- •Содержание:
- •Исследование полупроводниковых приборов
- •1.1.1 Исследование полупроводниковых диодов
- •Теоретическая часть
- •Типы полупроводниковых диодов и их характеристики. Выпрямительные плоскостные низкочастотные диоды
- •Импульсные диоды
- •Диоды Шотки
- •Туннельный диод
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы:
- •1.1.2 Исследование стабилитрона
- •Теоретическая часть
- •Принцип стабилизации напряжения
- •Параметры стабилитрона
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы
- •1.1.3 Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора в схемах с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором
- •Теоретическая часть
- •Принцип действия и схемы включения транзистора
- •Статические характеристики
- •Малосигнальные параметры
- •Практическая часть
- •Методика измерений и обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •1.1.4 Исследование характеристик и параметров полевых транзисторов
- •Теоретическая часть
- •Классификация и условные обозначения полевых транзисторов
- •Полевой транзистор с управляющим p – n переходом
- •Статические характеристики
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •Основные параметры полевых транзисторов
- •Области применения полевых транзисторов
- •Практическая часть
- •Методика измерений и обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •1.1.5 Исследование тиристоров
- •Теоретическая часть
- •Диодные тиристоры. Структура и принцип действия.
- •Триодные тиристоры.
- •Уравнение вах тиристора.
- •Классификация, условные обозначения и применение тиристоров.
- •Практическая часть
- •Методика измерений и обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •1.1.6 Исследование варикапа
- •Теоретическая часть
- •Теория p-n перехода
- •Диффузионная и барьерная емкости р-n-перехода
- •Варикап, его основные параметры и особенности конструирования
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы
- •Исследование выпрямителей однофазного переменного тока
- •Теоретическая часть
- •Основные параметры выпрямителей
- •Внешние характеристики выпрямителей
- •Практическая часть
- •Однополупериодная схема выпрямления.
- •1.2.2 Двухполупериодные схемы выпрямления.
- •1..2.3 Схемы выпрямления с умножением напряжения.
- •Методика измерений и обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы
- •Исследование колебательных контуров.
- •Теоретическая часть
- •Принцип работы пассивных аналоговых фильтров
- •Принцип работы активных аналоговых фильтров
- •Применение
- •Виды фильтров
- •Фильтры нижних частот
- •Фильтры высоких частот
- •Полосовые и заграждающие фильтры
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы
- •1.4 Исследование свойств терморезисторов
- •Теоретическая часть
- •Термистор
- •Как элемент автоматики, позистор может выполнять следующие функции:
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы
- •1.4 Исследование свойств варисторов
- •Теоретическая часть
- •Свойства
- •Применение
- •Практическая часть`
- •Контрольные вопросы
- •1.6.1 Исследование оптоэлектронных приборов.
- •Теоретическая часть
- •Физические основы работы фотодиода
- •Отличительные особенности оптронов
- •Обобщенная структурная схема
- •Применение
- •Практическая часть
- •Контрольные вопросы
- •Список использованных источников
Импульсные диоды
При быстрых изменениях напряжения на диоде в р – n переходе возникают переходные процессы, обусловленные двумя основными процессами. Первое – это накопление неосновных носителей в базе диода при его прямом включении. При смене напряжения на обратное или при его уменьшении рассасывание этого заряда не может происходить мгновенно, на это требуется определенное время. Поскольку электрическое поле в базе диода невелико, то движение неосновных носителей в базе определяется законами диффузии, т.е. медленно. Второе явление – это перезарядка барьерной емкости, которая тоже происходит не мгновенно, а характеризуется постоянной времени , где - дифференциальное сопротивление диода (сопротивление по переменному току), а - дифференциальная емкость р – n перехода.
Первое явление играет основную роль при больших плотностях прямого тока через диод, перегрузка барьерной емкости в этом случае играет второстепенную роль. При малых плотностях тока переходные процессы в диоде определяются вторым явлением, а второстепенную роль играет уже накопление неосновных носителей заряда в базе.
И мпульсный диод – это диод с малой длительностью переходных процессов, предназначенный для применения в импульсных режимах работы. Они применяются в качестве коммутирующих элементов (например, в ЭВМ), для детектирования высокочастотных сигналов и для других целей.
Условия работы импульсных диодов обычно соответствуют высокому уровню инжекции, т.е. относительно большим прямым токам. Поэтому при переключении диода с прямого направления на обратное в начальный момент через диод идет большой обратный ток (рис.6), ограниченный в основном объемным сопротивлением базы. Со временем накопленные в базе неосновные носители рекомбинируют или уходят через р – n переход и обратный ток уменьшается до своего стационарного значения. Весь этот процесс занимает время восстановления обратного сопротивления tвос – интервал времени от момента прохождения тока через нуль после переключения диода до момента достижения обратным током заданного низкого значения. Это один из основных параметров импульсных диодов, и по его значению они делятся на шесть групп: tвос>500 нс (1 нс=10-9с); tвос=150…500 нс; tвос=30…150 нс, tвос=5…30 нс; tвос=1…5 нс и tвос<1 нс.
При пропускании импульса тока в прямом направлении наблюдается выброс напряжения в первый момент после включения (рис.7), что связано с повышенным напряжением до тех пор, пока не закончится накопление неосновных носителей в базе диода. После этого сопротивление базы понижается и напряжение уменьшается. Этот процесс характеризуется вторым параметром импульсного диода – временем установления прямого напряжения tуст, равным интервалу времени от начала импульса тока до достижения заданного значения прямого напряжения.
З начения этих параметров зависит от структуры диода и от времени жизни неосновных носителей заряда в базе диода. Для уменьшения времени жизни неосновных носителей в базу вводится небольшое количество примеси золота. Она создает в запрещенной зоне примесные энергетические уровни, которые способствуют ускорению процессов рекомбинации и, следовательно, ускоряют процесс рассасывания неосновных носителей. Уменьшение барьерной емкости достигается технологическим и конструктивным методами. Одной из первых была разработана конструкция точечного диода. Он представляет собой кристалл германия, укрепленный на кристаллодержателе, к поверхности которого подведен упругий контактный электрод из тонкой проволоки. Все это помещено в стеклянный баллон. При пропускании импульса тока происходит приварка проволоки к полупроводнику с образованием полусферического р – n перехода радиусом около 20 мкм. Площадь и емкость такого р – n перехода значительно меньше, чем плоскостного.
В связи с существенными недостатками точечных диодов они практически полностью вытеснены импульсными диодами, изготовленными по современным методам формирования р – n переходов на основе планарной технологии, эпитаксиального наращивания, ионно-лучевой технологии. Основным полупроводниковым материалом при этом служит кремний.