р- n - переход

1. p-n переход Слайд 1. Всего29 р-n- переход Автор Останин Б.П. Конец слайда

2. Е p n p-n переход + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ p-n переход Слайд 2. Всего29 Структура p-nперехода Дырки диффундируют из слоя р в слой n (их концентрация в слое р значительно выше, чем в слое n). Электроны диффундируют из слоя n в слой p (их концентрация в слое n значительно выше, чем в слое p). Автор Останин Б.П. Конец слайда

3. p-n переход Слайд 3. Всего29 В приграничных областях слоёв pи nвозникает слой, обеднённый подвижными носителями заряда. Возникает электрическое поле с напряжённостью Е. Это поле препятствует переходу дырок из слоя р в слой n и переходу электронов из слоя n в слой р. Зато помогает переходу дырок из слоя nв слой р и переходу электронов из слоя р в слой n (возникает дрейфовый ток). В установившемся режиме дрейфовый ток равен диффузионному току. Возникает потенциальный барьер. Для кремния  0,75 В. Для германия  0,2 В. Автор Останин Б.П. Конец слайда

4. p n   0 х p-n переход Слайд 4. Всего29 Автор Останин Б.П. Конец слайда

5. n p p-n переход p n p-n переход p-n переход Слайд 5. Всего29 Симметричный р-nпереход Несимметричный р-nпереход Автор Останин Б.П. Конец слайда

6. Область p-n перехода р n А К Невыпрямляющие контакты p-n переход Слайд 6. Всего29 р-nпереход под внешним напряжением Автор Останин Б.П. Конец слайда

7.   0 х p-n переход Слайд 7. Всего29 Автор Останин Б.П. Конец слайда

8. U р n А К  U  х 0 p-n переход Слайд 8. Всего29 Прямое включение Автор Останин Б.П. Конец слайда

9. р n А К U U   0 х p-n переход Слайд 9. Всего29 Обратное включение Автор Останин Б.П. Конец слайда

10. - температурный потенциал, p-n переход Слайд 10. Всего29 Для идеального р-nперехода при температуре 20С (эта температура называется комнатной в отечественной литературе) Т = 0,025 В, при температуре 27С (эта температура называется комнатной в зарубежной литературе) Т = 0,026 В, is - ток насыщения (тепловой ток), индекс s от английского saturation current, для кремниевых р-nпереходов обычно is = 10-15…10-13 А; k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, К q - элементарный заряд, q = 1,610-19 Кл. Автор Останин Б.П. Автор Останин Б.П. Конец слайда

11. i is u 0 p-n переход Слайд 11. Всего29 Автор Останин Б.П. Автор Останин Б.П. Конец слайда

12. Si i Ge 0 u p-n переход Слайд 12. Всего29 Полезно отметить, что, как следует из приведённого выражения, чем меньше ток is, тем больше напряжение uпри заданном прямом токе. У кремния ток is меньше, чем у германия. Автор Останин Б.П. Автор Останин Б.П. Конец слайда

13. Iпр 1 2 Uпр Uобр 3 0 4 5 Iобр p-n переход Слайд 13. Всего29 Автор Останин Б.П. Конец слайда

14. Iпр 1 2 Uпр Uобр 3 0 4 5 Iобр rДИФ резко уменьшается p-n переход Слайд 14. Всего29 Пробой p-nперехода Пробой это резкое изменение режима работы перехода находящегося под обратным напряжением. Резко уменьшается дифференциальное сопротивление. Автор Останин Б.П. Конец слайда

15. p-n переход Слайд 15. Всего29 В основе пробоя лежат три физических явления 1. туннельный эффект; 2. лавинный пробой; 3. тепловой пробой. Туннельный пробой – электрический пробой Лавинный пробой – тоже электрический пробой. Тепловой пробой – это пробой, разрушающий переход. Автор Останин Б.П. Конец слайда

16. р з n p-n переход Слайд 16. Всего29 Туннельный пробой Автор Останин Б.П. Конец слайда

17. р n з Туннелирование p-n переход Слайд 17. Всего29 Туннельный пробой Лавинный пробой После электрического пробоя p-n переход не изменяет своих свойств. Тепловой пробой разрушает p-nпреход Автор Останин Б.П. Конец слайда

18. Q -Q IОБР n p UОБР Q 0 U p-n переход Слайд 18. Всего29 Ёмкость p-n перехода Барьерная ёмкость Автор Останин Б.П. Конец слайда

19. На постоянном токе На переменном токе СБАР 0 U p-n переход Слайд 19. Всего29 Барьерная ёмкость вредно влияет на выпрямление переменного тока (особенно на высоких частотах), так как шунтирует диод. Автор Останин Б.П. Конец слайда

20. -Q Q IПР p n UПР p-n переход Слайд 20. Всего29 Диффузионная ёмкость Автор Останин Б.П. Конец слайда

21. Сам заряд Q прямо пропорционален току I. Ток экспоненциально зависит от напряжения u: . Поэтому производная также прямо пропорциональна току. Отсюда следует, что ёмкость СДИФ прямо пропорциональна току I p-n переход Слайд 21. Всего29 Ёмкость называют диффузионной, так как рассматриваемый заряд Qлежит в основе диффузии носителей в базе. СДИФ удобно и принято описывать не как функцию напряжения U, а как функцию тока перехода. Автор Останин Б.П. Конец слайда

22. CДИФ Q 0 0 I I p-n переход Слайд 22. Всего29  - среднее время пролёта (для тонкой базы), или время жизни (для толстой базы). Среднее время пролёта – это время, за которое инжектируемые носители заряда проходят базу. Время жизни – это время от инжекции носителя заряда в базу до рекомбинации. Автор Останин Б.П. Конец слайда

23. p-n переход Слайд 23. Всего29 Диффузионная ёмкость значительно больше барьерной, но использовать её не удаётся, так как она зашунтирована малым прямым сопротивлением самого диода. Автор Останин Б.П. Конец слайда

24. p-n переход Слайд 24. Всего29 Общая ёмкость p-nперехода При обратном смещении перехода (U <0) диффузионная ёмкость практически равна нулю. При прямом смещении обычно Автор Останин Б.П. Конец слайда

25. p-n переход Слайд 25. Всего29 Температурные свойства У германиевых p-n-переходов обратный ток увеличивается в 2 раза на каждые 10 С. Это можно выразить формулой Например, если температура перехода возросла с 20 С до 70 С, то обратный ток возрастёт в 25, т.е. в 32 раза. Кроме того у германиевых переходов снижается напряжение электрического пробоя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

26. У кремниевых p-n-переходов обратный ток увеличивается в 2,5 раза на каждые 10 С. p-n переход Слайд 26. Всего29 У кремниевых p-n-переходов напряжение электрического пробоя при повышении температуры сначала несколько возрастает, а затем уменьшается. Автор Останин Б.П. Конец слайда

27. Iпр 50 С 20 С 0 Uобр Uпр 20 С 50 С Iобр p-n переход Слайд 27. Всего29 С повышением температуры как у германиевых, так и у кремниевых p-n-переходов несколько возрастает барьерная ёмкость. Автор Останин Б.П. Конец слайда

28. p-n переход Слайд 28. Всего29 Контрольные вопросы 1 1. Поясните как возникает проводимость в чистом полупроводнике. 2. Поясните как возникает проводимость в полупроводнике n типа. 3. Поясните как возникает проводимость в полупроводнике р типа. 4. Перечислите носители заряда в полупроводнике i типа. 5. Перечислите носители заряда в полупроводнике n типа. 6. Перечислите носители заряда в полупроводнике р типа. 7. Поясните процессы, происходящие про соприкосновении полупроводников типа р и типа n. 8. Укажите сколько вольт составляет потенциальный барьер у германия и у кремния. 9. Диффузионный ток это ток обусловленный … 10. Дрейфовый ток это ток обусловленный … 11. В установившемся режиме дрейфовый ток и диффузионный токи ... 12. Поясните, как сделать р-nпереход несимметричным. Конец слайда Автор Останин Б.П.

29. p-n переход Слайд 29. Всего29 Контрольные вопросы 2 13. Поясните, как ведёт себя р-nпереход при прямом включении. 14. Поясните, как ведёт себя р-nпереход при обратном включении. 15. Укажите область электрического пробоя на ВАХ диода. 16. Поясните, как отличаются масштабы прямой и обратной ветвей р-nперехода. 17. Поясните, что представляет собой барьерная ёмкость р-nперехода. 18. Поясните, что представляет собой диффузионная ёмкость р-nперехода. 19. Поясните, почему диффузионную ёмкость можно не учитывать в расчётах схем. 20. Поясните, почему обратный ток быстро растёт с ростом температуры. Конец слайда Автор Останин Б.П.