17.02.2012
Флёров А.Н. курс “Физические основы микроэлектроники”
Для самостоятельного изучения
Часть 2
Содержание:
1. ВАХ полупроводникового диода 1
1.1 ВАХ идеализированного р-п-перехода 2
1.2 Прямая ветвь ВАХ 2
1.3 Обратная ветвь ВАХ 3
1.4. Пробой p-n перехода 3
1.5 Дифференциальное сопротивление p-n перехода 4
2. Выпрямительные диоды 5
3. Стабилитрон 7
4. Обозначение диодов 9
5. Обозначение транзисторов 10
6. Усилительные свойства транзистора 11
7. Схемы включения транзистора 13
7.1 Схема с ОБ 13
7. 2 Схема с ОК 14
7.3. Схема с ОЭ 14
8. Статические характеристики для схемы с ОЭ 16
8.1 Входная характеристика 16
8.2 Выходная характеристика 16
9. Системы малосигнальных параметров БТ 17
10. Динамические характеристики БТ 19
10.1 Выходная динамическая характеристика (для схемы ОЭ) 19
10.2 Входная динамическая характеристика 21
11 Импульсный режим работы БТ (ключевой режим) 21
11.1. Запирание транзистора (режим отсечки) 22
11.2 Режим отпирания (насыщения) 22
11.3 Переходные процессы в схеме ключа 23
1. Вах полупроводникового диода
Полупроводниковый диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, содержащий один p-n-переход. Условное графическое обозначение (УГО) диода
Примечание: условные графические обозначения (УГО) элементов выполняются в соответствии с ЕСКД. Приборы полупроводниковые ГОСТ 2.730-73
Наибольшее применение получили кремниевые (Si -99% всего парка диодов) силовые, импульсные и пр., арсенид галлиевые (GaAs) СВЧ диоды, перспективные - карбид кремниевые (SiC), нитрид галлиевые (GaN), InGaN, AlGaN СВЧ диоды, светодиоды (InP, PbS), реже применяются германиевые (Ge) полупроводниковые диоды.
Односторонняя проводимость p-n-перехода наглядно иллюстрируется его вольтамперной характеристикой (ВАХ), показывающей зависимость тока через p-n-переход от величины и полярности приложенного напряжения.
1.1 Вах идеализированного р-п-перехода
- сопротивление частей кристалла примыкающих к переходу = 0;
- генерация и рекомбинация в запорном слое основных носителей отсутствует;
- ширина перехода имеет очень малую величину
Аналитическое выражение ВАХ идеализированного диода:
I = Io(e U/T -1)
где Iо [мкА]- обратный ток насыщения p-n-перехода, определяемый физическими свойствами полупроводникового материала или он еще называется тепловым обратным током;
U - напряжение, приложенное к р-n-переходу (диоду);
T - тепловой потенциал, равный, равный ~ 26мВ, при комнатной температуре.
При комнатной температуре (Т = 293 К):
I ~ Io(e40U -1)
1.2 Прямая ветвь вах
При ипр > + 0,05В e40U >> 1 и
Iпр ~ Ioe40U
Ток через p-n-переход при увеличении U резко возрастает, см. рис. 1.1
Рис.1.1 Реальные ВАХ кремниевого и германиевого диодов
1.3 Обратная ветвь вах
Начиная с напряжения - 0,05В е40U << 1 и ею можно пренебречь.
Ток через p-n-переход, при запирающем напряжении
I обр ~ Io [мкА].
При повышении температуры прямой и обратный токи растут.