1.13 Стабисторы. Общие сведения и основные параметры.

Стабистор – полупроводниковый диод, прямое напряжение на котором мало зависит от тока, протекающего через него. Стабисторы применяются для стабилизации напряжения, но в отличие от стабилитронов позволяют стабилизировать низкие напряжения. При изготовлении стабисторов используется низкоомный кремний.

Рис 1.24

У стабисторов напряжение стабилизации

Температурный коэффициент , т.е. по мере роста температуры напряжение на стабисторе уменьшается.

При необходимости получения большего напряжения стабилизации, осуществляют последовательное соединение стабисторов.

Варикап

Варикап – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости p-n перехода от приложенного обратного напряжения. Варикап используется в качестве электрически управляемой емкости. На схеме электронной принципиальной варикап обозначается следующим образом (Рис 1.25):

Рис. 1.25.Обозначение варикапа

Параметры варикапа:

1. - емкость варикапа, измеренная при фиксированном обратном напряжении на варикапе ( В; Ф);

2. Коэффициент перекрытия емкости:

( );

, - максимальные и минимальные емкости варикапа.

обычно равна , а - емкость варикапа при максимально

допустимом обратном напряжении.

3. Добротность варикапа:

- реактивное сопротивление варикапа на некоторой заданной частоте;

- активное сопротивление варикапа при некотором обратном напряжении В. Добротность варикапа лежит в диапазоне от 10 до100.

Рис 1.26 Добротность варикапа

Рис 1.27 Рис 1.28

1.14 Оптоэлектронные полупроводниковые приборы.

Оптоэлектронные полупроводниковые приборы (ОПП) – полупроводниковые приборы, излучающие или преобразующие электромагнитное излучение в видимой инфракрасной или ультрафиолетовой областях спектра, а также использующие подобное излучение для внутреннего взаимодействия.

Оптическим диапазоном работы ОПП условно считают диапазон от 1мм до 1 нм.

(ИК диапазон - 1мм 0,78 мкм, УФ диапазон – 0,38 мкм 1нм );

ОПП подразделяют:

• полупроводниковые излучатели;

• приемники излучения;

• оптопары;

• оптоэлектронные интегральные микросхемы;

Светодиоды

Светодиод – полупроводниковый диод, преобразующий электрическую энергию в энергию электромагнитного излучения в видимой инфракрасной или ультрафиолетовой областях спектра.

В качестве исходного материала при изготовлении светодиодов используют арсенид галлия (GaAs), фосфит галлия (GaP), карбит кремния (SiC).

Рис 1.29 Планарная Рис 1.30 Сферическая

конструкция конструкция

светодиода; светодиода; Сферическая конструкция используется для получения большей поверхности светоотдачи при наименьшей потере энергии за счет ее поглощения в толще полупроводника.

С ветодиоды характеризуются ВАХ с большим прямым падением напряжения, чем на кремниевом диоде. Светодиоды содержат p–n–переход, который смещается внешним напряжением в проводящем направлении. При прохождении через диод прямого тока в прилежащих к переходу областях полупроводника происходит рекомбинация носителей зарядов – электронов и дырок.

Рис 1.31 ВАХ светодиода

Рекомбинация электрона и дырки соответствует переходу электрона с электрического уровня Е_С на энергетический уровень E_ с меньшим запасом энергии. Так как у германия и кремния ширина запрещенной зоны сравнительно невелика (соответственно 0,72 и 1,12 эВ ), то выделяемая при протекании рекомбинационных процессов энергия поглощается в основном кристаллической решеткой полупроводника. Полупроводниковые материалы светодиодов имеют большую ширину запретной зоны (например, для GaAs E=1,38 эВ). Поэтому в светодиодах часть освобождающейся энергии (при протекании рекомбинационных процессов) поглощается объемом полупроводника, а избыток излучается в виде квантов света в окружающее пространство и фиксируется зрительно.

Цвет свечения зависит от длины волны светового потока, которая в свою очередь определяется разностью энергий E_P энергетических уровней, между которыми осуществляется обмен:

,где =6,62 ·10^-34 Дж·с – постоянная Планка.

Схема включения светодиода в цепь приведена на рис.1.32:

Рис 1.32

Сопротивление резистора определяется: , где - номинальный ток через светодиод, - напряжение на светодиоде при номинальном токе, - напряжение питания.

Светодиод характеризуется:

1. Номинальным током (до десятков миллиампер);

2. Прямым напряжением (измеряется при номинальном токе и составляет 1 3,5 В);

3. Максимальным рассеиванием мощности ;

4. Длинной волны (на нее приходится максимум излучаемой энергии);

5. Спектральной характеристикой: (по оси ординат )

6. Силой света.

Светодиоды применяют для вывода информации в микроэлектронных устройствах, в качестве различного рода индикаторов, а также в качестве источников излучения в оптронах. В последние годы разработаны так называемые сверхяркие светодиоды, применяемые в качестве источников света.