РХТУ им. Д.И. Менделеева

Кафедра электротехники и электроники

Реферат

Основы промышленной электроники

Выполнил студент группы П-21:

---

Проверил:

Новикова Ирина Ивановна

2010 год

Содержание:

1. Полупроводниковый «p-n» - переход и его свойства

2. Полупроводниковый диод, его свойства и область применения

3. Принцип действия транзистора (полупроводникового триода)

4. Схема включения транзистора с общим эмиттером и её коэффициенты

5. Схема включения транзистора с общим коллектором и её коэффициенты

6. Однополупериодный выпрямитель принцип действия, коэффициент пульсации выпрямленного тока

7. Двухполупериодный выпрямитель принцип действия, коэффициент пульсации выпрямленного тока

8. Емкостной и индуктивный электрические фильтры в выпрямительной схеме и их влияние на коэффициент пульсации выпрямленного тока

Полупроводниковый «p-n» - переход и его свойства

К полупроводникам относятся вещества, обладающие электрическими свойствами, промежуточными между свойствами металлов и диэлектриков. В полупроводниковых приборах прохождение тока обусловлено электронными явлениями, происходящими в материале полупроводника.

Электрические свойства полупроводниковых материалов определяются валентными электронами, а не прочно связанными с ядрами (участвующими в создании электропроводности) электронами. Поэтому при изучении свойств полупроводников представляют интерес те энергетические зоны, в которых располагаются валентные электроны, и те, в которые эти электроны могут переходить при увеличении их энергии.

При воздействии внешнего электрического поля на полупроводник создаётся 2 вида проводимости:

- типа nв зоне проводимости (обусл. движением полусвободных и свободных электронов);

- типа pв зоне заполнения (обусл. движением дырок).

При этом носители положительного заряда – дырки – перемещаются к отрицательно заряженному полюсу, а электроны – к положительно заряженному полюсу источника электрического поля. Указанная проводимость – собственная проводимость, которая обычно невелика.

Введение незначительного количества инородных примесей значительно увеличивает электрическую проводимость полупроводника. При этом оказывается, что в зависимости от рода примеси можно получить проводимость как типа n, так и типаp.

n: ē>>p(концентрация), основные носители – ē, небольшое количествоp(р-дырки).

р: р>>ē, основные носители – р, небольшое количество ē.

равномерное распределение зарядов по объёму

+ + + + Р - - - -n

+ + + + - - - -

+ + + + - - - -

φ_n=0

+ + + +

P + + + + - - - - n +

+ + + + - + - - - - U_зап

U_зап

+ + + + - - - --φ_p<0

P-n-переход

В результате соприкосновения вблизи границы полупроводников создаётся слой, лишённый основных носителей заряда и вследствие этого обладающий значительным сопротивлением R(«запирающий слой»). Вследствие этого при соприкосновении полупроводников часть ē, обладающих большей энергией, из областиnбудет диффундировать через пограничныйp-nслой и рекомбинировать с дырками в р-области. Диффузия дырок вn-область – аналогично.

Тогда контактный слой полупроводника типа nоказывается обеднённым электронами и приобретает объёмный положительный заряд. Аналогично р принимает объёмный отрицательный заряд.

В области соприкосновения в полупроводнике типа р создаётся слой отрицательных неподвижных зарядов, а в n– слой положительных неподвижных зарядов, и на границеp-n-перехода образуется двойной запирающий слой (потенциальный барьер). Вследствие этого создаётся разность потенциаловU_зап запирающего слоя (контактная), препятствующая перемещению основных носителей.

Но это поле не является препятствием для неосновных носителей. Наоборот, оно способствует передвижению этих носителей заряда через p-n-переход, что несколько снижает потенциальный барьер, создаваемый запорным слоем. Средний ток через р-переход равен 0 (динамическое равновесие).

Включение p-n-перехода под прямое напряжение:

Полярность внешнего напряжения: - - к n, + - к р. Полярность приложенного напряжения обратна полярностиU_зап.

Внешнее напряжение компенсирует запорный слой, следовательно, основные носители заряда приближаются кp-n-переходу, заполняют запирающий слой и уменьшают его толщину, следовательноR- уменьшается, во внешней цепи появляется токI(прямой ток, прямое напряжение).

Это вызывает: падение U_внеш следовательно возрастаниеRи падениеI

Включение p-n-перехода под обратное напряжение:

Полярность внешнего напряжения: + - к n, - - к р. Полярность приложенного напряжения соответствует полярностиU_зап.

Разность потенциалов р-n-перехода увеличивается основные носители заряда от пограничного удаляются от запирающего слоя и увеличивают его толщинуRI(обратный ток, обратное напряжение). Обратный ток обусловлен неосновными носителями.I_пр≈10²– 10³I_обр.