- •Лекция 1 Задачи курса
- •Элементы физики полупроводников
- •P-n переход, структура, работа.
- •Лекция 2 Статические характеристики диодов
- •Лекция 3 Динамические параметры p-n перехода
- •Полупроводниковые диоды.
- •Выпрямительные диоды.
- •Стабилитроны и стабисторы.
- •Светодиоды.
- •Фотодиоды.
- •Туннельные диоды.
- •Варикапы.
- •Лекция 4 Транзисторы.
- •Биполярные транзисторы.
- •Основные схемы включения транзистора.
- •Работа биполярного транзистора.
- •Лекция 5 Характеристики биполярных транзисторов.
- •Статические характеристики.
- •Модель биполярного транзистора Эберса - Молла.
- •Частотные свойства биполярных транзисторов.
- •Составные транзисторы.
- •Лекция 6 Униполярные (полевые) транзисторы.
- •Основные структуры полевых транзисторов.
- •Транзистор с изоляцией канала от затвора обратносмещенным p-n переходом.
- •Транзисторы структуры металл - диэлектрик - полупроводник (мдп).
- •Статические характеристики полевых транзисторов.
- •Лекция 7 Частотные свойства полевых транзисторов.
- •Некоторые особенности использования полевых транзисторов.
- •Тиристоры.
- •Лекция 8
- •2. Полупроводниковые устройства.
- •2.1. Усилительные устройства.
- •2.1.1. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с заземленным эмиттером.
- •Лекция 9
- •2.1.2. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с отрицательной обратной связью по току.
- •2.1. 3. Эмиттерный повторитель.
- •2.1.4. Дифференциальный усилитель.
- •2.2. Полупроводниковые источники стабильного тока.
- •Лекция 10
- •2.3. Обратная связь в усилителях сигналов.
- •2.3.1. Влияние обратной связи на свойства усилителя.
- •2.3.2. Разновидности обратной связи.
- •2 Рис. 74. Параллельная обратная связь..4. Частотные свойства усилителей.
- •Лекция 11
- •2.5. Операционный усилитель (оу).
- •2.5.1. Принципиальная схема, состав, функциональное назначение.
- •2.5.2. Основные параметры операционного усилителя.
- •2.5.3. Основные включения операционного усилителя.
- •Решающие элементы аналоговых вычислительных машин (авм).
- •Сумматор.
- •2.5.4.2.Интегратор.
- •Дифференциатор.
- •Решение дифференциальных уравнений.
- •Триггер Шмитта.
- •Лекция 12
- •3. Источники питания электронной аппаратуры.
- •3.1. Структурные схемы источников питания.
- •3.2. Выпрямители.
- •3.2.1. Однополупериодный выпрямитель.
- •3.2.2. Двухполупериодный выпрямитель.
- •3.2.3. Мостовой выпрямитель.
- •3.2.4. Выпрямители с умножением напряжения.
- •3.3. Фильтры.
- •Лекция 13
- •3.4. Стабилизаторы напряжения.
- •3.4.1. Компенсационные стабилизаторы.
- •3.4.2. Импульсный стабилизатор.
- •3.4.3. Источник питания с преобразованием частоты.
- •Лекция 14
- •4 Импульсная техника.
- •4.1 Импульсный сигнал, его характеристики.
- •4.2 Формирователи импульсных сигналов.
- •Лекция 15
- •4.3 Ключ на биполярном транзисторе.
- •Лекция 16
- •4.4 Процессы переключения ключа на биполярном транзисторе.
- •Лекция 17
- •4.5 Транзисторные ключи на полевых транзисторах.
- •4.6 Генератор импульсной последовательности (мультивибратор).
- •4.7 Триггер на биполярных транзисторах.
Полупроводниковые диоды.
Прямое использование p-n перехода привело к появлению полупроводникового устройства — диода, основное назначение которого — организация прохождения тока в одном направлении в цепи, в которой установлен диод.
Используя различные конструкции переходов (плоскостные, точечные, с тонкими или толстыми слоями), различные технологические приёмы получают различные по характеристикам и по назначению диоды.
По функциональному назначению диоды подразделяют на:
- выпрямительные,
- стабилитроны и стабисторы,
- светоизлучающие,
- фоточувствительные,
- генераторные.
Выпрямительные диоды.
Эта разновидность диодов имеет наибольшую номенклатуру и наиболее широко применяется. Основное их назначение — преобразование переменного тока в пульсирующий, импульсный или постоянный ток, т.е. основная область их применения это выпрямители. Выпрямительные диоды между собой различаются по предельным параметрам.
Предельные параметры диодов:
- максимально допустимый прямой ток — Iпр мак,
- максимально допустимое обратное напряжение — Uоб мак,
- максимально допустимая рассеиваемая мощность — Pмак,
- максимально допустимая частота тока без снижения параметров — Fмак.
Максимально допустимый ток определяется площадью p-n перехода и концентрацией основных носителей в слоях кристалла. Поэтому диоды, рассчитанные на большие прямые токи имеют большие площади переходов и соответственно большие геометрические размеры.
Допустимое обратное напряжение зависит от толщины слоёв кристалла и от качества технологии (минимальное количество примесей и высокая степень чистоты кристалла и его поверхностей).
Современные технологии позволяют получать при малых габаритах диоды с достаточно большими прямыми токами и большими обратными напряжениями. Примером может служить диод КД226, который при диаметре 5,5мм и длине 9,6мм имеет Iпр мак = 1,7А и Uоб мак = 800В, а диод 1N4007 при диаметре 4мм и длине 7мм имеет Iпр мак = 1А и Uоб мак = 1300В.
Большое значение для нормальной работы имеет максимальна частота, т.к. при превышении этого параметра допустимые ток и наряженное резко уменьшаются. Эта особенность требует выбирать диоды для применения в схемах в соответствии частотой тока.
Для использования при повышенных частотах необходимо использовать диоды с малым временем рассасывания и восстановления. Обычно таким требованиям отвечают диоды, у которых полупроводящие свойства образуются за счёт контакта полупроводник - металл — диоды Шоттки. Так диод КД213 сохраняет прямой ток до 10А при частоте 100кГц.
Маломощные выпрямителные диоды (малые токи и напряжения) обычно имеют значительно лучшие частотные параметры.
Выпрямительные диоды, предназначенные для работы в цепях высокой частоты (до 600 МГц) называются высокочастотными. Как было указано ранее, они изготавливаются на основе точечного контакта (малые прямые токи и малые рассеиваемые мощности) или на использовании контакта металл - полупроводник (явление Шоттки). Малое прямое сопротивление и малая емкость барьера Шоттки позволяют этим диодам работать до частот порядка 250 ГГц.
В вычислительной технике, где сигналы обычно имеют импульсную форму, используют специальные так называемые импульсные диоды, которые характеризуются малыми барьерными емкостями и малым временем жизни неосновных носителей заряда в области p-n перехода. Такие специфические характеристики достигаются за счет специальных конструктивно-технологических мероприятий. По способу выполнения p-n перехода импульсные диоды подразделяются на точечные, сплавные, сварные и диффузные (меза и планарные). Наименьшим временем переключение обладают диффузные диоды, у которых оно может составлять единицы и доли наносекунд [нс].