- •210414 – Техническое обслуживание и ремонт
- •Энергетическая диаграмма твердого тела
- •Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
- •Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
- •2 Внутреннее строение полупроводников
- •2.1 Примесная проводимость полупроводника
- •2.1.1 Донорная (электронная) проводимость
- •2.1.2 Акцепторная (дырочная) проводимость
- •2.2 Токи в полупроводниках
- •2.2.1 Дрейфовый ток
- •2.2.2 Диффузионный ток
- •3 Контактные явления
- •3.1.1Обратное включение p-n перехода
- •3.1.2 Прямое включение p-n перехода
- •3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода Выпрямляющий и омический контакты
- •3.2 Емкости p-n перехода
- •3.2.1 Барьерная емкость
- •3.2.2 Диффузионная емкость
- •3.3 Пробой p-n перехода
- •Обратная ветвь вах при пробое:
- •Виды пробоев:
- •3.3.1 Тепловой пробой
- •3.3.2 Электрический пробой
- •А) Лавинный пробой
- •Б) Туннельный пробой
- •Механизм туннельного пробоя:
- •4 Внутренний и внешний фотоэффект
- •4.1 Внутренний фотоэффект
- •4.2 Внешний фотоэффект
- •5.2 Выпрямительный диод
- •Механизм сглаживания пульсаций:
- •5.3 Стабилитрон
- •Применение стабилитронов:
- •5.4 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
- •Р hν ассмотрим фотодиодный режим:
- •6.2 Лазеры на гетероструктурах
- •Применение гетеропереходов:
- •6.3 Применение лазеров
- •7 Транзисторы
- •7.1.Биполярные транзисторы
- •Обозначение:
- •7.1.1 Назначение областей транзистора
- •7.1.2 Режимы работы транзистора
- •7.1.3 Буквенно-цифровое обозначение транзисторов
- •7.1.4 Принцип работы транзистора
- •7.1.5 Основные коэффициенты, характеризующие работу транзистора
- •Статические вах транзистора оэ
- •7.1.9 Динамический режим работы транзистора
- •7.1.10 Первичные параметры транзистора
- •Пример расчета h-параметров транзистора оэ
- •Примечание:
- •7.2 Полевые транзисторы
- •Полевой транзистор содержит 3 электрода:
- •Полевые транзисторы бывают:
- •7.2.1 Полевой транзистор с p-n затвором
- •Обозначение:
- •Принцип действия полевого транзистора
- •Стоковые (выходные) характеристики
- •Стоко-затворные (передаточные) характеристики
- •Обозначение:
- •Достоинства:
- •Недостатки:
- •8 Интегральные микросхемы (имс) логических элементов
- •8.1 Транзисторно-транзисторная логика (ттл)
- •Ттл с простым инвертором (и-не)
- •8.2 Эмиттерно-связанная логика (эсл)
- •Характерная особенность схемы:
- •Принцип работы переключателя тока:
- •8.4 Комплементарная моп-транзисторная логика (кмоп тл)
- •Кмоп тл (или-не)
- •Кмоп тл (и-не)
- •Преимущества кмоп тл перед моп тл:
- •9 Усилительные устройства
- •9.1 Структурная схема усилителя
- •9.2 Классификация усилителей
- •По диапазону усиливаемых частот:
- •9.3 Показатели качества усилителя
- •Входные и выходные параметры
- •Коэффициенты усиления
- •Линейные искажения
- •Нелинейные искажения
- •Динамический диапазон
- •Собственные шумы усилителя
- •9.4 Обратная связь в усилителях
- •Структурная схема усилителя с ос:
- •Виды обратной связи
- •9.5 Питание усилителей по постоянному току
- •Смещение фиксированным током базы
- •Назначение элементов:
- •Назначение элементов:
- •Коллекторная стабилизация
- •Комбинированная стабилизация
- •Принцип действия коллекторной стабилизации:
- •9.7 Анализ ачх шпу
- •Факторы, оказывающие влияние на ачх в области нч и вч:
- •Рассмотрим область верхних частот
- •Рассмотрим область нижних частот
- •Рассмотрим область средних частот
- •9.8 Схемы коррекции ачх шпу
- •Расширение полосы пропускания происходит следующим образом:
- •Изображена схема комбинированной стабилизации!
- •Расширение полосы пропускания происходит следующим образом:
- •9.9 Резонансные усилители
- •Резонансный усилитель напряжения (рун)
- •Принцип усиления:
- •Недостаток схемы:
- •Автотрансформаторное включение контура
- •Многоконтурный рун
- •Упч с полосовым фильтром
- •Ачх такого усилителя:
- •Упч c фильтром сосредоточенной селекции (фсс)
- •Ачх такого усилителя:
- •Высокая добротность получается:
- •9.11 Оконечные каскады (усилители мощности)
- •Однотактный трансформаторный усилитель мощности (ум)
- •Принцип работы параметрической стабилизации:
- •Бестрансформаторные ум
- •Бестрансформаторный ум
- •Принцип работы:
- •9.12 Усилители постоянного тока (упт)
- •Ачх упт выглядит:
- •Дрейф нуля
- •Основные причины дрейфа нуля:
- •Дрейф нуля содержит монотонную медленно меняющуюся составляющую и случайные отклонения от неё – флуктуации.
- •Меры по уменьшению дрейфа нуля:
- •Дифференциальный усилитель (ду)
- •Назначение элементов:
- •Ду с двумя источниками питания
- •Роль резистора :
- •Операционные усилители (оу)
- •Обозначение оу:
- •Параметры оу
- •Инвертирующий оу
- •Не инвертирующий oу
- •Интегратор
- •Рассмотрим частные случаи:
- •Дифференциатор
А) Лавинный пробой
Лавинный пробой возникает в так называемых «толстых» переходах. Под действием сильного электрического поля электроны, двигаясь с большой скоростью, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации нейтральных атомов кристаллической решетки.
Механизм ударной ионизации: свободный электрон, обладающий большой кинетической энергией, ударяясь о нейтральный атом, передает валентным электронам этого атома часть своей энергии, и они отрываются от атома, становясь свободными. Атом при этом ионизируется.
Возникшие в результате ионизации свободные электроны также разгоняются электрическим полем, ударяются о новые атомы кристаллической решетки и выбивают из них следующую партию электронов. Процесс нарастает лавинообразно (как снежный ком) – отсюда и название пробоя – «лавинный».
Для ударной ионизации необходимо поле с напряженностью:
В результате ударной ионизации возникает размножение НЗ, и обратный ток резко возрастает – возникает лавинный пробой.
На лавинном пробое работают такие полупроводниковые приборы, как стабилитроны, тиристоры, лавинные транзисторы и др.
Б) Туннельный пробой
Если напряженность электрического поля достигнет значения и переход будет очень тонкий (с толщиной запирающего слоя ), возможен туннельный пробой – переход электронов из валентной зоны (ВЗ) одного полупроводника в зону проводимости (ЗП) другого полупроводника без изменения энергии.
Механизм туннельного пробоя:
Электрон, движущийся в сторону очень узкого перехода, под действием очень сильного поля пройдет через переход, как через туннель, и займет свободный уровень с такой же энергией по другую сторону перехода.
Таким образом, обязательным условием туннельного пробоя, кроме сильного поля и тонкого перехода, является наличие свободного уровня по другую сторону перехода. При этом ВЗ одного полупроводника должна находиться на одном уровне с ЗП другого полупроводника.
На туннельном пробое работают туннельные диоды.
Туннельный и лавинный пробои обратимы – снятие обратного напряжения полностью восстанавливает свойства p-n перехода.
4 Внутренний и внешний фотоэффект
4.1 Внутренний фотоэффект
Поток фотонов нельзя рассматривать как непрерывный поток. Он представляет собой поток отдельных порций энергии – квантов.
При облучении полупроводника таким потоком фотоны отдают свою энергию валентным электронам, освобождая их от ковалентных связей. Если эта энергия превышает ширину запрещенной зоны, то электроны смогут перейти из ВЗ в ЗП, т.е. возникнет фотогенерация (ее еще называют внутренним фотоэффектом).
Фотогенерация – это процесс образования пар электрон + дырка в полупроводнике при его электромагнитном облучении.
Возникшие в результате фотогенерации НЗ увеличивают проводимость полупроводника. Проводимость, вызванная действием фотонов, называется фотопроводимостью.
Р ассмотрим собственный полупроводник:
W hv
Ө ni Ө nф
Wп
генерация фотогенерация W
Wв
Өpi Ө pф
∆W – ширина запрещенной зоны;
pi, ni – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе генерации;
pф, nф – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе фотогенерации.
У металлов явление фотопроводимости отсутствует, т.к. у них огромна концентрация свободных электронов (N 1022 1/см3) и не может заметно возрасти под действием облучения.