2) Принцип выпрямления, простейшая схема для выпрямления. Сравнение свойств выпрямительных диодов из кремния и германия.

Каждый диод оборудуется двумя выводами, то есть электродами – анодом и катодом. Анод соединяется с р-слоем, а катод – с n-слоем. В случае прямого включения диода на анод поступает плюс, а на катод – минус. В результате, через диод начинает проходить электрический ток. Если же подачу тока выполнить наоборот – к аноду подать минус, а к катоду – плюс получится так называемое обратное включение диода. В этом случае течения тока уже не будет, на что указывает вольтамперная характеристика выпрямительного диода. Поэтому при поступлении на вход переменного напряжения, через диод будет проходить только одна полуволна.

Кремниевые диоды обладают значительно меньшей величиной обратных токов при одном и том же напряжении, поэтому допустимое обратное напряжение имеет величину, 1000-1500 вольт. У германиевых диодов эта 100-400 В. Кремниевые диоды сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от - 60 до + 150 градусов, а германиевые – только в пределах от - 60 до + 850С. Электронно-дырочные пары при температуре, превышающей это значение, образуются с большой скоростью, что приводит к резкому увеличению обратного тока и снижению эффективности работы выпрямителя.

3) Пробой p-n перехода: механизмы.

Пробоем называют резкое изменение режима работы p-n-перехода, находящегося под большим обратным напряжением. Началу пробоя соответствует точка А. После этой точки дифференциальное сопротивление перехода стремится к нулю.

(А-Б: туннельный пробой), (Б-В: лавинный), (за т.В – тепловой).

Туннельный пробой возникает при малой ширине p-n-перехода (например, при низкоомной базе), когда при большом обратном напряжении электроны проникают за барьер без преодоления самого барьера. В результате туннельного пробоя ток через переход резко возрастает и обратная ветвь ВАХ идет перпендикулярно оси напряжений вниз.

Лавинный пробой возникает в том случае, если при движении до очередного соударения с нейтральным атомом кристалла электрон или дырка приобретают энергию, достаточную для ионизации этого атома, при этом рождаются новые пары электрон-дырка, происходит лавинообразное размножение носителей зарядов; здесь основную роль играют неосновные носители, они приобретают большую скорость. Лавинный пробой имеет место в переходах с большими удельными сопротивлениями базы («высокоомная база»), т.е. в p-n-переходе с широким переходом.

Тепловой пробой характеризуется сильным увеличением тока в области p-n-перехода в результате недостаточного теплоотвода.

Если туннельный и лавинный пробои, называемые электрическими, обратимы, то после теплового пробоя свойства перехода меняются вплоть до разрушения перехода.

Билет 8.

1) Инжекция в p-n переходе. Уровень инжекции. Распределение инжектированных носителей заряда по координате.

Инжекция – явление, при котором происходит увеличение концентрации неосновных носителей заряда в приконтактных областях. Явление инжекции является следствием уменьшения высоты потенциального барьера в p-n-переходе при подаче на него прямого смещения («+» на p-область и «–» на n-область).

При подаче прямого напряжения электроны инжектируются из n в p область, дырки наоборот. Переходя в соседние области эти носители заряда становятся неосновными (что приводит к увеличению концентрации неосн. неосителей вблизи ОПЗ). Для несимметричного p-n перехода, (например Nд>Nа) инжекция носит односторонний характер. Главную роль играют носители заряда, инжектируемые из высоколегированного п/п в слаболегируемый п/п. Слой, из которого инжектрируются заряды – эммитер, а слой в который инжектируется – база!

- Уровень инжекции