- •1 Електричне поле
- •1.1 Короткі відомості про будову|споруду| матерії
- •Елементарні частинки|частки| і їх електромагнітне поле – особливий вид матерії
- •Хімічні зв'язки в молекулах і кристалах
- •Зонна діаграма твердого тіла
- •1.2 Закон кулона. Напруженість електричного поля
- •1.3 Робота при переміщенні заряджених частинок в електричному полі
- •1.4 Провідники в електричному полі
- •1.5 Електричний струм|тік| в провідниках
- •1.6 Розрахунок електричних ланцюгів|цепів| постійного струму|току| Схеми эаміщення електричних ланцюгів
- •1.7 Закони кірхгофа
- •Перший закон Кірхгофа
- •Другий закон Кірхгофа
- •1.8 Метод контурних струмів |токів|
- •2 Магнітне поле та магнітні ланцюги|цепи|
- •2.1 Робота при переміщенні проводу із|із| струмом|током| у|проводу| магнітному полі. Магнітний потік і потокозчеплення
- •2.2 Індуктивність і взаїмоіндуктивність
- •2.3 Обчислення індуктивності
- •Індуктивність котушки|катушки|
- •2.4 Магнітні властивості речовини. Закон повного|цілковитого| струму|току|
- •3 Електричні ланцюги постійного току
- •3.1 Структура електричних ланцюгів
- •3.2 Одноконтурні лінійні електричні ланцюги
- •3.3 Багатоконтурні лінійні електричні ланцюги
- •Контрольні запитання
- •4 Електричні ланцюги змінного струму
- •4.1 Генерування синусоїдальних електричних величин
- •4.2 Прості лінійні електричні ланцюги синусоїдального струму
- •Контрольні запитання
- •5 Асинхронні машини
- •5.1 Призначення і будова асинхронних машин
- •5.2 Робота трифазної асинхронної машини у режимі двигуна
- •5.3 Асинхронні виконавчі двигуни і тахогенератори
- •6 Синхронні машини
- •6.1 Призначення і будова синхронних машин
- •6.2 Робота трифазної синхронної машини у режимі генератора
- •6.3 Призначення і будова машин постійного струму
- •Контрольні запитання
- •7 Основи електроніки
- •7.1 Електричний струм у напівпровідниках.
- •7.1.1 Класифікація речовин за провідністю
- •Отже, швидкість рекомбінацій
- •7.1.2 Струми власних напівпровідників
- •Густина повного струму дрейфу у власному напівпровідникові
- •7.2 Домішкові напівпровідники
- •7.3 Дифузія носивїв заряду у напівпровідниках
- •7.4 Визначення та класифікація електричних переходів
- •7.4.1 Електронно-дірковий перехід без зовнішнього електричного поля
- •7.4.2 Електронно-дірковий перехід із зовнішнім джерелом напруги
- •7.5 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого р-п-переходу
- •7.6 Ємнісні властивості p-n-переходу
- •7.7 Пробій р-п-переходу
- •7.8 Перехід метал – напівпровідник
- •8 Генератори синусоїдальних коливань
- •8.1. Підсилювачі безперервних сигналів
- •8.1.1 Принцип роботи підсилювача безперервних сигналів на лампі
- •8.2 Типова принципова схема підсилювача безперервних сигналів на тріоді
- •8.3 Вибір робочої точки і способи створення напруги автоматичного зсуву
- •8.4 Фізичні процеси в підсилювачі при підсиленні імпульсних сигналів
- •8.5 Типова схема підсилювача імпульсних сигналів на пентоді
- •8.6 Підсилювачі зі зворотним зв'язком
- •8.6.2 Вплив зворотного зв'язку на характеристики підсилювача
- •9 Транзистори
- •9.1 Визначення транзистора
- •9.2 Напівпровідникові підсилювачі
- •10 Cпрямляючі пристрої
- •11 Мікроелектроніка та цифрова техніка
- •11.1 Основні терміни і визначення в мікроелектроніці
- •11.2. Особливості інтегральних схем як нового типу напівпровідникових приладів
- •11.3 Класифікація інтегральних мікросхем
- •11.4 Система умовних позначень інтегральних мікросхем
- •11.5 Загальна характеристика цифрових інтегральних мікросхем
- •11.5.1 Елементарні логічні операції
- •11.5.2 Характеристики і параметри цифрових інтегральних схем
- •11.5.3 Класифікація цифрових інтегральних схем
- •11.6 Тригери
- •Основи електроніки, автоматики та
- •Основи електроніки, автоматики та цифрової техніки
- •65016, Одеса, вул.Львівська, 15
7.5 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого р-п-переходу
Електронно-діркові переходи широко використовують як складові частини напівпровідникових приладів, а тому визначають вхідні або вихідні параметри таких компонентів електронних схем. Для їх оцінки важливою є характеристика залежності між напругою, яка діє на електродах приладу, і струмом - вольт-амперна характеристика (ВАХ). Для спрощення процедури виведення ВАХ аналізують ідеалізований р-п -перехід. Цей перехід являє собою спрощену модель реального р-n-переходу, в якій зроблено такі припущення:
- у запірному шарі немає генерації та рекомбінації носіїв заряду; носії проходять через збіднений шар миттєво, тобто струми носіїв одного знака на обох межах однакові;
- за межами запірного шару немає електричного поля, тут носії рухаються внаслідок дифузії; опір нейтральних областей порівняно з опором збідненого шару вважається нехтовно малим, що дозволяє не враховувати опори бази та елементів емітера;
- рівень інжекції малий, за якого немає явищ пробою в р-n-переході;
- межі р-n-переходу є плоскими, носії рухаються тільки в напрямі, перпендикулярному до цих меж, крайові ефекти не враховуються, зокрема, вважається, що тут немає струму витоку.
Рівняння ВАХ ідеалізованого переходу одержують на підставі рівнянь неперервності для напівпровідника з урахуванням зміни концентрації дірок та електронів під дією зовнішніх факторів, швидкості рекомбінації дірок та електронів. Аналітичні перетворення та детальний аналіз процесів, які дозволяють одержати ВАХ, розглядаються у відповідних розділах фізики твердого тіла.
Рівняння ВАХ ідеалізованого р-n-переходу має вигляд:
,
де Iо - струм екстракції або струм насичення; T - температурний потенціал (при кімнатній температурі T =0,026 В).
Таким чином, можна визначити струм через перехід I, якщо задано напругу U. Прологарифмувавши рівняння (2.20), вираз для ВАХ можна записати так:
. (7.21)
Рівняння ВАХ дозволяє одержати вираз для прямого IF і зворотного ІR струмів p-n-переходу. Якщо зміщення пряме, зовнішня напруга, як правило, UF >3T. Тому одиницею в дужках можна знехтувати. Залежність між струмом і прямою напругою відображає експоненту:
. (7.22)
Якщо зміщення зворотне і мінус UR > ЗT, експоненціальна складова стає значно меншою за одиницю і її можна не враховувати. Зворотний струм через перехід визначають значенням теплового струму:
.
Одержані вирази (7.20) - (7.23), незважаючи на зроблені припущення, досить повно характеризують залежність між струмом і напругою на p-n-переході. Це - найважливіша характеристика p-n переходу; її широко використовують, аналізуючи напівпровідникові прилади. Вольт-амперну характеристику для малих прямих напруг U 3T, показано на рис. 7.8 (крива I, ліва шкала відліку).
При прямій напрузі прямий струм різко збільшується: струм на порядок збільшується за умови збільшення напруги на 2,3 T (60 мВ при Т=300 К
15 1 3
10
5
-6 -4 -2
2 4 6 8
Рис. 7.8 - Вольт-амперні характеристики ідеалізованого p n-переходу
При зворотній напрузі, що перевищує за модулем (2...3) T , зворотний струм ідеалізованого p-n-переходу не залежить від напруги і дорівнює I0. Робочі прямі струми p-n-переходів у напівпровідникових приладах на декілька порядків перевищують I0. Для прямих струмів близько (103...104) I0 на рис. 7.8 показано праву шкалу; ВАХ зображено кривою 2, для якої зворотний і початковий відрізки характеристики не виділяються.