Материал: Электроника

При подключении обратного напряжения ширина перехода ΔХ увеличивается, следовательно, барьерная ёмкость будет уменьшаться. Основной характеристикой варикапов является вольтфарадная характеристика С=f(Uобр).

Основные параметры варикапов.

Максимальное, минимальное и номинальное значение ёмкости варикапа.

Коэффициент перекрытия k CCmaxmin - отношение максимальной ёмкости к минимальной.

Максимальное рабочее напряжение варикапа.

3) Фотодиоды. Фотодиодом называется фотогальванический приёмник излучения, светочувствительный элемент которого представляют собой структуру полупроводникового диода без внутреннего усиления.

Принцип действия. При облучении полупроводника световым потоком Ф возрастает фотогенерация собственных носителей зарядов (смотрите рисунок 47), что приводит к увеличению количества как основных, так и неосновных носителей зарядов.

Рис. 47

Однако фотогенерация в значительной степени будет влиять на обратный ток, так как не основных носителей зарядов значительно меньше, чем основных.

Для фотодиодов Iобр – это фототок. Зависимость фототока Iф от величины светового потока Iф=f(Ф) (смотрите рисунок 49).

Е. А. Москатов. Стр. 26

Iф

Ф

Рис. 49

Спектральная характеристика – это зависимость фототока от длины волны светового излучения Iф=f(λ).

Темновой ток – ток через фотодиод при отсутствии светового потока и при заданном рабочем напряжении.

Интегральная чувствительность – это отношение фототока к световому потоку S IфФ .

Рабочее напряжение – это обратное напряжение, подаваемое на фотодиод, при котором все параметры фотодиода будут оптимальными.

4) Светодиоды. Светодиодом называется полупроводниковый прибор, в котором происходит непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения. Принцип действия. При прямом включении основные носители заряда переходят через p-n переход и там рекомбинируют. Рекомбинация связана с выделением энергии. Для большинства полупроводниковых материалов это энергия тепловая. Только для некоторых типов на основе арсенида галлия ширина запрещённой зоны ΔW достаточно велика, и длина волны лежит в видимой части спектра.

hW

При обратном включении через p-n переход переходят неосновные носители заряда в область, где они становятся основными. Рекомбинация и свечение светодиода отсутствуют. Основные характеристики:

а) Яркостная характеристика – это мощностная зависимость излучения от прямого тока Pu=f(Iпр).

Е. А. Москатов. Стр. 27

б) Спектральная характеристика – это зависимость мощности излучения от длины волны Pu=f(λ).

Pu

λ

Рис. 53

Основные параметры: яркость свечения при максимальном прямом токе; полная мощность

излучения Pu.max.

Импульсные, высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды

1)Импульсные диоды

2)Диоды ВЧ

3)СВЧ диоды

1) Импульсные диоды. Импульсные диоды предназначены для работы в импульсных цепях с длительностями импульсов от нескольких нс до нескольких мкс. Рассмотрим работу обычного p-n перехода при подаче на него импульсного напряжения.

Е. А. Москатов. Стр. 28

tвосст.

Рис. 55

Впромежуток времени от 0 до t1 p-n переход закрыт (обратным напряжением пренебрегаем).

Вмомент t1 p-n переход открывается, но ток через него и через нагрузку достигает своего максимального, то есть установившегося значения, не мгновенно, а за время tуст., которое необходимо для заряда барьерной ёмкости p-n перехода.

Вмомент времени t2 p-n переход почти мгновенно закрывается. Область p-проводимости оказывается насыщенной неосновными носителями зарядов, то есть электронами. Не успевшие рекомбинировать электроны под действием поля закрытого p-n перехода возвращаются в n-об- ласть, за счёт чего сильно возрастает обратный ток. По мере ухода электронов из p-области обратный ток уменьшается, и через время tвосст. p-n переход восстанавливает свои «закрытые» свойства. В импульсных диодах время восстановления и установления должны быть минимальными. С этой целью импульсные диоды конструктивно выполняются точечными или микросплавными. Толщина базы диода делается минимальной. Полупроводник легируют золотом для увеличения подвижности электронов.

2) Диоды ВЧ. Это универсальные диоды, которые могут быть детекторными, модуляторными, импульсными при достаточных длительностях импульса, и даже выпрямительными при малых токах нагрузки. Основное отличие ВЧ диодов – обратная ветвь вольтамперной характеристики плавно понижается (увеличивается обратный ток, постепенно переходя в область электрического пробоя) (смотрите рисунок 56).

Такое понижение обратной ветви ВАХ объясняется усиленной термогенерацией собственных носителей зарядов на малой площади p-n перехода.

Е. А. Москатов. Стр. 29

Микросплавные ВЧ диоды имеют бóльшую барьерную ёмкость, чем точечные, и для того, чтобы их можно было использовать на высоких частотах, вблизи p-n перехода понижают концентрацию акцепторной и донорной примеси.

p p- n- n

Рис. 57

Понижение концентрации примеси приводит к увеличению ширины p-n перехода, следовательно, к уменьшению барьерной ёмкости:

Сб о Sp n

Х

3) СВЧ диоды. На СВЧ используются диоды Шоттки и диоды с p-n переходом, площадь которого значительно меньше, чем у точечных.

F

Рис. 58

Заострённая вольфрамовая проволока в виде пружины прижимается к базе с определённым

усилием, за счёт чего образуется очень малой площади p-n переход.

Биполярные транзисторы Устройство, классификация и принцип действия биполярных транзисторов

1)Классификация и маркировка транзисторов

2)Устройство биполярных транзисторов

3)Принцип действия биполярных транзисторов

1)Классификация и маркировка транзисторов. Транзистором называется полупроводниковый преобразовательный прибор, имеющий не менее трёх выводов и способный усиливать мощность. Классификация транзисторов производится по следующим признакам:

По материалу полупроводника – обычно германиевые или кремниевые;

По типу проводимости областей (только биполярные транзисторы): с прямой проводимостью (p-n-p - структура) или с обратной проводимостью (n-p-n - структура);

По принципу действия транзисторы подразделяются на биполярные и полевые (униполярные);

По частотным свойствам;

НЧ (<3 МГц); СрЧ (3÷30 МГц);

ВЧ и СВЧ (>30 МГц);

Е. А. Москатов. Стр. 30