1. Электронная проводимость-В четырёхвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). В процессе взаимодействия каждый атом примеси вступает в ковалентную связь с атомами кремния. Однако для пятого электрона атома мышьяка нет места в насыщенных валентных связях, и он переходит на дальнюю электронную оболочку. Там для отрыва электрона от атома нужно меньшее количество энергии. Электрон отрывается и превращается в свободный. В данном случае перенос заряда осуществляется электроном, а не дыркой, то есть данный вид полупроводников проводит электрический ток подобно металлам. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называются донорными.

Дырочная проводимость- В четырёхвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвёртым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.

2.₺Р-n₺ переход- это область на границе двух полупроводников с разными проводимостями, создается за счет диффузий, является электрическим вентилем (т.е. пропускает ток в одну сторону)

Св-ва: Если (+) ист.пит. подключить к (Р) области ,а (-) ист.пит. подключить к (n) области то внешнее поле будет направлено против внутреннего следовательно ₺Р-n₺переход будет расслабляться (уничтожаться) следовательно в цепи создается ток основных носителей(диффузионный ток)

Если (+) ист.пит. подключить к (n) области ,а (-) ист.пит. подключить к (Р) области то внешнее поле будет совпадать по направлению с внутренним следовательно ₺Р-n₺переход будет увеличеваться следовательно ток в цепи будет падать. Ток обратный (дрельфовый) приблизительно будет равен 0

3.принцип действия ппр диодов: при напряжение обратном равном напряжению пробоя может быть 2вида пробоя. 1тип пробоя тепловой- не обратимый пробой. ₺Р-n₺ переход разрушается. 2ой тип пробоя электрический - обратимый пробой т.е после снятия напряжения , .₺Р-n₺ переход восстанавливается при этом ток обратный резко растет, однако падение напряжения на этом диоде будет равно const.

4. типы ппр диодов:

Выпрямительные диоды- .₺Р-n₺ высокой площади. большая мощность, большая электроемкость. применяется в промышленной частоте равной 50 Гц.

Точечные диоды- площадь ₺Р-n₺ перехода маленькая.у них не бывает электрического пробоя. маленькая мощность. Маленькая электроемкость. Применяются в преобразователях высокой частоты

Опорные диоды- .₺Р-n₺переход выполнен только из кремния т.к рабочим участком является обратная ветвь ВАХ(уч-ток эл. Пробоя) пример:ппр стабилитрон, который применяется для стабилизации напряжения но в цепях пост. Напряжения

Туннельные диоды- .₺Р-n₺ переход выполнен из сильно легированного германия или арсенида галлия. В отличии от других диодов обладает туннельным эффектом участок отрицательного дифференциального сопротивления т.е при увеличении напряжения ток падает. полупроводниковый диод, содержащий p-n-переход с очень малой толщиной запирающего слоя. Применяется в усилителях , в генераторах высоких частот (ГГц). Достоинства: малые размеры , экономичные . недостатки: маломощные

Обращеные диоды- разновидность туннельных диодов. Применяются в обратном включении, где ветвь ВАХ круче(пропускают лучше ток) применяются в преобразователях высокой частоты , вместо точечных т.к меньше размеры и малое потребление энергии

Варикап- полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n-перехода, которую можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-n-перехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения ёмкость не изменяется.

5. принцип действия опорного диода- предназначены для стабилизации низких напряжений и являются своего рода полупроводниковыми стабилитронами. Стабилитрон — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

6.принцип действия биполярного транзистора: биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор с двумя ₺Р-n₺ переходами и с тремя выводами выполненного из германия или кремния. применяется для усиления сигналов ( I,U,P)

Принцип действия:

Если включить транзистор по условию (подключить правильно источник питания и не перепутать полярность зажимов) большинство дырок с эмитора уйдут в коллектор следовательно ток коллектора увеличивается (происходит усиление) ,но часть дырок или электронов (смотря от типа транзистора) остаются в базе создавая ток базы примерно равным 0. Чем ток коллектора выше тем лучше транзистор. Iэ=Iк+Iб

7. 8. ВАХ биполярных транзисторов. Зависимость между током и напряжением во входной цепи транзистора называется входной или базовой характеристикой транзистора. Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером при фиксированных значениях тока базы называют свойством входных выходных (коллекторных) характеристик транзистора. Входная характеристики биполярного транзистора средней мощности типа н-п-н приведены на рисунке ниже. Как видно из рисунка входная характеристика практически не зависит от напряжения . Входные характеристики приблизительно равноудалены друг от друга и почти прямолинейны в широком диапазоне измерения напряжения

9.Туннельный переход электронов через p- n-переход возможен, если толщина перехода мала и энергетическим уровням, заполненным электронами в одной области, соответствуют такие же свободные разрешенные энергетические уровни в соседней области. Эти условия выполняются в переходах, образованных полупроводниками с высокой концентрацией примесей (вырожденные полупроводники). При этих условиях ширина p- n-перехода очень мала, что обусловливает высокую напряженность электрического поля в переходе и вероятность туннельного прохождения электронов через его потенциальный барьер. Туннельный диод — это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательной дифференциальной проводимости. Вольт-амперная характеристика туннельного диода приведена на рис. 2.7‑1 Туннельный ток может проходить через переход в обоих направлениях. Однако в области прямого смещения туннельный ток сначала резко растет, а достигнув некоторого максимального значения, затем резко убывает. Снижение тока связано с тем, что с увеличением напряженности электрического поля в переходе в прямом направлении уменьшается число электронов, способных совершить туннельный переход. При некотором значении прямого напряжения число таких электронов становится равным нулю и туннельный ток исчезает совсем. Дальнейшее увеличение прямого напряжения оказывает влияние только на прямой диффузионный ток, который увеличивается с ростом напряжения также, как и у обычных выпрямительных или универсальных диодов. В области обратного смещения у туннельных диодов наблюдается только резкий рост туннельного тока при увеличении обратного напряжения. Ввиду очень малой толщины p- n-перехода туннельного диода время перехода электронов через него очень мало, поэтому туннельный диод в области малых напряжений — практически безынерционный прибор. Его частотные характеристики определяются в основном барьерной емкостью перехода и различными утечками. Наличие на вольт-амперной характеристике туннельного диода участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением (отношение приращения напряжения к приращению тока) позволяет использовать диод в усилителях и генераторах электрических колебаний, а также в разнообразных импульсных устройствах, что тем более оправдано, учитывая высокое быстродействие туннельных диодов. Качественные показатели таких устройств определяются длиной и линейностью участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением на ВАХ диода. В зависимости от того, для применения в каких из перечисленных выше устройств они предназначены, туннельные диоды делятся на усилительные, генераторные и переключательные. Каждый из типов туннельных диодов имеет свои особенности. Например, для генераторных диодов очень важна линейность участка отрицательного дифференциального сопротивления, поскольку это обеспечивает отсутствие гармоник в генерируемом сигнале, а для переключательных диодов наиболее важной является крутизна этого участка. Поскольку для изготовления туннельных диодов используются вырожденные полупроводники, по характеру проводимости приближающиеся к металлам, рабочая температура этих диодов приближается к 400 °C. Однако из-за низких рабочих напряжений и малых площадей переходов туннельные диоды имеют очень маленькую мощность.

10.принцип действия динистора: Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.Известно, что и обычный полупроводниковый диод также имеет напряжение открытия, но оно составляет несколько сотен милливольт (500 милливольт у кремниевых и 150 у германиевых). При прямом включении полупроводникового диода он открывается при приложении к его выводам даже небольшого напряжения.

11.тринистор: имеет третий вывод(управляющий электрод). Изменяя напряжение управления , можно открыть тринистор в определенный момент времени (или при определенном напряжении включения).чтобы пробить p-n переход у тринистора нужно на p подать (+) а на n подать (-).чем больше (+) тем меньше напряжение включения. Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости. Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы). Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором[1] (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние. Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как их ВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами. Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков: Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание. В точке 1 происходит включение тиристора. Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости). В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток Ih. Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора. Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0—3 симметрично относительно начала координат.

(УГО тринистора)

12.Полевые транзисторы: имеют один вид носителей или электроны или дырки.

Устройство: имеют канал (Р) или (n) типа сделанного из кремния,в них управление идет током стока за счет поперечного поля канала (затвора)

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение в усилительной технике.

Принцип действия: При подключении к истоку отрицательного (для -канала), а к стоку положительного напряжения в канале возникает электрический ток, создаваемый движением электронов от истока к стоку, т.е. основными носителями заряда. В этом заключается существенное отличие полевого транзистора от биполярного. Движение носителей заряда вдоль электронно-дырочного перехода (а не через переходы, как в биполярном транзисторе) является второй характерной особенностью полевого транзистора. Электрическое поле, создаваемое между затвором и каналом, изменяет плотность носителей заряда в канале, т.е. величину протекающего тока. Так как управление происходит через обратно смещенный переход, сопротивление между управляющим электродом и каналом велико, а потребляемая мощность от источника сигнала в цепи затвора ничтожно мала.

Принцип действия по схеме с общим истоком:

Если (+) напряжение у входа, следовательно канал расширяется, больше электронов проходит в сток, следовательно ток растет.

Если (-) напряжение у входа , канал сужается и меньше электронов проходит в сток, следовательно ток падает.

13.Полевые транзисторы с изолированным затвором:

Полевой транзистор с изолированным затвором — это полевой транзистор, затвор которого отделён в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика.

Принцип действия:

При подаче на затвор положительного напряжения, относительно истока, направление поперечного электрического поля изменится на противоположное, и оно будет, наоборот, притягивать электроны из областей истока и стока, а также из кристалла полупроводника. Проводимость канала увеличивается, и ток стока возрастает. Такой режим называется режимом обогащения.

При подаче на затвор отрицательного напряжения относительно истока, а следовательно и кристалла, в канале возникает поперечное электрическое поле, которое будет выталкивать электроны из области канала в основание. Канал обедняется основными носителями – электронами, его сопротивление увеличивается, и ток стока уменьшается. Чем больше отрицательное напряжение на затворе, тем меньше этот ток. Такой режим называется режимом обеднения.

14.Фотоэлементы с внешним фотоэффектом:

Устройство: В центре стеклянного баллона располагается анод, выполненный в форме маленького кольца или диска. Фотокатод обычно наносится на внутреннюю поверхность баллона так, чтобы светочувствительный слой был обращен к аноду и чтобы часть (обычно половина) баллона оставалась прозрачной (для проникновения света).

Внешний фотоэффект- выделение электронов с катода под действием света (фотоэлектронная эмиссия)

Принцип действия: в стеклянном баллоне находится вакуум или газ, если попадает свет на катод, то начинают выделяться электроны, если на аноде будет (+) следовательно будет протекать фото ток (анодный ток) который зависит от освещенности (от светового потока) или от напряжения на аноде Uа.

Применение: используются в измерительной технике, в релейных схемах автоматики (сигнализация, фото старт и т.д), используются в виде датчиков.

15.Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом:

Распад атомов полупроводникового материала на свободные дырки или электроны под действием света.

Фотодиод- p-n переход который работает под действием света. может работать в двух режимах.

1.генераторный режим (без источника питания)

2.фотопреоброзовательный режим (с источником питания , но включенного в обратном направлении

Принцип действия фотопреоброзовательного режима:

Световой поток(Ф) = 0, света нету следовательно Rфд (сопротивление фотодиода) большое (т.к обратное включение), следовательно фото ток (Iф) равен темновому току (Iтемн) и = 0. Если свет попал световой поток (Ф) не равен 0, следовательно Rфд упадет ,следовательно появится световой ток (Iсв) , который вырастет за счет фото тока (Iф)

Iсв-Iтемн=Iф

Используются в релейной схеме автоматики: коммутация, сигнализация, система защиты.

16. Неоновые лампы, цифровые индикаторы. газоразрядная лампа, наполненная в основном неоном под низким давлением. Лампы подключаются к источнику питания через токоограничительный резистор так, чтобы ток через лампу был не более 1 миллиампера (типичное значение для миниатюрных ламп), однако, понижение силы тока до 0,1..0,2 мА значительно продлевает срок службы лампы.

17. полупроводниковые приборы отображения информации: жидкокристаллические жидкокристаллические (ЖК) индикаторы не генерируют свет, а только управляют его прохождением, что обусловливает чрезвычайно малую потребляемую ими мощность. Преимуществом ЖК-икдикаторов является также малое управляющее напряжение, позволяющее непосредственно согласовывать их с цифровыми интегральными схемами.