Лекция 4 Разновидности диодов: стабилитроны, стабистор, диод Шоттки, варикап, туннельный диод, обращенный диод.

Цель обучающая:

1. Усвоение обучающимися знаний по теме урока.

Цель развивающая:

1. Развитие аналитического, синтезирующего и абстрактного мышления, умений применять знания на практике.

2. Развитие умений учебного труда, инициативы, уверенности в своих силах.

3. Развитие умений действовать самостоятельно.

Цель воспитательная

1. Стремиться воспитать чувство аккуратности.

2. Способствовать воспитанию чувства гордости за избранную профессию.

3. Умению управлять эмоциями, бережного отношения друг к другу.

Тип урока: Урок изучения нового материала и первичного закрепления

Средства обучения: Вербальные: голос, речь, учебная литература, проектор.

Ход урока

1. Организационный момент:

   1. Проверка состояния аудитории, внешнего вида студентов,

   2. наличие бейджей, учебных принадлежностей: ручки, тетради.

   3. Присутствие студентов на занятии.

2. Опрос или тестирование.

3. Выдача нового материала:

4. Закрепление.

5. Домашнее задание.

6. Итог урока (Рефлексия). Проверка выполнения работы. Выставление оценок.

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя.

В стабилитронах может иметь место и туннельный, лавинный и смешанный пробой в зависимости от удельного сопротивления базы. В стабилитронах с низкоомной базой (до 5,7В) имеет место туннельный пробой, а в стабилитронах с высокоомной базой – лавинный пробой.

Основные параметры стабилитрона:

1. Uст – напряжение стабилизации (при заданном токе в режиме пробоя)

2. Iст.Мин – минимально допустимый ток стабилизации

3. Iст.Макс – максимально допустимый ток стабилизации

4. r_ст – дифференциальное сопротивление стабилитрона

5. - (ТКН) температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Стабистор– это полупроводниковый диод, напряжение на котором при прямом включении (около 0,7В) мало зависит от тока. Стабистор предназначен для стабилизации малых напряжений.

Диод Шоттки.

Диод Шоттки(также правильноШотки, сокращённоДШ) —полупроводниковый диодс малым падением напряжения при прямом включении.

В диоде Шоттки используется не p-n переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник.

Варикап

Варикап – это полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве конденсатора, емкость которого управляется напряжением.

Туннельный диод

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении.

Обращенный диод – это полупроводниковый диод, у которого участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике отсутствует или слабо выражен

Переход и диод Шоттки: получение и включения в прямом и обратном направлении

Переход Шоттки возникает на границе металла, уровень Ферми ко-торого находится в зоне проводимости, и полупроводника элек-тронного типа проводимости, который имеет более низкую работу выхода, чем у металла. Для успешного функционирования перехода Шоттки приграничная область полупроводника должна быть бедна электронами, чтобы она обладала более низкой проводимостью, чем остальная часть полупроводникового кристалла. Электроны из при-граничной области полупроводника поступают в металл с более высокой работой выхода и не могут уйти обратно. На покинутом электронами месте в полупроводнике остаются положительные не-компенсированные ионы. Между металлом и полупроводником возникнет электрическое поле, тормозящее и возвращающее обрат-но основные носители заряда полупроводника.

Подсоединим переход Шоттки к внешнему источнику питания так, чтобы отрицательное напряжение было приложено к металлу, а положительное – к полупроводнику. Внешнее поле, которое будет направлено в ту же сторону, что и внутренне поле перехода Шотт-ки, будет отталкивать электроны полупроводника вглубь от грани-цы перехода. Для электронов металла внешнее поле будет уско-ряющим, однако они не покинут металл с более высокой работой выхода, чем полупроводник. Дрейфовый обратный ток через пере-ход Шоттки совершенно отсутствует, а описанное включение пере-хода называют обратным.

Подключим теперь переход Шоттки к внешнему источнику пи-тания так, чтобы положительное напряжение было подано к метал-лу, а отрицательное – к полупроводнику. Внешнее поле будет на-правлено встречно внутреннему полю перехода Шоттки, и станет переносить электроны из полупроводника через переход в металл. В металле отсутствуют неосновные носители заряда, и инжекция не-основных носителей заряда не возникает. Через переход Шоттки течѐт прямой ток, а рассмотренное включение называют прямым.

Для изготовления переходов Шоттки в качестве полупроводника обычно используют кремний, а применяемые металлы и химические соединения – это золото, силицид платины, молибден и другие. Пе-реход Шоттки не получить простым соприкосновением металла и полупроводника, а на металлическую пластину по технологиям эпи-таксиального наращивания или напыления в вакууме наносят плѐн-ку полупроводника.

Слой положительно заряженных ионов донорной примеси на границе полупроводника и металла с большей работой выхода на-зывают переходом Шоттки в честь немецкого учѐного Вальтера Германа Шоттки, который одним из первых физиков изучал контак-ты металлов и полупроводников. Вальтер Шоттки родился 23 июля 1886 года, а скончался 4 марта 1976 года.

Переходы Шоттки выступают основой диодов Шоттки. К досто-инствам последних относят чрезвычайно малый обратный ток, ко-торый для отдельных диодов Шоттки может составлять единицы пикоампер, возможность работы компонентов отдельных марок на частотах до сотен гигагерц и даже выше. Некоторые мощные диоды Шоттки, которые используют в высокочастотных выпрямителях импульсных источников питания, допускают прямые токи в сотни ампер. Прямое падение напряжения на переходе Шоттки меньше, чем у типового электронно-дырочного перехода.

Основными недостатками диодов Шоттки выступают высокая стоимость используемых материалов и довольно низкое максималь-но допустимое обратное напряжение, которое обычно составляет всего лишь от 25 В до 150 В. Выдерживающие более высокие об-ратные напряжения диоды Шоттки (например, 400 В, 600 В), обыч-но получают последовательным соединением нескольких переходов Шоттки. От этого падение напряжения на сборке диодов Шоттки в прямом включении станет примерно таким же, или даже большим, чем у аналогичного по некоторым параметрам диода с электронно-дырочным переходом.