- •1. Предмет электроники, ее роль в науке и технике
- •2. Полупроводниковые приборы
- •2.1. Электрические свойства полупроводниковых материалов
- •2.2. Механизм электропроводности полупроводников
- •2.2.1. Собственная электропроводность
- •2.2.2. Примесная проводимость
- •2.3. Электронно-дырочный переход (эдп)
- •2.3.1. Технологии изготовления эдп
- •2.3.1.1. Сплавная технология
- •2.3.1.2. Диффузионная технология
- •2.3.2. Эдп при отсутствии внешнего напряжения
- •2.3.3. Эдп при прямом напряжении
- •2.3.4. Эдп при обратном напряжении
- •2.3.4.1. Механизм установления обратного тока при приложении
- •3. Полупроводниковые диоды
- •3.1. Вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •3.2. Параметры полупроводниковых диодов
- •4. Виды пробоев эдп
- •4.1. Зеннеровский пробой
- •4.2. Лавинный пробой
- •4.3. Тепловой пробой
- •4.4. Поверхностный пробой
- •5. Основные типы полупроводниковых диодов
- •5.1. Устройство точечных диодов
- •5.2. Устройство плоскостных диодов
- •5.3. Условное обозначение силовых диодов
- •5.4. Условное обозначение маломощных диодов
- •5.5. Конструкция штыревых силовых диодов
- •5.6. Лавинные диоды
- •5.7. Конструкция таблеточных диодов
- •5.8. Стабилитрон
- •5.9. Туннельный диод
- •5.10. Обращенный диод
- •5.11. Варикап
- •5.12. Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды
- •6. Транзисторы
- •6.1. Распределение токов в структуре транзистора
- •6.2. Схемы включения транзисторов. Статические вах
- •6.3. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.4. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.5. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.6. Схемы включения транзистора как усилителя
- •6.7. Краткие характеристики схем включения транзистора. Области применения схем
- •6.7.1. Схема включения транзистора с общей базой
- •6.7.2. Схема включения транзистора с общим эмиттером
- •6.7.3. Схема включения транзистора с общим коллектором
- •6.8. Режимы работы транзистора
- •6.9. Работа транзистора в ключевом режиме
- •6.10. Малосигнальные и собственные параметры транзисторов
- •6.11. Силовые транзисторные модули
- •6.12. Параметры биполярных транзисторов
- •6.13. Классификация и системы обозначений (маркировка) транзисторов
- •6.14. Полевые транзисторы
- •6.14.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом
- •6.14.2. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора
- •6.14.3. Основные параметры полевого транзистора
- •6.14.4. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •6.14.4.1. Мдп-транзисторы со встроенным каналом
- •6.14.4.2. Мдп-транзистор с индуцированным каналом
- •6.14.5. Достоинства и недостатки полевых транзисторов
- •6.15. Технологии изготовления транзисторов
- •6.16. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (igbt - транзисторы)
- •6.17. Силовые модули на основе igbt-транзисторов
- •7. Тиристоры
- •7.1 Назначение и классификация
- •7.2. Диодные и триодные тиристоры
- •7.3. Переходные процессы при включении и выключении тиристора
- •7.3.1. Переходные процессы при включении тиристора
- •7.3.2. Переходные процессы при выключении тиристора
- •7.4. Основные параметры тиристоров
- •7.5. Маркировка силовых тиристоров
- •7.6. Лавинные тиристоры
- •7.7. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •7.8. Полностью управляемые тиристоры
- •7.9. Специальные типы тиристоров
- •7.9.1. Оптотиристоры
- •7.9.2. Тиристоры с улучшенными динамическими свойствами
- •7.9.2.1. Тиристоры тд (динамические)
- •7.9.2.2. Тиристоры тб (быстродействующие)
- •7.9.2.3. Тиристоры тч (частотные)
- •7.9.3. Тиристор, проводящий в обратном направлении (асимметричный)
- •7.9.4. Тиристор с обратной проводимостью (тиристор-диод)
- •7.9.5. Комбинированно-выключаемый тиристор (квк)
- •7.9.6. Полевой тиристор
- •7.10. Конструкции тиристоров
- •8. Групповое соединение полупроводниковых приборов
- •8.1. Неравномерности распределения нагрузки при групповом соединении
- •8.2. Параллельное соединение полупроводниковых приборов
- •8.3. Последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •8.4. Параллельно-последовательное соединение полупроводниковых приборов
- •9. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов
- •9.1. Способы охлаждения полупроводниковых приборов
- •9.2. Воздушное естественное и принудительное охлаждение
- •9.3. Испарительное охлаждение с промежуточным теплоносителем
- •9.4. Сравнение систем охлаждения
6.3. Схема включения транзистора с общей базой
Схема включения транзистора с общей базой и распределения токов в его структуре представлены на рис. 6.8.
Схема включения транзистора с общей базой (ОБ) имеет следующие семейства характеристик:
– выходные Iк = f (UКБ) при постоянном значении тока эмиттера Iэ1=1const;
– входные IЭ = f (UЭБ) при постоянном напряжении UКБ = const.
Рис. 6.8. Распределение токов в схеме включения транзистора с общей базой
Выходные характеристики схемы включения транзистора с общей базой приведены на рис. 6.9.
На выходных характеристиках схемы можно выделить три области.
Область I – область сильной зависимости тока коллектора IК от напряжения UКБ. Она расположена левее оси ординат.
Между коллектором и базой прикладывается напряжение:
UКБ = – UК – U’КБ, (6.9)
где UК – напряжение на p-n-переходе;
U’КБ – внешнее напряжение.
При напряжении U’КБ = 0 при токе эмиттера Iэ 0 ток коллектора Iк 0, поэтому, чтобы уменьшить значение тока коллектора IК, необходимо подать положительное значение напряжения U’КБ, то есть перевести коллектор в режим эмиттера. Тогда потоки дырок взаимно компенсируются и ток коллектора IК станет равен нулю.
Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик схемы включения
транзистора с ОБ
Область II – область слабой зависимости тока коллектора IК от напряжения UКБ.
При подаче отрицательного значения напряжения U’КБ характеристики немного поднимаются за счет эффекта модуляции толщины базового слоя. Повышение напряжения UКБ приводит к уменьшению толщины базы, а, следовательно, к увеличению коэффициента переноса неосновных носителей через базу и, соответственно, коэффициента передачи тока .
Область III – область теплового пробоя, так как существует предел повышения напряжения UКБ.
Входные характеристики схемы включения транзистора с общей базой приведены на рис. 6.10.
Кривая, полученная при значении напряжения UКБ1 = – 5 В, размещается левее и выше кривой, полученной при напряжении UКБ = 0 вследствие явления базовой модуляции. При UКБ = 0 переход П2 закорочен и не влияет на ток базы. Изменение UКБ (на коллекторном переходе) вызывает модуляцию (уменьшение) ширины базы. С ростом UКБ это приводит к увеличению градиента концентрации инжектированных в базу дырок, в результате чего увеличивается ток диффузии, то есть ток эмиттера.
Рис. 6.10. Семейство входных характеристик схемы включения
транзистора с общей базой
Напомним, что диффузия – перемещение носителей заряда в направлении понижения их концентрации. Такое перемещение зарядов в полупроводнике образует ток диффузии, прямо пропорциональный градиенту концентрации, представляющему собой отношение изменения концентрации носителей заряда данного знака к расстоянию, на котором происходит это изменение.
6.4. Схема включения транзистора с общим эмиттером
Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) и распределение токов в его структуре представлены на рис. 6.11.
Схема включения транзистора с общим эмиттером (ОЭ) имеет следующие семейства характеристик:
– выходные IК = f (UКЭ) при постоянном значении тока базы IБ = const;
– входные IБ = f (UЭБ) при постоянном напряжении UКЭ = const.
Напряжение на эмиттерном переходе П1 определяет напряжение UБЭ, а на коллекторном переходе П2 – разность напряжений UКЭ – UБЭ.
На выходных характеристиках выделяют три области (рис. 6.12).
Рис. 6.11. Распределение токов в схеме включения транзистора
с общим эмиттером
Рис. 6.12. Семейство выходных характеристик схемы включения
транзистора с ОЭ
На выходных характеристиках можно выделить три области:
– область I – начальная область, область сильной зависимости тока коллектора IК от напряжения UКЭ;
– область II – область слабой зависимости тока коллектора IК от напряжения UКЭ;
– область III – пробой коллекторного перехода.
Характеристики начинаются из начала координат. При UКЭ = 0 напряжение на коллекторном переходе будет равно напряжению UБЭ, коллекторный переход открыт, поток дырок из коллектора в базу и из эмиттера в коллектор компенсируется, ток коллектора IК = 0. По мере возрастания напряжения | UКЭ | прямое напряжение на переходе П2 снижается, его инжекция уменьшается и увеличивается ток IК. На границе областей I и II прямое напряжение снимается с перехода П2 и в области II на переход действует обратное напряжение (UКЭ UБЭ).
Входные характеристики схемы включения транзистора с общим эмиттером приведены на рис. 6.13.
Рис. 6.13. Семейство входных характеристик схемы включения
транзистора с ОЭ
При значении UКЭ = 0 входная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ p-n-перехода. При увеличении значения напряжения | UКЭ | характеристики смещаются вниз за счет эффекта модуляции базы. При UКЭ 0 при UБЭ = 0 ток базы IБ < 0 за счет протекания обратного тока IКО через p-n-переход.