Питання №10. Напівпровідниковий р-н перехід
pn-перехід (n - negative - негативний, електронний, p - positive - позитивний, дірковий), або електронно-дірковий перехід - область простору на стику двох напівпровідників p- і n-типу, в якій відбувається перехід від одного типу провідності до іншого . p-n-Перехід є основою для напівпровідникових діодів, тріодів і інших електронних елементів з нелінійної вольт-амперної характеристикою.
Області просторового заряду
У напівпровіднику p-типу концентрація дірок набагато перевищує концентрацію електронів. У напівпровіднику n-типу концентрація електронів набагато перевищує концентрацію дірок. Якщо між двома такими напівпровідниками встановити контакт, то виникне дифузний струм - носії заряду, хаотично рухаючись, перетікають з тієї області, де їх більше, в ту область, де їх менше. При такій дифузії електрони і дірки переносять з собою заряд. Як наслідок, область на кордоні стане зарядженої, і область в напівпровіднику p-типу, яка примикає до кордону розділу, отримає додатковий негативний заряд, принесений електронами, а прикордонна область в напівпровіднику n-типу отримає позитивний заряд, принесений дірками. Таким чином, межа розділу буде оточена двома областями просторового заряду протилежного знаку.
Електричне поле, що виникає внаслідок утворення областей просторового заряду, викликає дрейфовий струм в напрямку, протилежному диффузионному току. Зрештою, між дифузійним і дрейфовим струмами встановлюється динамічна рівновага, і перетікання зарядів припиняється.
Питання №11. ВАХ напівпровідникового діода.
Стабілітрон (діодЗенера) - напівпровідниковий діод, призначений для підтримки напруги джерела живлення на заданому рівні. У порівнянні зі звичайними діодами має досить низьке регламентоване напруга пробою (при зворотному включенні) і може підтримувати цю напругу на постійному рівні при значній зміні сили зворотного струму. Матеріали, використовувані для створення p-n переходу стабілітронів, мають високу концентрацію легуючих елементів (домішок). Тому, при відносно невеликих зворотних напругах в переході виникає сильне електричне поле, що викликає його електричний пробій, в даному випадку є оборотним (якщо не настає тепловий пробій внаслідок занадто великої сили струму).
Напруга стабілізації - значення напруги на стабілітроні при проходженні заданого струму стабілізації. Пробивна напруга діода, а значить, напруга стабілізації стабілітрона залежить від товщини p-n-переходу або від питомої опору бази діода. Тому різні стабілітрони мають різні напруги стабілізації (від 3 до 400 В).
Температурний коефіцієнт напруги стабілізації - величина, що визначається відношенням відносної зміни температури навколишнього середовища при постійному струмі стабілізації. Значення цього параметра у різних стабилитронов різні. Коефіцієнт може мати як позитивні так і негативні значення для високовольтних і низьковольтних стабілітронів відповідно. Зміна знака відповідає напрузі стабілізації порядку 6В.
Диференціальний опір - величина, що визначається відношенням приросту напруги стабілізації до викликав його малому приросту струму в заданому діапазоні частот.
Максимально допустима розсіює потужність - максимальна постійна або середня потужність, що розсіюється на стабілітроні, при якій забезпечується задана надійність.
Стабистор (раніше нормістор) - напівпровідниковий діод, в якому для стабілізації напруги використовується пряма гілка вольт-амперної характеристики (тобто в області прямого зміщення напруга на стабисторов слабо залежить від струму). Відмінною особливістю стабисторов в порівнянні зі стабілітронами є меншу напругу стабілізації [1]. яке становить приблизно 0,7 В. Послідовне з'єднання двох або трьох стабисторов дає можливість отримати подвійну або потроєною значення напруги стабілізації. Деякі типи стабисторов представляють собою єдиний набір з послідовним з'єднанням окремих елементів.
Стабисторов притаманний негативний температурний коефіцієнт опору, тобто напруга на стабисторов при постійному струмі зменшується зі збільшенням температури. У зв'язку з цим стабістори використовують для температурної компенсації стабилитронов з позитивним коефіцієнтом напруги стабілізації.
Основна частина стабисторов - кремнієві діоди. Крім кремнієвих стабисторов промисловість випускає і селенові полікристалічні стабістори, які відрізняються простотою виготовлення, а значить, більш низька вартість. Однак селенові стабістори мають менший гарантований термін служби (1000 год) і вузький діапазон робочих температур.
Варикап (від англ. Vari (able) - «змінний», і cap (acity) - «ємність») - напівпровідниковий діод, робота якого заснована на залежності бар'єрної ємності p-n переходу від зворотної напруги. Варикапи застосовуються в якості елементів з електрично керованою ємністю в схемах перебудови частоти коливального контуру, ділення і множення частоти, частотної модуляції, керованих фазовращателей і ін.
При відсутності зовнішнього напруги в p-n-переході існують потенційний бар'єр і внутрішнє електричне поле. Якщо до діода прикласти зворотну напругу, то висота цього потенційного бар'єру збільшиться. Зовнішнє зворотна напруга відштовхує електрони в глиб n-області, в результаті чого відбувається розширення збідненої області p-n-переходу, яку можна уявити як найпростіший плоский конденсатор, в якому обкладинками служать кордону області. У такому випадку, відповідно до формули для ємності плоского конденсатора, з ростом відстані між обкладинками (викликаної зростанням значення зворотної напруги) ємність p-n-переходу буде зменшуватися. Це зменшення обмежена лише товщиною бази, далі якої перехід розширюватися не може. Після досягнення цього мінімуму з ростом зворотної напруги ємність не змінюється.
Питання №14. Тиристор.
Тиристор - напівпровідниковий прилад, виконаний на основі монокристала напівпровідника з трьома або більше p-n-переходами і має два стійких стани: закрите стан, тобто стан низької провідності, і відкритий стан, тобто стан високої провідності.
Тиристор можна розглядати як електронний вимикач (ключ). Основне застосування тиристорів - управління потужної навантаженням за допомогою слабких сигналів, а також перемикаючі пристрої. Існують різні види тиристорів, які поділяються, головним чином, за способом управління і по провідності. Різниця по провідності означає, що бувають тиристори, які проводять струм в одному напрямку (наприклад тринистор, зображений на малюнку) і в двох напрямках (наприклад, сімістори, симетричні діністори).
Тиристор має нелінійну вольтамперних характеристику (ВАХ) з ділянкою негативного диференціального опору. У порівнянні, наприклад, з транзисторними ключами, управління тиристором має деякі особливості. Перехід тиристора з одного стану в інший в електричному ланцюзі відбувається стрибком (лавиноподібно) і здійснюється зовнішнім впливом на прилад: або напругою (струмом), або світлом (для Фототиристори). Після переходу тиристора у відкритий стан він залишається в цьому стані навіть після припинення керуючого сигналу, якщо протікає через тиристор ток перевищує деяку величину, звану струмом утримання.
