В режиме просмотра Вы видите содержимое реферате, контрольной или курсовой работы в виде простого текста, без изображений. Такой режим поможет Вам оценить содержимое реферата и принять решение о необходимости скачать ту или иную курсовую работу. Скачав реферат, вы получите полную электронную версию работы.

Полупроводниковые диоды

скачать реферат

На основе использования свойств р-n-перехода в настоящее время создано множество различных типов полупроводниковых диодов. Выпрямительные диоды предназначены для преобразования пе- ременного тока в постоянный.Их основные параметры: Iпр max -максимальный прямой ток; Vпр^^&-- падение напряжения на диоде при прямом смещении и заданном токе;Iобр -ток через диод при обратном смещении и заданном напряжении;Vобр max - макси- мальное обратное напряжение; f-диапазон частот,в котором выпрямленный ток не снижается меньше заданного уровня. По величине выпрямленного тока выпрямительные диоды малой(Iпр < 0,3А),средней (0,3 A 10 А) и большой (Iпр >10A) мощности. Для создания выпрямительных диодов приме- няются плоскостные p-n-переходы,полученные сплавлением и диффузией.Высокие значения Iпр обеспечиваются использова- нием p-n-переходов с большой площадью. Большие значения Vобр max достигаются использованием в ка- честве базы диода материала с высоким удельным сопротивле- нием.Наибольшие значения Vобр max могут быть получены при использовании p-i-n-диода,так ширина области объемного заря- да в нем наибольшая,а следовательно,наибольшее и значение напряжение пробоя.Так как с изменением температуры Vобр max изменяется, то его значение дается для определенной темпера- туры (обычно комнатную) . При больших Iпр в диоде, вследствие падения напряжения на нем, выделяется тепло.Поэтому выпрямительные диоды отличают- ся от остальных типов диодов большими размерами корпуса и внешних выводов для улучшения теплоотвода. Выпрямительные диоды изготавливают в настоящее время в ос- новном из кремния и германия.Кремниевые диоды позволяют по- лучать высокие обратные напряжения пробоя, так как удельное сопротивление собственного кремния (p 10 Ом см) много больше удельного сопротивления собственного германия(p 50 Ом см).Кроме этого, кремниевые диоды оказываются работоспособ- ными в большем интервале температур (-60...+125С),поскольку ширина запрещенной зоны в кремнии(1,12эВ)больше, чем в гер- мании(0,72эВ), а следовательно, обратный ток меньше(1,46). Германиевые диоды работоспособны в меньшем интервале темпе- ратур(-60...+85C),однако их выгоднее применять при выпрямле- нии низких напряжений, так как Vпр для германиевых диодов(0,3...0,8 B ) меньше , чем для кремниевых(до 1,2В).Следовательно, меньше будет и мощность, рассеиваемая внутри германиевого диода. Полупроводниковые диоды, на вольт-амперной характеристи- ке которых имеется участок со слабой зависимостью напряже- ния от тока,называются стабилитронами.Таким участком являет- ся участок пробоя p-n-перехода.Для изготовления стабилитро- нов используют кремний, так как обратный ток кремниевых дио- дов, по сравнению с германиевыми, меньше зависят от темпера- туры,а следовательно, вероятность теплового пробоя в них меньше и напряжение на участке пробоя (лавинного или тун- нельного)почти не изменяется с изменением тока. Основные параметры стабилитронов:Vст-напряжение стабилиза- ции;Iст min-минимальный ток,с которого начинается стабилиза- ция напряжения;Rд=dV/dI-дифференциальное сопротивление (в рабочей точке);Rстат=V/I-статическое сопротивление (в рабо- чей точке); Q=Rд/Rстат-коэффициент качества; ТНК=(1/Vст)(dVст/dT)-температурный коэффициент напряжения стабилизации. Стабилитроны изготавливаются с различными значениями Vст,от 3 до 200 В. Для диодов с Vст>7В ширина p-n-перехода достаточно велика и механизм пробоя лавинный. С ростом тем- пературы обратный ток диода увеличивается, так-же увеличи- вается и напряжение пробоя. Это обусловлено тем, что тепло- вое рассеяние увеличивается, длина свободного пробега носи- телей уменьшается и к p-n-переходу требуется приложить большее напряжение, чтобы носители заряда на большем пути (равном длине свободного пробега) набрали кинетическую энер- гию, достаточную для ионизации. В диодах с Vст<7В ширина p-n-перехода мала и наряду с ла- винным механизмом действует и туннельный. Конструктивно стабилитроны изготавливаются подобно выпря- мительным диодам, и их можно использовать вместо диодов.

Импульсные Диоды Импульсными называются диоды, которые могут работать с временами переключения 1 мкс и меньше. Высокочастотными - выпрямительные диоды, предназначенные для работы на часто- тах до 150 МГц и выше. Большое влияние на характеристики p-n-перехода на высоких частотах оказывает зарядная емкость. Ее влияние проявляется в шунтировании p-n-перехода на высоких частотах и ухудшении выпрямляющих свойств. В импульсных диодах наличие зарядной емкости приводит к искажению формы импульса. Поэтому им- пульсные и высокочастотные диоды характеризуются как малым значением диффузионной емкости так и малым значением заряд- ной емкости. Малое значение зарядной емкости достигается уменьшением площади p-n-перехода. Поэтому основная конструк- тивная задача заключается в уменьшении площади p-n-перехода. Для изготовления импульсных и высокочастотных диодов используют германий и кремний. Преимуществом диодов из гер- мания является малое значение падения напряжения на диоде при прямом смещении, что существенно при работе диодов при малых сигналах. Представляет интерес создание импульсных и высокочастот- ных диодов на основе гетеропереходов с одним типом проводи- мости, например, n1-n2.

Если работа выхода электронов из широкозонного полупроводника меньше, чем из узкозонного, то энергетическая диаграмма n1-n2- гетероперехода может быть пред- ставлена в виде (Рис. 1)

Рис. 1

При подаче напряжения на гетеропереход, например положи- тельного на n2, а отрицательного на n1-полупроводник, элек- троны из n1-полупроводника смогут переходить в n2-полупро- водник. Через гетеропереход протекает ток, и такую поляр- ность внешнего напряжения можно назвать прямой. При обратном смещении электроны из n2-полупроводника бу- дут скатываться в потенциальную яму перед переходом, пройти который они не могут, так как перед ними находится потен- циальный барьер. Обратный ток может образоваться только за счет туннельного перехода электронов из n2-полупроводника через потенциальный барьер и за счет перехода дырок из n1- в n2-полупроводник. Для его уменьшения первый полупроводник должен быть достаточно сильно легирован, чтобы концентрация неосновных носителей была мала, а ширина перехода должна быть достаточно большой, чтобы электроны из n2-полупроводни- ка не смогли туннелировать через потенциальный барьер.

Диоды Шоттки Для создания диодов Шоттки используется контакт метал-по- лупроводник. Диоды Шоттки отличаются тем, что их работа ос- нована на переносе основных носителей. При прямом смещении электроны из полупроводника переходят в металл. Их энергия на больше энергии электронов в металле. Электроны из полуп- роводника быстро (примерно за 10 с) теряют на соударениях свою избыточную энергию и не могут возвратиться в полупро- водник. В диодах Шоттки не происходит накопления заряда неосновных



Текущая страница: 1

Листать страницы :
1   2