Electro_lection_full
.pdf
Полупроводниковыеприборы
В основе работы всех полупроводниковых приборов лежит p-n переход, при соединении проводников начинается хаотическое движение заряженных частиц. При этом на месте ушедшего из n-области электрона образуется заряженный ион, а на месте ушедшего из p-области заряж. иона, образуется электрон.
На границе p-n перехода возникает слой, объединенный носителями, на границе этого слоя ток крайне мал.
Работа p-n перехода вприсутствиивнешнего источника напряжения.
Прямое включение p-n перехода.
При прямом включении полярность такова, что в цепипротекает большой прямой ток, вызванный основными носителями.
Обратное включение p-n перехода.
p |
n |
─ |
+ |
При обратном включении полярность
такова, что в цепи протекает малый обратный ток, вызванный не основными носителями.
Вольт-Ампернаяхарактеристика p-n перехода.
пр, |
|
обр |
пр, |
обр,
1. |
Область прямого включения. |
|
|
||||||
- при ↑ |
|
↑ |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Область обратного включения. |
|
|||||||
|
пр |
|
пр |
|
|
|
|
||
- при ↑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Область электрического пробоя. |
|
|||||||
|
обр |
пр = |
резко ↑ |
|
. |
||||
- при дальнейшем ↑ |
|
|
|||||||
Электрический |
пробой обратим. Для |
|
|||||||
|
обр |
|
обр |
|
|||||
перехода необходимо |
|
|
|||||||
4. |
Область теплового пробоя↓. обр |
|
|||||||
- возрастание обр ведет к перегреву p-n
перехода и его разрушению.
Выпрямительныйдиод.
Прямое включение диода. |
|
Обратное включение диода. |
|
|
|
|
|
|
При подаче |
диод |
При обр. включении диод |
|
полностью открыт и в его цепи |
|||
полностью закрыт и в его цепи |
|||
протекает большой ток. |
протекает малый ток обр. |
||
|
|
||
Основное свойство диода: вентильное, т.е. способность пропускать ток только в одном направлении.
Основные свойства и параметры диода.
1. Предельно допустимый прямой ток диода.
|
В зависимости от величины данного тока диоды можно |
||||||
|
разделить на: |
|
|
|
|||
|
a. |
Маломощные |
|
|
|||
|
b. |
Среднемощные пр < 3 |
|||||
|
c. |
Мощностные |
3 < пр < 10 |
||||
2. |
обр |
|
|
|
|
обратное напряжение. |
|
Предельно допустимоепр > 10 |
|
||||||
|
|
при котором происходит электрический пробой p-n |
|||||
|
перехода |
пр |
|
|
|
||
3. |
Разброс |
на открытом диоде. |
|||||
Величина |
|
||||||
|
|
|
Идеальный пр |
= (0,2 ÷ 1,2) В. |
|||
напряжении зависит от материала, из которого сделан диод и составляет:
диод:
Падение напряжения на открытом диоде составляет 0,7 В, т.е. это минимальное напряжение, необходимое для открытия диода.
4.Зависимость работы диода от температуры. При ↑t диод открывается быстрее.
5. Прямое динамическое сопротивление диода.
∆прд. = ∆∆ прд.
∆ = ∆ прд.
обр. ∆обр.д. обр.д.
Динамический режим работы диода.
– это работа прибора в присутствии внешнего источника напряжения.
p – рабочая точка.
Уравнение динамической прямой: |
д |
д |
1) |
д = 0; |
д = / ; |
Точки построения. |
2) |
д = 0; |
д = ; |
|
Рабочая точка p находится на пересечении динамической прямой U характеристики диода и позволяет отыскать действующие токи и напряжения.
Опорныйдиод(стабилитрон).
Стабилитрон – это p-n переход, включенный обратно. Стабилитрон работает в области электрического пробоя.
Вольт-Амперная характеристика стабилитрона.
Основные параметры стабилитрона.
1. Минимальный и максимальный ток стабилизации. |
|
ст.НОМ = |
ст. + ст. |
2 |
|
Основное свойство стабилитрона – это поддержание практически постоянного напряжения на выходе при резком изменении тока через стабилитрон.
= (14,5 ÷ 15,5) В
2. Напряжение стабилизации и его разброс.
ст
Динамический режимработы стабилитрона. Параметрический стабилизатор.
стаб−ции = ( ± ∆) − ст
Основное свойство параметрического стабилизатора – способность поддерживать практически постоянное напряжение на выходе при значительных разбросах входного сетевого напряжения.
Биполярные транзисторы. Полупроводниковые триоды.
Э – эмиттер, К – коллектор, Б – база.
Транзисторы p-n-p и n-p-n различаются типом основных носителей и направлением токов.
Схемы включения транзисторов.
Транзистор, подключенный по схеме с общей базой.
Не дает усиления.
|
|
База соединена с нулевым |
|||||
|
|
проводом и все потенциалы в |
|||||
|
|
схеме меряются относительно |
|||||
|
|
потенциалов базы. |
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
– коэффициент передачи по |
||||
|
|
току транзистора по схеме с |
|||||
вх |
база−эммитер |
||||||
|
общей базой. |
|
|||||
вых |
= коллектор−база |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
= |
|
; |
< 1 |
|||
|
э |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
Транзистор, подключенный по схеме с общим эммитером.
Дает усиление по току.
Транзистор подключен по схеме с общим эмиттером т.к. все потенциалы в схеме меряются относительно эмиттера, соединенного с нулевым проводом.
– коэффициент передачи по току транзистора по схеме с общим эмиттером.
Статистические характеристики транзистора.
Входная характеристика транзистора.
Входная хар-ка – зависимость |
от |
|
при постоянном |
. |
|
( |
) |
|
( |
) |
|
Входная характеристика – это зависимость |
от |
при постоянном |
||
. |
|
|
|
|
При подаче |
транзистор открывается быстро, а при |
|
||
открывается медленнее и характеристика будет иметь более |
||||
полный вид. |
|
|
|
|
Выходная характеристика транзистора. |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
Вых. хар-ка – это |
||
|
|
зависимость |
от |
|
|
|
при постоянном . |
||
|
|
|
( |
) |
|
|
|
( |
) |
|
|
|
|
|
– это тепловой ток коллектора, который возникает при открытии транзистора.
Токи коллектора и эмиттера измеряются в mA, а тока базы – в mkA.
При проектировании транзистора соблюдаются след. условия: Толщина базы крайне мала, поэтому соответственно маленький.
Рабочая область транзистора.
1)Исключаем область нелинейности, в которой резко возрастает ток коллектора, что приводит к значительным помехам.
2)Исключается область теплового тока коллектора.
3)При ↑ свыше определенной величины, наступает тепловой пробой p-n перехода и разрушение транзистора.
4)При ↑ наступает электрический пробой, поэтому исключаем эту область.
5)Мощность рассеивания на коллекторе.
При своей работе транзистор нагревается, поэтому с его коллектора необходимо интенсивно отводить тепло, для чего на корпусе транзистора крепятся радиаторы.
Чем ↑ мощность, потребляемая транзистором, тем более мощные радиаторы необходимо использовать.
Частотные свойства транзистора.
В транзисторе с ОБЩЕЙ БАЗОЙ невысокий коэффициент передачи по току, но достаточно широкий диапазон частот.
В транзисторе с ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ высокий коэффициент, но диапазон частот меньше.