Основні положення про напівпровідникову техніку.

На початку XX ст. було відкрито підсилювальні властивості напівпровідникових конструкцій та розпочато вивчення і використання напівпровідникової техніки. Напівпровідники посідають проміжне місце між металами (провідниками) та діелектриками (ізоляторами). До напівпровідників належать матеріали із питомим опором l0⁸...10^-6 Ом.м. Це звичайно хімічні елементи - кремній (Si), германій (Ge), а також оксиди (Си₂О, ZnO та інші). Широко використовуються кремній та германій.

Атом кремнію на зовнішній орбіті має чотири валентних електрони, що зв'язані з чотирма електронами інших атомів кремнію. Цей ідеальний кристал кремнію не проводить електричний струм, оскільки не має вільних носіїв заряду.

Кристал кремнію можна зробити провідним доданням домішку інших хімічних елементів із сусідніх груп. Звичайно, використовуються елементи п'ятої групи (сурма, фосфор) або елементи третьої групи (галій, індій). Якщо використати фосфор, що має п'ять електронів на зовнішній орбіті, то кожний атом фосфору матиме один вільний електрон. Тобто матеріал буде мати електронну провідність, або електропровідність п-типу.

Якщо взяти домішок з елементів третьої групи, то напівпровідник буде мати діркову провідність, або електропровідність р-типу,

Домішки, що віддають початковому матеріалу електрони, називаються донорами. Якщо домішки призводять до виникнення дірок, вони називаються акцепторами.

Робота напівпровідникових приладів ґрунтується на властивостях р-n-переходу, тобто границі між р - провідністю і n - провідністю.

Напівпровідникові діоди.

Напівпровідниковий діод має один р - n - перехід та два виводи (електроди). Робота діодів ґрунтується на однобічній провідності р- n -переходу. Звичайно діоди мають герметичні корпуси, що сприяють відве­денню тепла.

Напівпровідникові діоди класифікуються за різними ознаками:

а) типом конструкції переходу (точкові, площинні);

б) функціональними ознаками (випрямні, імпульсні, детекторні, перетворювальні тощо);

в) основним матеріалом (германієві, кремнієві);

г) фізичними процесами (лавинно-пролітні, тунельні, фотодіоди, світоодіоди та інші);

д) граничними технічними параметрами (малострумні, середньої потужності, великої потужності, низькочастотні та інші).

Пряме увімкнення діода (коли на анод подається позитивний заряд джерела живлення) характеризується дуже малим опорам р-п-переходу.Зворотне увімкнення характеризується великим опором переходу.

Вольт-амперна характеристика діода (рис. 2.2) показує, що при зворотному увімкненні можливий пробій.

Тиристори.

Тиристор - це напівпровіднико­вий прилад із двома стійкими станами. У простішому випадку тиристор має три р-n-переходи. Тиристор перемикається із закритого стану у відкритий (тиро — відчинено).

Тиристор — це високострумовий при­лад із номінальними значеннями струму у відкритому стані до 5000 А. Номінальні значення напруги у закритому стані сягають 5000 В. Тиристори мають велику швидкодію (0,01 мкс). ККД тиристора сягає 0,9 і більше.

Розрізняють керовані та некеровані (диністори або діодні) тиристори. Керовані тиристори мають три електроди (анод, катод, керуючий електрод).

Вольт-амперна характеристика тиристора (рис. 2.3) має три ділянки:

І ділянка — тиристор зачинений;

ІІ ділянка — нестійкий режим роботи;

ІІІ ділянка — тиристор відчинений.

Застосовуються також симістори — симетричні тиристори. Вони застосовуються у колах змінногоструму.

На рис. 2.4. наведені стандартні позначення тиристорів.

Транзистори

Транзистори підрозділяються на біполярні та уніполярні. Біполярні транзистори (або просто транзистори) - це прилади, в яких струм зумовлений рухом носіїв зарядів обох знаків (електронів та дірок).

Транзистор – це напівпровідниковий прилад, що має два р-n-переходи та три електроди. Середній електрод називається базою, два крайніх — емітерам (із стрілкою) та колекторам (рис. 2.5). Треба пам'ятати, що завжди стрілка спрямована із р-області у п-область. Розрізняють два типи транзисторів: р-n-р-типу та n-р-n-типу. Завжди емітерний перехід увімкнений прямо, а колекторний - зворотно.

Транзистор р-п-р-типу підкоряється загальним правилам:

а) емітер має вищий потенціал, ніж потенціал колектора;

б) кола база-емітер та база-колектор працюють як діоди (перший - завжди відкритий, другий — закритий);

в) кожний транзистор характеризується максимальними значеннями струму колектора, бази (І_к,І_б) та напругою між колектором та емітером(U_ке);

г) струм колектора пропорційний струму бази, тобто

(2.1)

де β - коефіцієнт підсилення за струмом;

д) щодо транзистора n-р-n-типу, то правила залишаються у силі, але полярність змінюється на протилежну.

Через те, що емітерний перехід вмикається прямо, то вінмаємалий опір. Колекторний перехід умикається зворотно і має дуже вели­кий опір. До емітера прикладається невелика напруга, а до колектора дуже велика (десятки вольт). Малою зміною струму емітерного переходу можна керувати великими змінами струму у колі колектора, тобто навантаження. Таким чином, транзистор підсилює потужність.

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

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

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

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