2020-01-15
472Металл
У металла энергия валентных эл-нов незначительно меньше энергии свободных эл-нов, т.е. эл-нов проводимости. Поэтому на зонной диаграмме зона проводимости(ЗП) и валентная зона(ВЗ) расположены близко. Запас энергии эл-на наз-ют энергетическим уровнем. Энергии, которыми валентные эл-ны могут обладать объединяются в валентную зону. Эн-гии, которыми обладают или могут обладать свободные эл-ны объединяются в зону проводимости(ЗП). Металлы-хорошие проводники, т.к. при нормальной температуре электронной проводимости много. Однако при повышении температуры и подключении ЭДС, сопротивление металла увеличивается, т.к. свободных эл-нов много и они мешают направленному движению друг друга-это свойство характеризуется положительным температурным коэффициентом(ТКС) 
ПП
У ПП между ВЗ и ЗП расположена запрещенная зона(ЗЗ). ЗЗ-область эн-гии величинами которой эл-ны данного материала обладать не могут. Т.о, чтобы валентный эл-н стал свободным, ему нужно сообщить эн-гию не меньше ширины ЗЗ. Ширина ЗЗ опред-ся разностью энергий нижнего энергетического уровня электропроводности и верхнего энергетического уровня валентного эл-на. Эн-гия ЗЗ для различных ПП различна. Для кремния 1,12 эВ, для германия 0,72 эВ. Приборы из кремния работают до 120 град., а из германия до 60. ПП обладают отрицательным ТКС. 
|
|
|
Диэлектрики
Ширина ЗЗ >=3 эВ
Собственные ПП
Совственные ПП-чистые ПП, их называют проводниками i-типа. Атомы таких ПП объединяются в кристаллическую решетку ковалентными-парными связями. Рассмотрим кристаллическую решетку кремния(4 валентность)-наиболее часто используется для изготовления ПП приборов. Также исп-ся германий(4 вал) и соединение формулы А(3)В(5). Их свойство характеризуется как чистые ПП. Это может быть арсенитом галия. Для изготовления фотоприборов и светодиодов используются материалы сложных соединений.
Покажем кристаллическую решетку кремния:
Атомы соединяются в прочную кристаллическую решетку: каждый атом имеет 8 эл-нов на внешний орбите: 4 своих и 4 чужих, взятые у каждого из четырех соседних атомов по одному. Температура окружающей среды добавляет энергию валентным электронам, тогда найдется такой эл-н, который покинет атом, следовательно разорвется связь. Эл-нов будет 7 и будет преобладать положительный заряд ядра. Такое состояние называют дыркой. 
Примесные ПП
Различают ПП с электронной электропроводностью(ПП n-типа) и с дырочной электропроводностью (ПП p-типа). Примесные называют легированными.
2) Собственная электропроводность. Механизм электропроводности. Генерация и рекомбинация. Зависимость электропроводности от свойств полупроводника и температуры. Подвижность носителей. Длина свободного пробега.
|
|
|
Энергия в ПП- приборах выделяется: световая, тепловая. Поглощается энергия: световая, тепловая, энергия поля, вторичная: электрон разгоняется сильным электрическим полем, ударяется в электрон атома, выбивает его, затем процесс повторяется. Таким образом, плотность потока электронов увеличивается
1 эВ – это энергия, которую нужно затратить для перемещения электрона в поле с разностью потенциалов в 1В.
Валентные электроны в п/п слабо связаны с ядром, поэтому при соответствующей дополнительной энергии они могут отрываться от атома и становиться свободными, совершать хаотическое движение. собственном п/п число дырок всегда равно числу свободных электронов.
Ni =Pi
Процессы ионизации и рекомбинации протекают в ПП непрерывно
Таким образом, если электрон приближается к ядру, то энергия выделяется, а если удаляется, то поглощается.
При абсолютном нуле все электроны п/п находятся на своих орбитах. Свободных электронов нет. Электропроводность равна 0. При повышении температуры ситуация меняется. При комнатной температуре, если бы тепловая энергия была распределена между всеми электронами, то они получили бы по 0,025 эВ, т.е. значительно меньше, чем нужно для отрыва от атома. Свободных носителей не было бы. Но в действительности тепловая энергия распределена неравномерно, и при комнатной температуре небольшая часть валентных электронов п/п получает энергию, достаточную для отрыва от атома.
Когда валентный электрон становится свободным, то одна ковалентная связь разрывается. Отсутствие одного электрона в ковалентной связи называется дыркой. Процесс появления пары-электрон-дырка называется ионизацией или генерацией, а их соединение называют рекомбинацией. В ПП i-типа количесво электронов равно количеству дырок. Токи в ПП имеют 2 составляющие:
Электронная-эл-н обладает болшим запасом энергии, проходит большое расстояние(как у Ме)
Дырочная- эл-н обладает малым запасом энергии, проходит малое расстояние(у Ме нет)
3) Примесные полупроводники р-типа. Введение примеси. Кристаллическая решетка. Основные и неосновные носители зарядов. Подключение полупроводника р-типа к источнику ЭДС. Прохождение тока в цепи.
Легированные ПП бывают:
1)р-типа –с дырочной электропроводностью
2)n-типа-с электронной электропроводностью.
ПП p-типа
Его получают, если в кремний добавить трехвалентный элемент примеси. Напрмер, йодид, бор такие элемента называют акцепторами, а ПП-акцепторными.
При добавлении йодида образовываются 3 ковалентные связи, 4-ю закрывает эл-н, ушедший от кремния в результате генерации. Тогда на месте ушедшего эл-на получается дырка. Дырок много, так как много примесей. Это ОНЗ. За счет генерации существует немного эл-нов, это ННЗ. 
Токи в примесных ПП:
Ток дрейфа -ток под действием электрического поля, т.е. ЭДС
Ток диффузии -ток под действием разности концентрации-это направленное движ-е НЗ из области с высокой концентрацией в область с меньшей концентрацией.
4) Полупроводники n-типа. Введение примеси. Кристаллическая решетка. Основные и неосновые носители зарядов. Подключение полупроводника n-типа к источнику ЭДС. Прохождение тока в цепи.
ПП n-типа
Его получают, если в 4-х валентный, например кремний, добавили 5-и валентвую примесь, такая примесь называется донором, а полученные ПП-донорными.
4 эл-на As образуют ковалентные связи. 5-й лишний становится свободным. Т.к. примесей много, то таких свободных эл-нов много. Их наз-ют основными носителями заряда(ОНЗ). Атом примеси, потерявший ион наз-ют неподвижным ионом. Т.к. при нормальной температуре происходит процесс генерации, то появл-ся эл-ны и дырки. Эл-ны не учитывают, т.к. их мало по сравнению с эл-нами примеси. Дырки учитывают-это другой тип электропроводности. Они-неосновные носители заряда(ННЗ). 
|
|
|
Токи в примесных ПП:
Ток дрейфа -ток под действием электрического поля, т.е. ЭДС
Ток диффузии -ток под действием разности концентрации-это направленное движ-е НЗ из области с высокой концентрацией в область с меньшей концентрацией.
5) Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии. Распределение потенциала, электрических зарядов, электрического поля. Образование контактной разности потенциалов. Запирающий слой. Ток диффузии,дрейфовый ток.
P-n-переходом наз-ют слой ПП на границе контакта P и n ПП, которые имеют большее удельное сопротивление по сравнению с исходным ПП. Этот слой имеет объемные заряды. Идеальный P-n-переход в месте контакта имеет непрерывную кристаллическую решетку. Реальный P-n-переход имеет загрязнения, трещины и т.п.
d-запирающий слой
В результате контакта ПП P и n-типов происходит процесс диффузии, дырки из P-области движутся в n и наоборот. Т.о, происходит направленное движение ОНЗ. Оно характеризуется током диффузии. Т.к. электроны и дырки движ-ся навстречу, то происходит рекомбинация, поэтому появляется слой с высоким удельным сопротивлением – запирающий слой. Т.к. из приконтактного слоя P-области уходят дырки, так остаются не скомпенсированные отрицательные неподвижные ионы, которые образуют объемный заряд с отрицательным потенциалом. Аналогично происходит в n-области и они образовывают положительный потенциал. Наличие потенциалов создает поле, которое наз-ся контактным, а его напряжение контактным напряжением. 
Т.к. ПП-приборы работают при нормальной температуре, существует процесс генерации. Т.о, появляются эл-ны и дырки. Эл-ны P-области из приконтактного слоя притягиваются положительным объемным зарядом n-области, а дырки аналогично P-областью. Т.о, протекает ток под влиянием контактного поля – ток дрейфа. В p-n-переходе протекает 2 тока: диф. И дрейфа. Они равны по величине и противоположны по направлению. 
|
|
|
6) Электронно-дырочный переход в прямом включении. Распределение потенциала, электрических зарядов, электрического поля. Инжекция зарядов. Влияние прямого напряжения на высоту барьера и ширину запирающего слоя. Токи через p-n-переход.
Прямое включение p-n-перехода- это подключение плюса ЭДС к р-области п/п,а минуса ЭДС к n-области. ОНЗ движутся к полюсам ЭДС через p-n-переход, т е электроны из n-области к +ЭДС, дырки из р-области к –ЭДС.
p-n –переход обогащается подвижными носителями зарядов=> его сопротивление уменьшается, запирающий слой также уменьшается практически до нуля. Протекает ток диффузии(ОНЗ). Поле, создаваемое источником пит-я направлено противоположно контактному полю, поэтому результирующее поле ослабевает, т.е. 
Поэтому тормозящее действие на ОНЗ ослабевает. Скорости носителей зарядов большие. Рекомбинации практически нет. Ток диффузии большой, сопротивление мало. В момент, когда контактное напряжение равно прямому это сравнивают с КЗ и характеризуют с логическим 0. ННЗ движутся в +ЭДС от p-n-перехода, поэтому тока дрейфа нет. При прямом подключении ток называют прямым и зависимость прямого тока от прямого напряжения изображена на ВАХ, ветвь которой называют прямой.
7) Электронно-дырочный переход при обратном включении. Распределение потенциала, электрических зарядов, электрического поля. Экстракция носителей зарядов. Влияние обратного напряжения на высоту потенциального барьера и ширину запирающего слоя. Токи через p-n-переход.
Обратное включение p-n-перехода- это подключение +ЭДС к n-области, а –ЭДС к р-области.
При обратном включении p-n-перехода поле источника питания обратное сонаправлено с контактным полем, поэтому результирующее возрастает. 
Тормозящее действие на ОНЗ увеличивается: дырки уходят к – ЭДС, электроны к +ЭДС. Область p-n-перехода обедняется подвижными носителями зарядов=> запирающий слой увеличивается, сопротивление p-n-перехода также увеличивается до Мом. Такой p-n-переход сравнивают с ХХ, называют закрытым, характеризуют логической единицей. За счет генераций имеются ННЗ, которые движутся через p-n-переход и создают ток дрейфа, его же называют обратным. Поскольку ОНЗ уходят от p-n-перехода, то тока диффузии нет. 
8) ВАХ электронно-дырочного перехода. Ход ВАХ. Понятие пробоя. Емкости p-n-перехода(диода) и ее анализ для прямого и обратного включения p-n-перехода 
При повышении температуры и прямые и обратные токи ПП приборов возрастают.
При прямом напряжении равном нулю, p-n-переход находится в равновесном состоянии. Участок ОК: прямое напряжение возрастает, контактное поле ослабевает, ток диффузии возрастает, ток дрейфа уменьшается. Т.о., прямой ток медленно возрастает. В точке К прямое напряжение равно контактному, поэтому p-n-переход стирается, запирающий слой становится равным нулю. Ток дрейфа равен нулю. На участке КМ остается сопротивление областей несколько Ом, поэтому небольшое увеличение прямого напряжения приводит к резкому росту тока(p-n-переход сравнивают с КЗ и называют открытым). В т. М p-n-переход разогревается за сет протекания большого тока тепло не успевает отводиться в окружающую среду, разрушается кристаллическая решетка, ПП перегревается и сгорает. Такой ток характеризуется прямым током максимальным, также называют допустимым значением тока.
При обратном включении ток определяется колическом ННЗ. Количесво ННЗ возрастает при увеличении количества генераций в результате повышения температуры. Количество ННЗ мало, поэтому обратные токи небольшие, чем меньше тем прибор лучше. Увеличение напряжения не приводи к увеличению обратного тока, поэтому обратный ток называют неуправляемым или тепловым. Т.о., обратный ток постоянен.
Анализ вольтамперной характеристики показывает, что при больших обратных напряжениях возникает резкое увеличение обратного тока, которое связано с увеличением обратной проводимости.
Пробоем p-n-перехода называется резкий рост обратного тока через переход при приложении обратного напряжения.
Различают электрический и тепловой пробои.
Электрический пробой p-n перехода – это пробой, обусловленный лавинным размножением носителей заряда или туннельным эффектом. Электрический пробой – процесс обратимый. При уменьшении обратного напряжения до величины меньшей критической – обратный ток резко уменьшается. Электроны разгоняются сильным электрическим полем и проходят в противоположную область и при наличии подходящего по энергии свободного энергетического уровня становятся туда.
Тепловой пробой p-n перехода вызывается ростом числа носителей заряда в результате нарушения равновесия между выделяемым в p-n переходе и отводимым от него теплом. Этот процесс необратим и связан с нарушением структуры полупроводника. Электроны разгоняются сильным электрическим полем и выбивают электроны атомов.
Емкости p-n-переходов:
При прямом включении создается диффузная емкость -это емкость подвижных носителей зарядов, электронов, движущихся через p-область к +ЭДС. Чем меньше она будет, тем лучше быстродействие прибора 
Барьерная емкость создается при обратном включении p-n-перехода за счет объемных зарядов-областей. Для перехода НЗ в противоположную область, ему нужно пройти объемный заряд, т.е. барьер, поэтому его называют потенциальным барьером, а ёмкость барьерной. 
9) Емкости p-n перехода. Их характеристика, применение.
Емкости p-n-переходов:
При прямом включении создается диффузная емкость -это емкость подвижных носителей зарядов, электронов, движущихся через p-область к +ЭДС. P-область насыщается электронами, которые через нее идут к + ЭДС. Т.о., P-область будет насыщена отрицательными зарядами, а n-область положительными. Чем меньше она будет, тем лучше быстродействие прибора(до 100пФ) 
Барьерная емкость создается при обратном включении p-n-перехода за счет объемных зарядов-областей. Создается ионами примеси, которые остаются не скомпенсированными в результате оттока ОНЗ к полюсам ЭДС. Эти объемные заряды мешают переходу ОНЗ в противоположную область. Для перехода НЗ в противоположную область, ему нужно пройти объемный заряд, т.е. барьер, поэтому его называют потенциальным барьером, а ёмкость барьерной.
10) Эквивалентная схема p-n перехода (диода). Ее анализ для прямого и обратного включения, для диапазонов НЧ и ВЧ.
Эквивалентная схема p-n перехода – называется схема, состоящая из простых элементов, действие которых на прохождение эл.тока такое же, как и устройство по которому построена эквивалентная схема.
Полная эквивалентная схема в нее входит Rp-n(величина зависит от напряжения), C p-n, Ro.
При прямом включении Rp-n сравнивают с КЗ, то есть Rp-n падает до нуля, тогда эквивалентная схема выглядит так: с смысла не имеет, поскольку ее зажимы замыкает провод, то схема выглядит так: 
При обратном включении Сp-n является барьерной емкостью. Rp-n увеличивается до Мом, т.е как ХХ. Rp-n>> Rо, поэтому Rо не учитывают, тогда эквивалентные схемы выглядят так: т.к. Rp-n параллельно Сбар, а емкостное R(Хс) зависит от частоты , то на ВЧ Хс будет мало. 
11) Классификация ППД. Влияние конструкций на параметры диодов. Влияние температуры на ВАХ ППД
ПП диод - это прибор, кот имеет один p-n-переход и два вывода.
Основой полупроводникового диода является p-n переход. Поэтому его вольт-аперная характеристика, т.е. зависимость протекающего через данный диод тока от величины и знака приложенного к нему напряжения, есть та или иная часть вольтамперной характеристики p-n перехода.
Но реально на физические процессы влияет целый ряд факторов, которые не учитываются при рассмотрении идеального p-n-перехода. Поэтому ВАХ реального диода отличается от ВАХ идеального p-n-перехода.
Обратная ветвь ВАХ
При анализе обратной ВАХ p-n-перехода мы считали, что обратный ток обусловлен только дрейфом неосновных носителей, т.е. тепловым током I0.
1. I0 зависит от концентрации неосновных носителей, от интенсивности их генерации вблизи перехода, а также от подвижности, т.е. от типа материала п/п. I0Ge >>I0Si
2. I0 зависит от площади p-n-перехода (чем больше площадь, тем больше ток)
3. Поверхностные явления образуют ток, величина которого сравнима в германиевых диодах с током I0, в кремниевых – с током Iд. Ток растёт пропорционально величине обратного напряжения, зависит от окружающей среды и от длительности работы диода.
Прямая ветвь ВАХ
Начальный участок прямой ВАХ для реального диода более пологий, чем идеальная характеристика. Причиной этого является тепловой ток в германиевом диоде и ток рекомбинации в переходе у кремниевых диодов (процессы рекомбинации преобладают над процессами генерации).
Зависимость характеристики и параметров от температуры
С изменением температуры меняется как прямая, так и обратная ветвь ВАХ.
Обратная ветвь ВАХ меняется из-за того, что тепловой ток в германиевом диоде и ток тепловой генерации в кремниевом значительно увеличивается с повышением температуры.
Для оценки температурной зависимости прямой ветви ВАХ используется температурный коэффициент напряжения. Температурный коэффициент характеризует изменение прямого напряжения при изменении температуры на 1 К.
Все ПП приборы подразделяются на точечные и плоскостные. Независимо от технологии изготовления диоды по назначению делятся на следующие основные группы: выпрямительные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, импульсные, стабилитроны, варикапы, туннельные, фотодиоды и светодиоды.
12) Параметры выпрямительных ПП диодов и их определение по ВАХ. УГО
Используют свойство односторонней проводимости.
Основные параметры ВД(3 первые параметры относятся ко всем видам диодов):
1) Сопротивление постоянному току:
2) Дифференциальное сопротивление-сопротивление переменному току:
3) Крутизна хар-ки-показывает насколько мА изменился ток через диод при изменении напряжения на 1В:
4) Коэффициент выпрямления: 
Справочные параметры ВД:
● Iпрср – среднее за период значение прямого тока;
● Uпрср – среднее за период падение напряжения на диоде при протекании прямого тока;
● Iобрср – среднее за период значение обратного тока;
● Uобрср – среднее за период значение обратного напряжения;
На вход схемы подается синусоидальное напряжение, которое необходимо выпрямить. Если на зажиме 1 напряжение выше, чем на зажиме 1’. То диод открыт, конденсатор заряжается и через нагрузку протекает ток за счет открытого диода. Если диод закрыт (напряжение на 1 меньше, чем на 1’), то конденсатор разряжается и ток протекает через нагрузку, конденсатор можно сравнить с батарейкой, т.о., ток протекает только в одном направлении. 
Рассмотрим временную диаграмму:
в момент времени t1 напряжение входа становится равно, затем больше, чем потенциал на верхней обкладке конденсатора, тогда диод открывается ии до момента t2 конденсатор заряжается и протекает через нагрузку. С момента t2 потенциал на зажиме 1 становится ниже потенциала n-области диода, тогда он закрывается и с момента времени t2- t3 конденсатор разряжается. С момента t3 напряжение входа начинает превышать напряжение на конденсаторе, тогда диод открывается и конденсатор заряжается до момента t4 и т.д. 
ВАХ выпрямительного диода 
УГО:
13) Принцип реализации односторонней проводимости. Простейшие схемы выпрямителей.
Односторонняя проводимость-свойство, на котором основана работа выпрямительных диодов.
На вход схемы подается синусоидальное напряжение, которое необходимо выпрямить. Если на зажиме 1 напряжение выше, чем на зажиме 1’. То диод открыт, конденсатор заряжается и через нагрузку протекает ток за счет открытого диода. Если диод закрыт (напряжение на 1 меньше, чем на 1’), то конденсатор разряжается и ток протекает через нагрузку, конденсатор можно сравнить с батарейкой, т.о., ток протекает только в одном направлении. 
Рассмотрим временную диаграмму:
в момент времени t1 напряжение входа становится равно, затем больше, чем потенциал на верхней обкладке конденсатора, тогда диод открывается ии до момента t2 конденсатор заряжается и протекает через нагрузку. С момента t2 потенциал на зажиме 1 становится ниже потенциала n-области диода, тогда он закрывается и с момента времени t2- t3 конденсатор разряжается. С момента t3 напряжение входа начинает превышать напряжение на конденсаторе, тогда диод открывается и конденсатор заряжается до момента t4 и т.д. 
14) Последовательное и параллельное включение проводниковых диодов. Предельные параметры.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО: 
Пусть необходимо выпрямить напряжение в 240В.
=100В.
Тогда необходимо включить 3 диода последовательно. На каждом должно быть подано напряжение в 80В. 15-20%-обязательный коэффициент запасов. Однако в результате основного недостатка ПП приборов (разброс параметров) падение напряжения на диодах будет неодинаково.
Тогда на диоде с большим сопротивлением будет большее напряжение – он пробьется, затем пробьются все остальные.
Для выравнивая сопротивлений участков цепи, параллельно диодам ставят резисторы: R1=R2=R3.
Их номиналы выбирают меньше меньшего обратного сопротивления диода, тогда сопротивление участков определяют резисторы.
ПАРАЛЛЕЛЬНО:
Пусть в устройстве необходимо пропустить ток через диоды 240 мА. Ток, кот может пропустить 1 диод =100мА. Тогда нужно поставить 3 диода параллельно. Однако из-за разбросов параметров один из диодов будет с наименьшим сопротивлением – он может пробиться. 
Чтобы выровнять сопротивление участков цепей, ставят последовательно с ними резисторы R1=R2=R3 с сопротивлением больше большего прямого сопротивления диода. Тогда сопротивление ветвей определяет резисторы. Т.о., по всем 3-м цепям токи выровняются.
15) Явление пробоя p-n-перехода. ПП стабилитрон, ВАХ. Принцип стабилизации напряжения. Параметры. Обозначение.
Пробоем p-n-перехода называется резкий рост обратного тока через переход при приложении обратного напряжения.
1) тепловой -при прямом включ.(разрушение кристаллической решетки из-за большого прямого тока, кот разогревает проводник.выделяемое тепло не успевает рассеиваться в орк среду).
2) лавинный (электрический)-при обратном.(т к уменьшение Uобр приводит к восстановлению свойств).
П/п стабилитрон: п/п стабилитрон-п/п-ый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, который работает в режиме электрического пробоя и предназначен для стабилизации напряжения. ВАХ есть обратная ветвь характеристики p-n перехода. Принцип действия стабилитрона основан на том, что на его ВАХ имеется участок ПС, на к-ром напряжение не зависит от величины протекающего тока. Таким участком является участок электрического пробоя. На участке ПС осуществляется процесс стабилизации, т е 
- данный процесс уравновешивает друг друга:
Изготавливаются стабилитроны их кремния, что объясняется малым значением и слабая зависимость от температуры обратного тока кремниевых диодов.
ОСНОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ:
1) Напряжение стабилизации: от 5-200В.
2) Мin и мах стабилиз. и иониз. От десятков до сотен мА.
3) 
-изменение напряжения стабилизации.
4) Мах.допустимая мощность-мощность, к-рый рассеивается в стабилитроне: от сотен мВт до 1 Вт.
5) Дифференциальное сопротивление: 
6) Температурный коэффициент стабилизации: 
Принцип действия: При уменьшении Uвх ток через стабилитрон и падение напряжения на 
может уменьшится, а напряжение на стабилитроне и нагрузке остаются const.При увеличении Uвх ток через стабилитрон и 
увеличатся, а Uна нагрузке останется const U=Uст. Стабилитрон поддерживает постоянства напряжения при изменении тока через него.
16) Импульсный диод. Требования к импульсным диодам. Параметры. УГО
Импульсный диод – полупроводниковый диод, имеющий малую длительность переходных процессов и предназначенный для применения в импульсных режимах работы.
Основн.требования к ИД: высокое быстродействие, т е очень короткое время переключения с прямого на обратный и с обратного на прямой(т е с 0 в 1, с 1 в 0)
Области п/п при пр.включении насыщены ННЗ, т к электроны через р-область движутся к +ЭДС, дырки к –ЭДС. Т.о. р-область насыщена ННЗ электронами, а n-область –ННЗ дырками.
В момент переключения с прямого на обратное включение, ток диффузии и обратный ток будут большими и равными- ННЗ много,поэтому обратный ток большой.
Быстродействие ИД также будет зависеть от емкости диода. Чем меньше время включения и выключение, тем выше быстродействие.
Для ВЧ приборов учитывают индуктивность приборов. В основном это индуктивность выводов.
Параметры ИД:
1) 
Uпр.имп
Uобр.имп
2)Режимы измерения указываются длительностью и скважностью импульсов. Также указываются температура восстановления обратного сопротивления диода, емкость диода, индуктивность, обратный ток, диапазон температур.
Параметры:
1.Сопротивление постоянному току:
2.Дифференциальное сопротивление-сопротивление переменному току:
3.Крутизна хар-ки-показывает насколько мА изменился ток через диод при изменении напряжения на 1В:
4. индуктивность диода
5. емкость диода
УГО: 
17) Переход металл-полупроводник. Анализ параметров при прямом и обратном включении. УГО Шотки. Применение
Использует основное свойство односторонней проводимости. Это переход Ме-ПП, его называют выпрямляющим контактом. Подбирают материалы так, чтобы работа выхода электрона из Ме была больше, чем работы выхода из ПП. Работой выхода называется количество энергии, которое необходимо для выхода электрона с поверхности своего материала.
n-тип 
Т.к. эл-нам из ПП требуется меньшая эн-гия для перехода через контакт, то они уходят из приконтактного слоя в Ме, тогда В ПП создается приконтактный слой обедненный подвижными НЗ, т.е. запирающий.
An<A Me
Т.о, не создается отрицательного объемного заряда в противоположной области, т.е. нет барьерной емкости, следовательно, диод Шотки имеет малое время переключения с обратного на прямое, не требуется времени на заряд емкости, высокое быстродействие определяет их широкое применение.
Прямое включение
При прямом включении подключают к n-области (-) ЭДС, к Ме (+) ЭДС.
Электроны из полупроводника n-типа движутся через Ме к (+) ЭДС, их скорости увеличиваются. Слой контакта обогащается подвижными носителями зарядов, Rp-n - уменьшается, d – стирается (уменьшается): диод открыт, характеризуется логическим нулём.
р-тип 
Электроны из Ме проходят в приконтактную область полупроводника р-типа, рекомбинируют (соединяются) с дыркам, создаётся слой, обеднённый подвижными носителями зарядов. 
Ар<A Me
Обратное включение
Электроны и Ме проходят в ПП и закрывают дырки в приконтактном слое. Т.о. в ПП р-типа формируется запирающий слой. Контакт обладает выпрямляющими свойствами. 
УГО Шотки:
18) Устройство биполярных транзисторов. Определение. Режимы работы биполярных транзисторов. УГО.
Транзисторы – это приборы, работа которых основана на свойствах полупроводников; предназначены для усиления мощности подводимых сигналов за счет преобразования энергии тока, поступающего от источника питания и переменно изменяющегося по закону входного сигнала.
Все транзисторы можно разделить:
1) биполярные транзисторы (БТ)-токи создаются двумя видами носителей зарядов(дырками и электронами).
2) полевые транзисторы (ПТ)-токи в них образуются одним видом зарядов
БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ:
БТ - п/п прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления мощности.
Существуют транзисторы p-n-p и n-p-n структур.
БТ имеют два p-n-перехода, 3 области п/п и 3 вывода:
- эмиттер (эмитирующий электрод, отдающий)
- база(управляющий электрод, управляет кол-вом НЗ) 
- коллектор (управляемый электрод, собирающий)
n-р-n УГО
Режимы работы БТ:
1) Режим насыщения – оба перехода открыты (Эp-n и Кp-n). Сопротивление транзистора соответствует логич.0.
2) Режим отсечки – оба перехода закрыты (обратное включ.). Сопротивление мах-но, соотв-ет лог единице.
3) Режим усилительный или активный – Эр-n открыт(прям.включ.), Кp-n закрыт(обратн.вкл). Используется в аппаратуре,кот работает с аналоговыми сигналами, а также явл.переходным из «0» в «1» и наоборот.
4) Инверсный (по отношению к усилительному)- Эp-n закрыт, Кp-n открыт. Этот режим используется только по технологическим причинам ИМС.
19) Токопрохождение в БТ. Основные соотношения между токами. Коэфф. Передачи тока. 
Iэ – cамый большой
Iк примерно равен Iэ
Iб – самый маленький.
α=Iк/Iэ - коэф.передачи
На эмиттерный p-n(Эp-n) подано прямое напряжение, поэтому ОНЗ эмиттера(Э) проходят в базу(Б) ч/з открытый Э p-n, в Б являются ННЗ, т.к. коллекторный переход (К p-n) в обратном включении, то ННЗ из Б ускоряются в область К p-n. Пришедшие в К p-n дырки из Э p-n создают там положительный заряд, который притягивает электроны от (-) Ек, т.о. по электроду К p-n протекает ток коллектора. Движение дырок из Э в Б проходит за счет стекания электронов из ПП области Э к (+) Еэ, т.о. по электроду Э протекает ток эмиттера.
Небольшое количество дырок, пришедшие из Э в Б соединяются с элктронами Б. Т.о. создается (+) заряд в Б, который притягивает недостающие эл-ны от (-) ЭДС Э(Еэ), т.о протекает ток базы рекомбинации, который называют током базы. Чем меньше ток базы, тем БТ лучше, т.к. больший ток будет в К. А, следовательно, больше амплитуда сигнала и мощность нагрузки. Для уменьшения тока Б, ее делают узкой с малым количеством примеси. ПП Э имеет большое количество примеси, т.е. большое количество свободных НЗ. Т.о. заряды, которые вышли из Э почти все дошли в К, соответственно создаются токи: Iэ=Iк+Iб. Т.к. К p-n в обратном включении, то ч/з чего протекает обратный ток, от управляется температурой и не управляется напряжением. Повышение температуры может привести к тепловому пробою.
20) Включение транзистора p-n-p и n-p-n с общей базой. Схема. Входные и выходные параметры. Входные и выходные сопротивления. Коэффициент усиления по току, напряжению, мощности.
Входные параметры:
= 
= 
Выходные параметры:
= 
= 
Т.к. 
= 
, а самый большой из всех токов.
Входное сопротивление несколько Ом, Выходное сопротивление закрытого перехода сотни кОм до МОм.
Низкое Rвх является осн.не-
достатком.
Коэффициенты усиления показывают во сколько раз выходной параметр больше, чем входной. Т.о. это отклонение выходного параметра ко входному.
1.коэфф. усиления по току
1.1. по постоянному: 
1.2.по переменному: 
2.коэфф.усиления по напряжению: 
десятки до сотен тысяч).
3.коэфф..усиления по мощности: 
p-n-p n-p-n
21) Включение транзистора n-p-n и p-n-p с общим эмиттером. Схема. Входные и выходные параметры.сопротивления. Коэффициент усиления по току,напряжению,мощности. Достоинства и недостатки.
Основные достоинства:
Близкие значения Rвх и Rвых
КОЭФИЦИЕНТ усиления:
По току
1.1.по переменному:
1.2.по постоянному:
На НЧ h12э=В
2)по напряжению:
3)по мощности:
p-n-p n-p-n 
22) Включение транзистора n-p-n и p-n-p с общим коллектором. Схема. Входные и выходные параметры, сопротивления. Коэффициент усиления по току, напряжению, мощности. Достоинства и недостатки. Применение. 
| Входные параметры | Выходные параметры |
= 
 = 
Rвх высокое, т к током входного контура является мин.ток –ток базы,а входным напряжением- Uкp-n, т о Rвх высокое.
|  = 
 = 
Rвых значительно ниже, т к Iвых=Iэ.
В десятки сотни раз Rвых<Rвх
|
Т.к. БТ подключается к источнику питания в усилительном режиме, то БТ остается включенным с ОЭ:подключение источника питания для схемы с ОК невозможно подключить источник пит-я так, чтобы открыть Эp-n, а закрыть Кp-n. Включ-е с ОК возможно только по току сигнала. В этом случае источник питания понимают, как КЗ за счет конденсаторов больших номиналов, которые используются во всех источниках питания.
Сопротивление входа будет большим, поскольку ток входа малый. Выходное сопротивление намного меньше входного, поскольку выходным током является самый большой-ток Э. Соотношение Rвх>>Rвых является большим достоинством. Такое включение широко используется во входных и выходных контурах для согласования с высокоомным сопротивлением источника сигнала и низкоомным сопротивлением нагрузки. Для схемы с ОК рассчитывается:
1. Коэффициент усиления по постоянному току:
ɣ=Iэ/Iб >= β – коэффициент для контроля
2. По напряжению
K=∆Uэк/∆Uбк <=1
Поскольку этот БТ не услиливает по напряжению, то его называют повторителем (амплитуда выходного сигнала повторяет амплитуду входного). Нагрузка включается в Э, поэтому схему называют эмиттерный повторитель. В качестве согласующего устройства применяется широко.
23) Входные статические х-ки транзистора в схеме с ОБ. Влияние напряжения Uкб и температуры на ход характеристик. Схема снятия характеристик.
Iэ=f(Uэб), Uкб=const 
Вид входных х-к аналогичен ВАХ диода, ток медленно нарастает, из-за включенного входного сопротивления открытого Эp-n. При увеличении выходного напряжения, характеристики сдвигаются влево, в область больших токов.
И при малом увеличении U ток резко возрастает.
24) Выходные статические х-ки транзистора с ОБ. Ход характеристик. Зависимость Iк от Iэ и температуры.
Вид характеристик аналогичен обратной ветви ВАХ диода т.к выходным сопротивлением является сопротивление Кр-n в обратном включении. 
Значительное увеличение напряжение практически не приводит к увеличению тока.
Увеличение Iэ означает увеличение Iк, при токе Iэ=0, по электроду К протекает обратный ток Iкбо Кp-n, его называют тепловым.
В Усилительном режиме Кр-n закрыт, условие, что Iэ=0 означает, что закрыт Эp-n, т.о ниже х-ки Iэ=0 – область отсечки.
При Uкб=0 Iк протекает, если Iэ больше 0.
Левее оси Iк Kp-n открыт, ззначит открыты оба перехода (область насыщения), однако в таком режиме БТ будет гореть, т.к резко возрастет ток базы, поэтому БТ работает на границе насыщения или при очень малых прямых напряжениях на Кp-n.
25) Входные статические характеристики транзисторов в схеме с ОЭ. Схема снятия характеристик. Зависимость Iб от Uкэ и температуры.
Iб=f(Uбэ), Uкэ=const
Вид входных х-к аналогичен ВАХ диода, ток медленно нарастает, из-за включенного входного сопротивления открытого Эp-n. При увеличении выходного напряжения, характеристики сдвигаются влево, в область больших токов.
И при малом увеличении U ток резко возрастает. Увеличение Uкэ приводит к сдвигу характеристик в область меньших токов, объясняется тем, что увеличение Uкэ расширяет запирающий слой, область для рекомбинаций уменьшается, ток Б уменьшается.
26) Выходные статические характеристики транзистора с ОЭ. Ход х-к. Зависимость Iк от Iб и температуры. Схема снятие характеристик. 
При Uкэ=0, все токи равны 0, это означает, что на обоих переходах Эp-n, Кp-n. Uкэна выходе прикладывается сразу к обоим переходам, поэтому характеристики выходят из начала координат. При токе Б равном 0 Эp-n закрыт, Кp-n закрыт по условию усилительного режима(область отсечки). При увеличении Uкэ, ток К немного возрастает. Объясняется тем, что Uкэ закрывает Кp-n, но, действуя на оба перехода, чуть-чуть приоткрывает Эp-n. Нелинейная область-область насыщения.
27) Т-образная эквивалентная схема транзистора в схеме с ОБ. Физические (внутренние) параметры транзисторов.
h-параметры – это внешние параметры транзистора, их величины зависят от схемы включения.
В эквивалентной схеме показаны внутренние параметры, их величины зависят конструкции БТ и не зависят от схемы включения.
(т к эмитерный переход открыт)-несколько Ом.
Cэ –емкость Эp-n до сотен пФ,-это диффузионная емкость.
-сопротивление закрытого Кp-n, сотни кОм до МОм.
Cк –емкость Кp-n, барьерная емкость-до десятки пФ.Эта емкость существенно влияет на работу БТ на ВЧ. Чем меньше Ск, тем до более высоких частот работает БТ.
- сопротивление базы базовому току, как проводник узкого сечения.
Для ВЧ БТ –до несколько десятков Ом; для НЧ-сотни Ом.
Генератор тока
показывает свойства БТ ускорять НЗ, пришедшие в базу в обл. коллектора.
28) Транзистор как четырёхполюсник (ЧП)
29) Частотные свойства транзисторов. Зависимость коэффициента передачи тока от частоты. Постоянная времени в цепи обратной связи. Частотные параметр ы
30) Параметры транзисторов по постоянному току, предельные параметры. Параметры транзисторов по переменному току.
По переменному току: Частотные параметры: 
, 
( 
1) По постоянному току:
Все предельные параметры приборов указываются для наихудшего режима, т е по постоянному току. 
, т.е. прежде всего мах.допустимые параметры указываются для электрода К и Кр-n, т к сопротивление Кp-n большое и на нем выделяется мощность большая, чем на Эp-n.
Важным фактором явл.возможность отвода тепла при работе БТ. Если БТ маломощный, то отвод тепла не очень важен тогда с корпусом транзистора соединится база, а К и Э выходят из корпуса в изоляторах. Такие БТ оцениваются тепловым сопротивлением переход-окр.среда.
где 
-температура перехода 
-температура окр.среды
Pк-мощность на Кp-n
Rno показ.на сколько градусов изменится t(Кp-n) относит.окр.среды при усл.изменения мощности на Кp-n на 1 Вт.
У мощных транзисторов для улучшения теплоотвода с корпусом соединяется коллектор,база и эмиттер в изоляторах. Тем самым искусственно увелич.площать Кp-n для улучшения теплоотвода.
Также очень мощные транзисторы устанавливаются на радиатор.Это также еще больше искусственно увеличение пл.теплоотвода. Для таких БТ указывают мощность коллектора с теплоотводом Pкт. Для мощных БТ рассчитывают тепловое сопротивление переход-корпус:
где tк – температура корпуса,она будет зависеть от выбранного радиатора.
Иногда указ. 
Также для всех БТ указывают tокр.среды.
ВАЖНЫМ ПАРАМЕТРОМ ЯВЛЯЕТСЯ ТЕПЛОВОЙ ТОК.
Для БТ с ОБ: 
Для БТ с ОЭ: 
31) Классификация и система обозначений транзисторов.
1. материал изготовления (к,2-Si; Г-1,Ge;А,3 –СаАs)
2. Т-БТ
П-ПТ.
3. показ.электрич.свойства транзисторов,т.е. классиф.по мощности и частоте.
Малая мощность(Pк=<0.3Вт) Ср.мощность(0,3<Рк=<1.5Вт): Большая мощность(Pк>=1,5Вт):
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Нч Сч Вч НЧ Сч Вч НЧ СЧ Вч
НЧ- fгр=<3Мгц
СЧ- fгр>3МГц
Fгр<30МГц
ВЧ- fгр>30 МГц.
В отдельную группу выделяются транзисторы диапазона СВЧ fгр свыше 300МГц.
4. две или три цифры: номер разработки.
5. Буква,классификационный параметр, отличие в транзисторах.
32) Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Устройство. Принцип работы. Схема включения.УГО. 
Электрод, к которому подключён “ -” ЭДС, от него выталкивается электроны, называют истоком. Электрод, к которому подключён “+ЭДС”, электроны притягиваются - называется стоком. ПП, по которому протекает ток называют каналом(К). Данный К n-типа, поэтому на исток (И) подключается отрицательное ЭКС С, то, эл-ны выталкиваются от И. На сток(С) подключают положительное ЭДС С, сечение К определяет величину тока С, встраивается П n-типа. ПП p-типа - это затвор(З). Между З ПП p-типа и К ПП n-типа, на p-n переход действует напряжение обратного типа: З-К. То. К p-области З подключают отрицательное ЭДС, между З и К создается запирающий слой, он имеет свойство диэлектрика, через него ток не протекает. Чем ниже потенциал З, тем шире запирающий слой, чем уже сечение К, тем меньше ток выхода. Чем выше потенциал З, тем ниже запирающий слой, шире сечение, больше ток выхода(С). Входное сопротивление между З и И будет определяться сопротивлением запирающего слоя. То, сопротивление входа равно 100 кОм до Мом. ПТ работает только на отрицательном З. Если подать положительно напряжение, запирающий слой уменьшится до 0, ПТ сгорит. 
УГО:
- канал р-типа 
- канал n-типа
33) Стоковая характеристика ПТ с управляющим p-n-переходом. Ход хар-ки. Зависимость 
от 
и 
.Схема снятия хар-ки. 
Стоковый (выходной) характеристикой называется зависимость тока стока от напряжения сток-исток при постоянном напряжении затвор-исток
Ic=f(Ucи), Uзи=const
При малых напряжениях выхода, небольшое его увеличение приводит к росту тока через К, нелинейные участки ограничиваются кривой насыщения. При увеличении выходного напряжения, характеристики практически параллельны оси напряжений, т.к. сечение К ограничивает величину тока. При напряжении ЗИ равным 0, ток выхода(С) максимален, канал сужается, ток выхода падает. Uвых не влияет на ток выхода, это существенное достоинство.
34) Стоко-затворная хар-ка ПТ с управляющим p-n переходом. Ход хар-ки. Зависимость от и и от t. Схема снятия хар-ки.
Стоко-завторной (управляющей) характеристикой называется зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при постоянном напряжении сток-исток
Ic=f(Uзи), Uси=const 
При напряжении ЗИ равным 0, канал полностью открыт, поэтому ток выхода максимален. Увеличение напряжения на З приводи к расширению запирающего слоя в К, поэтому к уменьшению сечения и уменьшению тока. Ток С изменяется по нелинейному закону, т.к меняется сопротивление канала. Минимальное напряжение на З, при котором ток выхода равен 0, называют напряжением отсечки.
35) Параметры ПТ и их определение по статистическим хар-кам.
1. Внутреннее сопротивление -сопротивление К, выходное сопротивление.
Uзи=const
2. Крутизна характеристики показывает управляющие свойства З – на сколько мА изменится ток выхода при изменении напряжения на 1 В
Uси=const
Статический коэффициент усиления по напряжению
Ic=const μ=М
4. Ic нач при Uзи=0
5. Uзи отсечки
6. Емкость транзистора: Сси; Сзи; Сзс.
7. Предельные параметры: Iсmax; Ucиmax; Uзиmax
36) ПТ с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа. Устройство. Принцип действия.УГО.
УГО
ПТ с изолированным З также называют транзистором МДП конструкции. М-металл, Д-диэлектрик, П-ПП
ПП, в котором создается К, формируются области И, С называют подложкой, здесь подложка p-типа. Сверху тонкий слой диэлектрика, на нем тонкий слой Ме – пластина З, между областями И,С. На И подается отрицательное напряжение, на С положительное. Согласно конструкции, тока не будет. Если на З подано положительное напряжение, то электроны от И притягиваются под диэлектрик в области пластины З. Расстояние между С и подвижными НЗ- электронами уменьшается, протекает ток, электроны притягиваются к + ЭДС С. Т.о., у поверхности ПП создается поток электронов, которые характеризуют как формирование инверсного слоя – создается К n-типа. 
- канал р-типа
Канал n-типа-
37) Статические характеристики МДП транзистора с индуцированным каналом n-типа. УГО. Схема снятия характеристик.
Ic=f(Ucи), Uзи=const
При напряжении и токе выхода, характеристики выходят из начала координат. При увеличении напряжения, нарастает ток – левее кривой насыщения. Правее кривой насыщения характеристики практически параллельны оси напряжения СИ: напряжение на З огранивает количество НЗ, которые могут пройти через К. Чем больше положительное напряжение на З, тем больше НЗ в К, больше ток выхода.
38) Полевые транзи
