Реферат: Электроника

п/пприборы

п/п-материал, удельная проводимостькоторого сильно зависит от внешних факторов –кол-ва примесей, температуры,внешнего эл.поля, излучения, свет, деформация

Достоинства:выс. надежность, большойсрок службы, экономичность, дешевизна.

Недостатки: зависимость от температуры,чувствительность к ионизирован излучению.

Основы зонной теории проводимости

Согласно квантовой теории строения вещества энергияэлектрона может принимать только дискретные значения энергии. Он движетсястрого по опред орбите вокруг ядра.

Не в возбужденном состоянии при Т=0К, электроны движутсяпо ближаишей к ядру орбите. В твердом теле атомы ближе друг к другуÞ

электронное облако перекрываетсяÞ смещение энергетических уровнейÞобразуются целые зоны уровней.

Разрешенная

Запрещенная зона

1)Разрешенная зона кт при Т=0К заполненная электронами наз– заполненной.

2)верхняя заполненная зона наз – валентной.

3)разрешенная зона при Т=0К где нет электронов наз –свободной.

4)свободная зона где могут находиться возмущенныеэлектроны наз зоной эквивалентности.

Проводимость зависит от ширины запрещенной зоны междувалентной зоной и зоной проводимости.

ê

Е=Епр-Ев

Ширина запрещенной зоны в пределах 0,1~3,0 эВ (электрон вольт) характерна для п/п

ã

1 Проводник 2 П/П

¬

3 Диэлектрик

↕

êЕ>6еВ

↕

0,1~3 еВ <img src="/cache/referats/3816/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1071 _x0000_s1067 _x0000_s1066 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1065 _x0000_s1068 _x0000_s1069 _x0000_s1070">

Наибольшее распространение имеют П/П

Кремний, Германий, Селен и др.

Рассмотрим кристалл «Ge»

При Т>0Кэлектроны (заряд -q)отрываются образуют свободныезаряды Þ

на его месте образуется дырка(заряд+q) это называется процессом термогенерации

Обратныйпроцесс наз – рекомбинацией

n – электроннаяпроводимость

p –дырочная проводимость

t

— время жизни носителя заряда (е).

Вывод: таким образом nроводимость вчистом П/П обоснована свободными электронами или дырками.

d

=dn+dp=qmnrn+qmprp

где: r

-концентрация

m

-подвижность=u/Е

Собственнаяпроводимость сильно зависит от t°

П/П приборы на основе собственной проводимости.

Зависимость собственной проводимости от внешних факторовшироко исполь-ся в целом ряде полезных П/П приборов.

1)Терморезисторы (R зависит от t°

)

ТКС>0 у П/П

ТКС<0 у проводников

Применяют в устройствах авт-ки вкачестве измерительного преобразователя t°

(датчики)

2)Варисторы (R зависит от внешнего эл.Поля)

ВАХ I=f(u)

Прим-ют для защиты

терристоров от

перенапряжения

3)Фотосопротивление–R зависит от световогопотока

применяют в сигнализации, фотоаппаратуре

4)Тензорезисторы – R зависит от механич деформаций

<img src="/cache/referats/3816/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1193 _x0000_s1187 _x0000_s1192 _x0000_s1177 _x0000_s1178 _x0000_s1179 _x0000_s1180 _x0000_s1181 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1190 _x0000_s1191">сильфоны)

Примеснаяпроводимость п/п.

Это проводимость обусловленнапримесями:

-внедрения

-замещения

Роль примесей могут играть нарушения кристалическойрешетки.

-Если внедритьв кристал Ge элемент Iгруппы сурьму Sb, тогда один из 5 валентных электроновSb окажется свободным, тогда образуется эл. проводимость, а примесь называется донорной.

-Если внедритьэлемент III группыиндийI тогда 1ковалентная связь останется останется свободной =>

Образуется легко перемещаемая дырка (дырочнаяпроводимость), примесь называют акцепторной.

Основным носителем заряда наз. Те кт в п/п >

П/п с дырочной проводимостью наз. п/п –p типа, а с электоронной проводимостью – n типа.

Движенияносителей заряда т.е. ток обуславливается 2 причинами: 1) внешнее поле – ток наз. дрейфовым. 2)разнасть концентраций – ток наз. диффузионным.

В п/п имеется 4 составляющие тока:

i=(in)Д+(ip)Д+(in)Е+(ip)E

Д-диффузионный Е-дрейфовый

Электрические переходы.

Называют граничный слой между 2-ми областями телафизические св-ва кт. различны.

Различают: p-n,p-p+, n-n+, м-п/п, q-м, q-п/п переходы прим. В п/пприборах (м-метал прим. в термопарах)

Электронно-дырочныйp-n переход.

Работа всех диодов, биполярных транзисторов основана на p-n переходе

Рассмотрим слой 2хGe с различными типами проводимости.

Обычнопереходы изготавливают несемметричными pp>> << nn

Если pp>> nnто p-область эмитерная, n- область — база

В первый момент послесоединения кристаллов из-за градиента концентрации возникает диффузионный ток соновных носителей.

Награнице основных носителей начнут рекомбинировать, тем самым обнажаться неподвижные ионы примесей.

Граничныйслой. Будет обеднятся носителями заряда => возникнет внутреннее U. Это U будет препятствовать диффузионному току и он будет падать. Сдругой стороны наличие внутреннего поля обусловит появление дрейфоготока неосновных носителей. В конце концовдиффузионный ток станет = дрейфовомутоку и суммарный ток через переход будет = 0

U контакта≈

jтln((Pp0)/(np0))

j

т≈25мBтемпературный потенциал при 300 К

Uк=0,6-0,7В Si;0,3-0,4В Ge.

Различают 3 режима работыp-n перехода:

1)Равновесный(внешнее поле отсутствует)

2)Прямосмещенный p-n переход.

В результате Uвнпадает=>возникаетдиф. ток электорнов I=I0eU/mj

<img src="/cache/referats/3816/image011.gif" v:shapes="_x0000_s1413">m ≈ 1 Ge

2 Si I0 тепловой ток.

I обусловлен основными носителямизарядов. Кроме него ток неосновных носителей будет направлен встречно.:I= I0(eU/mj

т-1)

3)Обратносмещенный p-n переход I- обусловлен токами неосновных носителей I=- I0

ВАХ p-n перехода

Ge=0,3-0,4 B

Si=0,6-0,8B

Емкости p-n переходов.

Различают:-барьерную,-диффузионную.

Барьерная имеет место при обратном смещении p-n перехода.Запирающий слой выступает какдиэлектрик =>конденсатор e=f(U) Эта емкость использована в варикапах.

C≈1/√U

p n p

-Э

-К

p n p

+Э

+К

p n p

+Э

-К

p n p

-Э

+К

+Б

-Б

+Б

-Б

+Б

<img src="/cache/referats/3816/image015.gif" v:shapes="_x0000_s2112 _x0000_s1993 _x0000_s1994 _x0000_s1995 _x0000_s1996 _x0000_s1997 _x0000_s1998 _x0000_s1999 _x0000_s2000 _x0000_s2001 _x0000_s2002 _x0000_s2003 _x0000_s2004 _x0000_s2005 _x0000_s2006 _x0000_s2007 _x0000_s2008 _x0000_s2027 _x0000_s2028 _x0000_s2051 _x0000_s2052 _x0000_s2053 _x0000_s2054 _x0000_s2055 _x0000_s2056 _x0000_s2057 _x0000_s2058 _x0000_s2059 _x0000_s2060 _x0000_s2061 _x0000_s2062 _x0000_s2063 _x0000_s2064 _x0000_s2065 _x0000_s2066 _x0000_s2067 _x0000_s2068 _x0000_s2070 _x0000_s2071 _x0000_s2072 _x0000_s2073 _x0000_s2074 _x0000_s2075 _x0000_s2076 _x0000_s2077 _x0000_s2078 _x0000_s2079 _x0000_s2080 _x0000_s2081 _x0000_s2082 _x0000_s2083 _x0000_s2084 _x0000_s2085 _x0000_s2086 _x0000_s2087 _x0000_s2089 _x0000_s2090 _x0000_s2091 _x0000_s2092 _x0000_s2093 _x0000_s2094 _x0000_s2095 _x0000_s2096 _x0000_s2097 _x0000_s2098 _x0000_s2099 _x0000_s2100 _x0000_s2101 _x0000_s2102 _x0000_s2103 _x0000_s2104 _x0000_s2105 _x0000_s2106 _x0000_s2108 _x0000_s2109 _x0000_s2110 _x0000_s2111">p-n перехода Cд=dQизб/dU

Реальные ВАХ p-n переходов.

t1 t2

t1>t2 10°C

I0=> Si=2,5

Ge=2

Реальная

<img src="/cache/referats/3816/image017.gif" v:shapes="_x0000_s1628 _x0000_s1620 _x0000_s1627 _x0000_s1596 _x0000_s1597 _x0000_s1598 _x0000_s1599 _x0000_s1600 _x0000_s1601 _x0000_s1602 _x0000_s1603 _x0000_s1604 _x0000_s1605 _x0000_s1606 _x0000_s1625 _x0000_s1618 _x0000_s1619 _x0000_s1621">R базы

3)Пробой p-nперехода :1-лавинный, 2- туннельный, 3- тепловой ( 1,2-обратимые;3-необратимый) I0≈ 10 I0

1 2 3

П/п диоды.

Приборс1м p-n переходом и 2мя выходами

-выпрямительные, А + К

<img src="/cache/referats/3816/image021.gif" v:shapes="_x0000_s1901 _x0000_s1668 _x0000_s1669 _x0000_s1670 _x0000_s1671 _x0000_s1900"> стабилитроны,

<img src="/cache/referats/3816/image022.gif" v:shapes="_x0000_s1687 _x0000_s1673 _x0000_s1674 _x0000_s1675 _x0000_s1676 _x0000_s1686 _x0000_s1681 _x0000_s1677 _x0000_s1679 _x0000_s1680 _x0000_s1682 _x0000_s1683 _x0000_s1684 _x0000_s1685"><img src="/cache/referats/3816/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1672">-варикапы,

-светодиды,

<img src="/cache/referats/3816/image025.gif" v:shapes="_x0000_s1702 _x0000_s1696 _x0000_s1697 _x0000_s1698 _x0000_s1699 _x0000_s1700 _x0000_s1701">тунельные,

-обращенный

Маркировка по справочнику

1)Выпрямит. диоды– предназначены для выпрямления ~I в =

Основные параметры

Iср.пр- средний прямой,Uпр,Uобр.,P-мощность, Iпр.имп.

2)Вч диоды выполняются обычно по точечной технологии

Cд-емкость, Iпр.имп, Uпр.ср,t установления,t востановления,

3)Диод Шотки – диод на основе перехода металл ->п/п,быстродействующий.Uпр.=0,5В,ВАХ не отличается от экспоненты в диапазоне токов до 1010

I max

I min

U cт

I ст

<img src="/cache/referats/3816/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1731 _x0000_s1707 _x0000_s1708 _x0000_s1711 _x0000_s1712 _x0000_s1713 _x0000_s1714 _x0000_s1715 _x0000_s1716 _x0000_s1717 _x0000_s1718 _x0000_s1719 _x0000_s1720 _x0000_s1721 _x0000_s1722 _x0000_s1723 _x0000_s1724 _x0000_s1727 _x0000_s1725 _x0000_s1726 _x0000_s1728 _x0000_s1729 _x0000_s1730">4)Стабилитрон – это параметрическийстабилизатор напряжения, стабилизирует напряжение от единицы до сотен вольт.Uст– обратная ветвь ВАХ; пробой лавинный

ВАХ

r=∆U/∆I

чем < темлучше

нагрузка

Rбал

Uст=Uн

Д814Д => U=12 В Rбал.=(E-Uст.)/(Iст.+Iн.)

Кст.=(∆Е/Е)/(∆U/Uн) ТКН – температупныйкоэффициент U=(∆U/U)/ ∆t≈

0,0001%

U cт

I ст

<img src="/cache/referats/3816/image028.gif" v:shapes="_x0000_s1803 _x0000_s1735 _x0000_s1736 _x0000_s1802 _x0000_s1741 _x0000_s1742 _x0000_s1744 _x0000_s1745 _x0000_s1747 _x0000_s1757 _x0000_s1748 _x0000_s1749 _x0000_s1750 _x0000_s1751 _x0000_s1752 _x0000_s1753 _x0000_s1754 _x0000_s1756 _x0000_s1733 _x0000_s1734 _x0000_s1739 _x0000_s1755">5)

Стабистор – предназначен для получения малых стабильныхнапряжений

вних исп. прямая ветвь ВАХ

КС07А U=0,7B

+Uупр

<img src="/cache/referats/3816/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1918 _x0000_s1910 _x0000_s1899 _x0000_s1868 _x0000_s1874 _x0000_s1875 _x0000_s1876 _x0000_s1877 _x0000_s1878 _x0000_s1879 _x0000_s1886 _x0000_s1882 _x0000_s1883 _x0000_s1884 _x0000_s1885 _x0000_s1887 _x0000_s1889 _x0000_s1892 _x0000_s1890 _x0000_s1891 _x0000_s1893 _x0000_s1894 _x0000_s1895 _x0000_s1896 _x0000_s1897 _x0000_s1898 _x0000_s1909 _x0000_s1902 _x0000_s1903 _x0000_s1904 _x0000_s1905 _x0000_s1906 _x0000_s1907 _x0000_s1908 _x0000_s1911 _x0000_s1912 _x0000_s1913 _x0000_s1914 _x0000_s1915 _x0000_s1916 _x0000_s1917">6) Варикап –параметрическаяемкость, вкл. в обратном смещении. Примечание :- всистемах авто –подстройки частоты в телерадио и т.д.;-получение угловой модуляции(угловой или фазовой)

“-“ R

<img src="/cache/referats/3816/image030.gif" v:shapes="_x0000_s1941 _x0000_s1930 _x0000_s1935 _x0000_s1931 _x0000_s1923 _x0000_s1924 _x0000_s1927 _x0000_s1928 _x0000_s1932 _x0000_s1933 _x0000_s1934 _x0000_s1936 _x0000_s1938">7)Тунельныйдиод ВАХ имеет участок «-» R

Примечание: Для получения высокочастотных колебаний(генератор); пороговые утройсва – тригерыШмита

0,7В

мВ

<img src="/cache/referats/3816/image031.gif" v:shapes="_x0000_s1967 _x0000_s1943 _x0000_s1946 _x0000_s1947 _x0000_s1948 _x0000_s1949 _x0000_s1959 _x0000_s1960 _x0000_s1961 _x0000_s1962 _x0000_s1963 _x0000_s1964 _x0000_s1965">8) Обращенный диод – это разновидность тунельного — в нем нет «-» R, — в работе используют обратную ветвь ВАХ

Биполярные транзисторы

П/п прибор с 2-мя и более переходами и с 3-мя и болеевыводами

IБ

n-p-n

p n p

<img src="/cache/referats/3816/image033.gif" v:shapes="_x0000_s2010 _x0000_s1989 _x0000_s1986 _x0000_s1984 _x0000_s1975 _x0000_s1968 _x0000_s1969 _x0000_s1970 _x0000_s1972 _x0000_s1973 _x0000_s1974 _x0000_s1976 _x0000_s1977 _x0000_s1980 _x0000_s1981 _x0000_s1982 _x0000_s1983 _x0000_s1985 _x0000_s1987 _x0000_s1988 _x0000_s2009"> n-p-n, p-n-p

Режимыработы БТ

1.)Отсечка – оба перехода закрыты,обратно смещены

2.)Насыщения – оба перехода смещеныпрямо

3.)Активный режим – эммитеры прямо, колектор обратно

4)Активно инверсный – эммитеры обратно, колектор прямо

Активный режим. Физика работы.

Iк=a

Iэ+Iко Iко-обратный ток колектора, a-коэффициент передачи тока эмитера

p n p

Есм=Uэб

+ Uкб-

+ -

Rэ

Еэ

Uвых

Rк

Ек

<img src="/cache/referats/3816/image035.gif" v:shapes="_x0000_s2428 _x0000_s2264 _x0000_s2231 _x0000_s2205 _x0000_s2206 _x0000_s2207 _x0000_s2208 _x0000_s2209 _x0000_s2210 _x0000_s2211 _x0000_s2212 _x0000_s2213 _x0000_s2214 _x0000_s2260 _x0000_s2215 _x0000_s2222 _x0000_s2223 _x0000_s2224 _x0000_s2225 _x0000_s2259 _x0000_s2240 _x0000_s2234 _x0000_s2232 _x0000_s2233 _x0000_s2235 _x0000_s2236 _x0000_s2237 _x0000_s2238 _x0000_s2239 _x0000_s2250 _x0000_s2252 _x0000_s2254 _x0000_s2241 _x0000_s2242 _x0000_s2243 _x0000_s2244 _x0000_s2245 _x0000_s2246 _x0000_s2247 _x0000_s2248 _x0000_s2249 _x0000_s2251 _x0000_s2253 _x0000_s2255 _x0000_s2256 _x0000_s2257 _x0000_s2258 _x0000_s2261 _x0000_s2262 _x0000_s2263 _x0000_s2265 _x0000_s2315">Схемы включения транзисторов.

1)Схема с общейбазой

Iвх-Iэ

Iвых-Iк

Uвх-Uэб

Uвых-Uкб

2)Схема с общимэмитером

Rб

Еб

Uвых

Rк

Ек

3) Схема собщим колектором