвиг по фазе опред-ся след. процессами: 1)время для набора энергии достаточной для ионизации; 2)встреча нз случайна, т.е. время набора энергии не всегда совпадает со временем столкновения. Диод обладает отриц.диф сопр., т.е. может быть использован в качестве генератора СВЧ сигнала. Особенности оборудования: 1) низкий КПД из-за низкого диапазона напр.; 2) высокие шумы.

12. Биполярный транзистор: Это п.п. прибор с двумя или более взаимодействующими переходами и с тремя или более внешними выводами усилительные, свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

Работа транзисторов в активном режиме.

Основой работы любого транзистора является 1)малая толщина базы 2)базовая область является всегда более высокоомной (слабо легированной) по сравнению с другими областями.

Физические процессы. Толщина W (базы)<< диффузионной длины. В зависимости от смещения переходо различают: 1) режим отсечки (оба перехода смещены в обратном направлении, ток ч/з структуру очень мал); 2)режим насыщения (оба смещения в прямом направлении, ток ч/з структуру довольно большой); 3)активный режим (1-е смещение в прямом направлении, а др. в обратном. Наиболее эффективно осуществляется управление токами.). Конструктивные и технологические области изготавливаются так, что из одна из областей наиболее эффективно работает в режиме инжекции, а другая в режиме собирания нз. Поэтому одна область – эмитер, а др. – коллектор. Основные процессы определяются процессами, происходящими в базе. Если в базе существует электрическое поле (или его нет в усл-ях равновесия), то различают дрейфовую и бездрейфовую структуру. Определим напряжённость внутреннего эл.поля:

Напряжённость внутреннего поля напралена так, чтобы способствовать движению неосновных носителей зарда от Э к К.

База энергетически нейтральна.

Вывод: принцип действия бип-ного транз-ра основан на создании транзитного потока нз из эммитера в коллектор ч/з базу, и на создании и управлении выходным (колл-ным) током за счёт входного (эмитерного), т.е. биполярный транз-р управляется током.