Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Тема 12: Полупроводниковые элементы





План:

1. Определение

2. Их виды

3. Обозначение

4. Назначение диодов

5. Транзисторы

6. Классификация транзисторов

7. Обозначение транзисторов

8. Техника безопасности для транзисторов

9. Тиристоры

10. Строение и основные виды тиристоров

11. Как проверить диод мультиметром

12. Интегральные микросхемы

 

Определение

 

Полупроводниковые диоды – двухслойная структура, которая образуется в одном кристалле: один слой имеет электропроводимость типа n, другой – p. Эти слои разделены запирающим слоем, в котором сосредоточен пространственный заряд, положительно заряженный токами донорной примеси со стороны проводника n – типа и отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси со стороны полупроводника p – типа. Эта структура называется n – p переходом или электронно – дырочным переходом.

 

 

Диод – двух электродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу – катодом. Т.е. полупроводниковый диод может служить детектором, а также выпрямителем

переменного тока для питания электронных устройств. Обращение с полупроводниковым диодом требует осторожности, так как приложенное в непроводящем направлении напряжение не должно превышать некоторого предела. Выше этой величины создаваемый переходом потенциальный барьер разрушится – диод выйдет из строя.

Схематическое обозначение диода:

 
 


Типы диодов

Диоды бывают электровакуумными, газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковые и др.

Специальные диоды:

стабилитроны (диод Зенера), используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения;

 

туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантово – механические эффекты. Имеют область “отрицательного сопротивления” на вольт – амперной характеристике. Применяют как усилители, генераторы и пр.;

• варикапы (диоды Джона Джеумма), используется то, что запертый р–n переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости;

светодиоды (диоды Генри Раунда), в отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако, выпускаются и с излучениям в ИК диапазоне, а с недавних пор – и в УФ;

полупроводниковые лазеры, по устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет;

фотодиод – открываются под действием света (заперт);

солнечный элемент, подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p–n переход свет вызывает движение электронов и генерацию частоты в СВЧ диапазоне.

диод Шоттки – диод с малым падением напряжения при прямом включении;

лавинный диод – диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт- амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений;

лавинно – пролётный диод – диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебания в СВЧ технике;

магнитодиод – диод, вольт- амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p–n перехода;

Магнитодиод КД304Г

стабисторы, при работе используется участок ветви вольт- амперной характеристики, соответствующий “прямому напряжению” на диоде;

смесительный диод предназначен для перемножения двух высокочастотных (ВЧ) сигналов;

pin диод – содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Диодные переключатели применяются для коммутации ВЧ сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодные детекторы – диоды в сочетании с конденсаторами, применяются для выделения низкочастотной (НЧ) модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Применяются в радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т.п., используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода.

На территории СССР система условных обозначений неоднократно претерпевала изменения. В настоящее время на радиорынках можно встретить полупроводниковые диоды, выпущенные на заводах СССР и с системой обозначений согласно отраслевого стандарта ГОСТ 11 336.919-81, базирующегося на ряде классификационных признаков изделий.

 

Обозначение

 

Первый элемент буквенно – цифрового кода обозначает исходный материал (полупроводник), на основе которого изготовлен диод, например:

• Г или 1 – германий или его соединения;

• К или 2 – кремний или его соединения;

• А или 3 – соединения галлия (например, арсенид галлия);

• И или 4 – соединения индия (например, фосфид индия).

Второй элемент – буквенный индекс, определяющий подкласс приборов:

• Д – для обозначения выпрямительных, импульсных, магнитодиодов и термодиодов;

• Ц – выпрямительных столбов и блоков;

• В – варикапов;

• И – туннельных диодов;

• А – СВЧ диодов;

• С – стабилитронов, в том числе стабисторов и ограничителей;

• Л – излучающие оптоэлектронные приборы, генераторы шума;

• О – оптопары;

• Н – диодные тиристоры;

• Б – с объёмным эффектом;

• К – стабилизаторы тока.

Третий элемент (справочное) – цифра (или в случае оптопар – буква), определяющая один из основных признаков прибора (параметр, назначение или принцип действия).

Четвёртый элемент – число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа изделия.

Пятый элемент – буквенный индекс, условно определяющий классификацию по параметрам диодов, изготовленных по единой технологии.

Кроме того, система обозначений предусматривает (в случае необходимости) введение в обозначение дополнительных знаков для выделения отдельных существенных конструктивно – технологических особенностей изделий.

Пример: ГД412А – диод универсальный, для устройств широкого применения, германиевый, выпрямительный, номер разработки 12, группа А.

 

Назначение диодов

 

Выпрямительные – для выпрямления переменного тока (I~) низкой частоты (до 50кГц), основной элемент – кремний.

Высокочастотные – для выпрямления токов в широком диапазоне (до 100МГц), для модуляции, детектирования и т.д.

Импульсные – для преобразования импульсных сигналов (в детекторах видеосигналов TV, логических устройствах и т.д.).

 

Схема импульсной диодной сборки, диодный мост

5. Транзисторы – электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими переходами, пригодный для усиления мощности, имеющий три и более вывода.

Биполярный транзистор – транзистор, в котором используются заряды носителей обеих полярностей. В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно-дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника, называемая базой. С двух сторон в нее вплавлена примесь, создающая области с проводимостью, отличной от проводимости базы. Таким образом, получают транзистор типа p–n–p, когда крайние области являются полупроводниками с электронной проводимостью, а средняя – полупроводником с дырочной проводимостью, и транзистор типа n−p−n, когда крайние области являются полупроводниками с дырочной проводимостью, а средняя – полупроводником с электронной проводимостью. Нижнюю область называют эмиттером, а верхнюю коллектором. На границах областей с различной проводимостью образуются два перехода. Переход, образованный вблизи эмиттера, называют эмиттерным, вблизи коллектора – коллекторным. При использовании транзистора в схемах на его переходы подают внешние напряжения. В зависимости от полярности этих напряжений каждый из переходов может быть включен либо в прямом, либо в обратном направлении.

Соответственно различают три режима работы транзистора:

режим отсечки, когда оба перехода заперты;

–режим насыщения, когда оба перехода открыты;

–активный режим, когда эмиттерный переход частично открыт, а коллекторный заперт.

Если же эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный – в прямом, то транзистор работает в обращённом (инверсном) включении.

В основном транзистор используют в активном режиме, где для смещения эмиттерного перехода в прямом направлении на базу транзистора типа p–n–pподают отрицательное напряжение относительно эмиттера. Напряжение на коллекторе обычно в несколько раз больше напряжения на эмиттере.

6. Классификация транзисторов.

Транзисторы классифицируются по исходному материалу, рассеиваемой мощности, диапазону рабочих частот, принципу действия и т.д. По исходному материалу их делят на две группы: германиевые и кремниевые. Германиевые транзисторы работают в интервале температур от – 60 до + 85°С, кремниевые – от – 60 до + 150°С.

По диапазону частот: низких, средних, высоких частот.

По классу мощности: малые, средние, большие.

Транзисторы малых мощностей:

– ВЧ и НЧ усилители;

– малошумящие усилители;

– переключатели насыщенные, ненасыщенные, малотоковые.

Транзисторы больших мощностей:

– усилители;

– генераторы;

– переключатели.

7. Обозначения транзисторов:

Первый элемент – материал (может стоять М– модернизирован, разработан до 1964 года.):

Г– германий; К– кремний; А – соединение галлия.

Второй элемент – подкласс прибора : Т– биполярные; П– полевые;

Третий – назначение (справочные данные);

4 и 5 – порядковый номер разработки и технологический тип;

6 – деление технологического типа (справочное)

Пример: ГТ –115А – широкое применение, германиевый, биполярный, низкочастотный, маломощный, № разработки – 15, группа А.

Проверка работоспособности проводится измерением токов, протекающих через переход в прямом и обратном направлении.

 







Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2022 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.