Презентация Напівпровідникові діоди онлайн

Содержание слайда: Тема: Напівпровідникові діоди

Содержание слайда: План 1. Принципи роботи p-n переходу 2. Класифікація і умовні позначення напівпровідникових діодів. 3. Конструкція напівпровідникових діодів. 4. Вольт-амперна характеристика і основні параметри напівпровідникових діодів. 5. Стабілітрони. 6. Варикапи. 7. Світлодіоди. 8. Фотодіоди. 9. Високочастотні діоди - СРС 10. Діод Шоткі – СРС 11. Тунельний діод - СРС

Содержание слайда:

Содержание слайда: 1. Принципи роботи p-n переходу   Якщо до p-n переходу підключити зовнішню різницю потенціалів в прямому напрямку, тобто до області p підвести високий потенціал, а до області n низький, то зовнішнє поле призведе до зменшення внутрішнього. Таким чином, зменшиться енергія бар'єру і основні носії заряду зможуть легко переміщатися з напівпровідників. Інакше кажучи, і дірки з області p і електрони з області n будуть рухатися до межі розділу. Посилиться процес рекомбінації і збільшиться струм основних носіїв заряду.

Содержание слайда: Якщо різницю потенціалів підключити у зворотному напрямку, тобто до області p низький потенціал, а до області n високий, то зовнішнє електричне поле складеться з внутрішнім. Відповідно збільшиться енергія бар'єру, що дає переміщатися основним носіям зарядів через перехід. Іншими словами електрони з області n і дірки з області p будуть рухатися від переходу до зовнішніх сторін напівпровідників. І в зоні p-n переходу попросту не залишиться основних носіїв заряду, які забезпечують струм. Якщо різницю потенціалів підключити у зворотному напрямку, тобто до області p низький потенціал, а до області n високий, то зовнішнє електричне поле складеться з внутрішнім. Відповідно збільшиться енергія бар'єру, що дає переміщатися основним носіям зарядів через перехід. Іншими словами електрони з області n і дірки з області p будуть рухатися від переходу до зовнішніх сторін напівпровідників. І в зоні p-n переходу попросту не залишиться основних носіїв заряду, які забезпечують струм.

Содержание слайда: 2. Класифікація і умовні позначення напівпровідникових діодів. Напівпровідниковим діодом називається пристрій, що складається із кристала напівпровідника, що містить один р-n перехід і має два виводи. Класифікація діодів здійснюється за наступними ознаками: За конструкцією: площинні діоди, точкові діоди, мікросплавні діоди; За потужністю: малопотужні, середньої потужності, потужні; За частотою: низькочастотні, високочастотні, НВЧ; За функціональним призначенням: випрямляючі діоди; імпульсні діоди; стабілітрони; варикапи; світлодіоди, фотодіоди, тунельні діоди.

Содержание слайда: Відповідно до діючої системи маркування напівпровідникові діоди позначають чотирма елементами. Відповідно до діючої системи маркування напівпровідникові діоди позначають чотирма елементами. Першим елементом (буквою або цифрою) позначають вихі­дний матеріал: Г або 1 - германій; К або 2 - кремній; А або 3 - арсенід галію. Другим елементом (буквою) позначають тип напівпровідникового діода: Д - випрямляючі, універсальні, імпульсні діоди; Ц - випрямляючі стовпи і бло­ки; А - надвисокочастотні діоди; С - стабілітрони; И - тунельні діоди; В - варика­пи; Ф - фотодіоди; Л - світло діоди. Третій елемент - число, що вказує на призначення та електричні властивості діода: а) діоди низькоїчастоти: випрямляючі - від 101 до 399; універсальні - від 401 до 499; імпульсні - від 501 до 599; варикапи - від 101 до 999; б) надвисокочастотні діоди - від 101 до 699; фотодіоди - від 101 до 199; в) тунельні діоди: підсилювальні - від 101 до 199; генераторні - від 201 до 299; перемикаючі - від 301 до 399; г) стабілітрони - від 101 до 999. Четвертим елементом (буквою) позначають різновиди типів з даної групи приладів. Для напівпровідникових діодів, які не мають різновидів типу, четвертого елемента немає.

Содержание слайда: КС156А - кремнієвий стабілітрон, різновидність типу А; КС156А - кремнієвий стабілітрон, різновидність типу А; 2Д503Б - кремнієвий імпульсний діод, різновидність типу Б; 1И302В - германієвий тунельний діод, різновидність типу Г.

Содержание слайда: Умовне графічне позначення діодів на принципових електричних схемах

Содержание слайда: Конструкція площинного діода

Содержание слайда: Конструкція точкового діода

Содержание слайда: 4. Вольтамперна характеристика і основні параметри напівпровідникових діодів

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основні параметри діодів: Основні параметри діодів: Пряме падіння напруги на діоді при максимальному прямому струмові Unp.mах. Максимально допустима зворотна напруга Uзв.max=(2/3÷3/4) Uел. проб. Зворотній струм при максимально допустимій зворотній напрузі Iзв.mах. Прямий і зворотний статичний опір діода при заданих прямих й зворотних напругах: Прямий і зворотний динамічний опір діода:

Содержание слайда: 5. Стабілітрони Стабілітрон - це напівпровідниковий діод, на якому напруга в зоні електричного пробою майже не залежить від струму.

Содержание слайда: Основні параметри стабілітронів: Основні параметри стабілітронів: Напруга стабілізації Uст; Мінімальний струм стабілізації Іст.mіn; Максимальний струм стабілізації Іст.mах; Номінальний струм стабілізації Iст.ном. Диференціальний опір на ділянці стабілізації Температурний коефіцієнт напруги стабілізації (ТКН)                  

Содержание слайда: Стабілітрони, призначені для стабілізації малих напруг, називаються стабісторами. Стабілітрони, призначені для стабілізації малих напруг, називаються стабісторами. Стабістори - для стабілізації напруги менше ЗВ, і в них використовується пряма вітка ВАХ.

Содержание слайда: 6. Варикапи Варикапи - напівпровідникові діоди, в яких використовується бар'єрна ємність закритого р-n переходу, що залежить від величини зворотної напруги, прикладеної до діода. Отже, варикап використовується як конденсатор змінної ємності, який керується напругою. Для використання властивостей варикапа до нього необхідно прикласти зворотну напругу.

Содержание слайда: Принцип роботи Якщо до р-п переходу подати зворотну напругу то ширина потенціального бар'єру ∆Х збільшиться (рис.2.16.), а відповідно бар'єрна ємність зменшиться.

Содержание слайда: Основною характеристикою варикапів є вольт – фарадна характеристика С=f( Uзв). Основною характеристикою варикапів є вольт – фарадна характеристика С=f( Uзв). Основні параметри варикапів: Максимальне, мінімальне і номінальне значення ємності варикапа. Коефіцієнт перекриття - відношення максимальної ємності до мінімальної Максимальна робоча температура.

Содержание слайда: Основи використання варикапа - керування (налаштування) частотою коливального контуру. На рис. приведена схема ввімкнення варикапа в коливальний контур. Основи використання варикапа - керування (налаштування) частотою коливального контуру. На рис. приведена схема ввімкнення варикапа в коливальний контур.

Содержание слайда: 7. Світлодіоди Світлодіод - це напівпровідниковий прилад відображення інформації з одним р - n переходом, в якому відбувається перетворення електричної енергії в енергію світлового випромінювання. Виділяють так звані інфрачервоні випромінювальні діоди - це напівпровідниковий діод, який випромінює енергію в інфрачервоній області спектра (невидне світло).

Содержание слайда: Принцип роботи світлодіодів: при прямому ввімкненні р - n пере­ходу основні носії заряду переходять через р - n перехід там рекомбінують. Так, інжектовані електрони із n - області рекомбінуються із основними носіями р - об­ласті - дірками. Рекомбінація пов'язана з виділенням енергії (електрони перехо­дять із більш високих енергетичних рівнів на більш низькі рівні рис.2.19). Принцип роботи світлодіодів: при прямому ввімкненні р - n пере­ходу основні носії заряду переходять через р - n перехід там рекомбінують. Так, інжектовані електрони із n - області рекомбінуються із основними носіями р - об­ласті - дірками. Рекомбінація пов'язана з виділенням енергії (електрони перехо­дять із більш високих енергетичних рівнів на більш низькі рівні рис.2.19).

Содержание слайда: При цьому виділяється фотон, енергія якого майже рівна ширині забороненої зони W: При цьому виділяється фотон, енергія якого майже рівна ширині забороненої зони W: Підставивши в цю формулу постійні величини, можна визначити ширину забо­роненої зони W (в електрон - вольтах ), необхідну для випромінювання з тою чи іншою довжиною хвилі  ( в МКМ ) :

Содержание слайда: Основні характеристики світлодіодів: Основні характеристики світлодіодів: Яскравість світіння діода (кД/м2) при максимально допустимо­му прямому струмові Іпр.mах , мА. Постійна пряма напруга Uпр при максимально допустимому прямому струмові, В. Повна потужність випромінювання Р пов. ,мВт. Максимально допустима зворотна напруга Uзв.mах ,В. Ширина діаграми направленості світлового випромінювання. Температурний діапазон.

Содержание слайда: Важливі характеристики світло діодів - спектральна і характеристика направ­леності (рис.2.21). Перша з них представляє собою залежність відносної потужності випромінювання від довжини випромінювальної хвилі при заданій температурі середовища. Друга визначає величину інтенсивності світлового випромінювання в залежності від напрямку випромінювання. Важливі характеристики світло діодів - спектральна і характеристика направ­леності (рис.2.21). Перша з них представляє собою залежність відносної потужності випромінювання від довжини випромінювальної хвилі при заданій температурі середовища. Друга визначає величину інтенсивності світлового випромінювання в залежності від напрямку випромінювання.

Содержание слайда: 8. Фотодіоди Фотодіод - це керований оптичним випромінюванням оптичний прилад з двома виводами, робота якого ґрунтується на використанні фотогальванічного ефекту.

Содержание слайда: Принцип дії Принцип дії При опроміненні напівпровідника світловим потоком Ф зростає фото генерація власних носіїв зарядів, що приводить до збільшення як основних, так і неосновних носіїв заряду. Фотодіоди можуть працювати в двох режимах: вентильному (фотогенераторному) і фотодіодному. На відміну від вентильного фотодіодний режим передба­чає наявність зовнішнього джерела живлення (рис.2.23)

Содержание слайда: Вольт-амперна характеристика Iф = (U) при ф = const визначає залежність струму фотодіода від напруги на ньому при постійній величині світлового потоку (рис. 2.24 а). При повному затемненні (ф = 0) через ФД протікає темновий струм Іт. З ростом світлового потоку Іф збільшується. Характерною особливістю робочої об­ласті ВАХ являється практично повна незалежність струму Іф від прикладеної на­пруги Uзв. Такий режим наступає при зворотних напругах на діоді порядка 1 В. Вольт-амперна характеристика Iф = (U) при ф = const визначає залежність струму фотодіода від напруги на ньому при постійній величині світлового потоку (рис. 2.24 а). При повному затемненні (ф = 0) через ФД протікає темновий струм Іт. З ростом світлового потоку Іф збільшується. Характерною особливістю робочої об­ласті ВАХ являється практично повна незалежність струму Іф від прикладеної на­пруги Uзв. Такий режим наступає при зворотних напругах на діоді порядка 1 В.  

Содержание слайда: Основні параметри фотодіодів : Основні параметри фотодіодів : Інтегральна чутливість Siнт. - відношення фотоструму ФД до інтенсивності світлового потоку: Siнт. = Іф/Ф. Робоча напруга Up - постійна напруга , прикладена до фотодіоду, при якій забезпечуються номінальні параметри при тривалій його роботі. Темновий струм Іт - струм через ФД при відсутності потоку випроміню­вання (ф = 0) при вказаній напрузі на ньому.