Pusvadītāju diodes
Diode - divu elektrodu pusvadītāju ierīce ar vienu p–n krustojumu, ar vienvirziena strāvas vadīšanu, paredzēts maiņstrāvas iztaisnošanai.
Ir daudz dažādu veidu diodes - taisngrieža, impulsa, tuneļa, apgrieztās, mikroviļņu diodes, kā arī Zener diodes, varikaps, fotodiodes, gaismas diodes utt.
1. Taisngriežu diodes
Taisngrieža diodes darbība ir izskaidrojama ar elektriskā p–n savienojuma īpašībām.
Blakus divu pusvadītāju robežai veidojas slānis, kuram nav mobilo lādiņu nesēju un kuram ir augsts elektriskā pretestība, ir tā sauktais barjeras slānis. Šis slānis nosaka kontakta potenciāla starpību (potenciāla barjeru).
Ja p-n savienojumam pieliek ārēju spriegumu, kas rada elektrisko lauku virzienā, kas ir pretējs elektriskā slāņa laukam, tad šī slāņa biezums samazināsies un pie sprieguma 0,4 - 0,6 V bloķējošais slānis pazudīs. , un strāva ievērojami palielināsies (šo strāvu sauc par tiešo).
Pieslēdzot dažādas polaritātes ārēju spriegumu, palielināsies bloķējošais slānis un palielināsies p–n savienojuma pretestība, un strāva mazākuma lādiņnesēju kustības dēļ būs nenozīmīga pat pie relatīvi lieliem spriegumiem.
Diodes tiešo strāvu rada galvenais, bet pretējo strāvu rada mazākuma lādiņnesēji. Diode nodod pozitīvu (līdzstrāvu) virzienā no anoda uz katodu.
Uz att. 1, kas parāda nosacījumu grafiskais apzīmējums un taisngriežu diožu īpašības. Divas diodes spailes: anods A un katods K nav marķētas un skaidrības labad ir parādītas attēlā.
Uz diodes strāvas-sprieguma raksturlīknes tiek norādīts elektriskā pārrāvuma reģions, kad ar nelielu pieaugumu apgrieztais spriegums strāva strauji paaugstinās.
Elektrības pārrāvums ir atgriezeniska parādība. Atgriežoties darba zonā, diode nezaudē savas īpašības. Ja apgrieztā strāva pārsniedz noteiktu vērtību, elektriskais sadalījums pārvēršas par neatgriezenisku termisku bojājumu ierīces kļūmes dēļ.
Rīsi. 1. Pusvadītāju taisngrieža diode: a - strāvas-sprieguma raksturlīkne, b - nosacījuma grafiskais attēls
Nozare galvenokārt ražo germānija (Ge) un silīcija (Si) diodes.
silīcija diodes ir zemas reversās strāvas, lielākas Darbības temperatūra(150 - 200 °C pret 80 - 100 °C), iztur augstu pretējo spriegumu un strāvas blīvumu (60 - 80 A / cm2 pret 20 - 40 A / cm2). Turklāt silīcijs ir plaši izplatīts elements (atšķirībā no germānija diodēm, kas ir retzemju elementi).
Germānija diožu priekšrocības ietver nelielu sprieguma kritumu līdzstrāvas plūsmas laikā (0,3 - 0,6 V pret 0,8 - 1,2 V). Papildus minētajiem pusvadītāju materiāliem mikroviļņu shēmās tiek izmantots gallija arsenīds GaAs.
Pusvadītāju diodes pēc ražošanas tehnoloģijas iedala divās klasēs: punktveida un plakanās.
Punkta diode tie veido n-veida Si- vai Ge-plāksni ar laukumu 0,5-1,5 mm2 un tērauda adatu, kas veido p-n savienojumu saskares punktā. Mazās platības dēļ krustojumam ir zema kapacitāte, tāpēc šāda diode spēj darboties augstfrekvences ķēdēs. Bet strāva caur pāreju nevar būt liela (parasti ne vairāk kā 100 mA).
Plakanā diode sastāv no divām savienotām Si- vai Ge-plāksnēm ar dažādu elektrovadītspēju. Liels kontakta laukums rada augstu savienojuma kapacitāti un salīdzinoši zemu darbības frekvence, bet caurlaides strāva var būt liela (līdz 6000 A).
Taisngriežu diožu galvenie parametri ir:
- maksimālā pieļaujamā tiešā strāva Ipr.max,
- maksimālais pieļaujamais reversais spriegums Uobr.max,
ir maksimālā pieļaujamā frekvence fmax.
Saskaņā ar pirmo parametru taisngriežu diodes iedala diodēs:
- maza jauda, līdzstrāva līdz 300 mA,
- vidēja jauda, līdzstrāva 300 mA - 10 A,
- liela jauda - jauda, maksimālā līdzstrāva tiek noteikta pēc klases un ir 10, 16, 25, 40, - 1600 A.
2.Impulsu diodes tiek izmantoti mazjaudas ķēdēs ar impulsa ieejas sprieguma raksturu. Atšķirīga prasība tiem ir īss pārejas laiks no slēgta stāvokļa uz atvērtu stāvokli un otrādi (parastais laiks 0,1 - 100 μs).
3.Zenera diode paredzēti stabilizēšanai, t.i. pastāvīga sprieguma uzturēšana elektronisko iekārtu barošanas ķēdēs . Izskats viens no radioamatieru vidū izplatītākajiem Zener diožu dizainiem un tā grafiskais apzīmējums ir parādīts (2. att.). Pēc ierīces un darbības principa silīcija zenera diodes ar plašu pielietojumu ir līdzīgas plakanām taisngriežu diodes. Bet darba Zener diode nevis voltu ampēru raksturlīknes taisnajā daļā, piemēram, taisngrieža vai augstfrekvences diodes, bet uz volta reversās filiāles - ampēru raksturlielums, kur neliels apgrieztais spriegums izraisa lielu apgrieztās strāvas palielināšanos caur ierīci. Lai saprastu Zenera diodes darbības būtību, jums palīdzēs tās volt-ampērs, kas parādīts (2. att., a). Šeit (kā 2. att.) uz horizontālās ass noteiktā mērogā ir attēlots apgrieztais spriegums Uobr, un apgrieztā strāva Ioar ir attēlota lejup pa vertikālo asi. Zenera diodei tiek pielikts spriegums apgrieztā polaritātē. , t.i., iekļaut tā, lai tas anods tika savienots ar negatīvo polu enerģijas avots. Ar šo iekļaušanu caur Zenera diodi plūst apgrieztā strāva Iobr. Palielinoties reversajam spriegumam, reversā strāva aug ļoti lēni - raksturlielums iet gandrīz paralēli Uobr asij. Bet pie noteikta sprieguma Uobr. Zenera diodes p - n pāreja izlaužas, un caur to sāk plūst ievērojama pretēja strāva. Tagad volta-ampēra raksturlielums strauji pagriežas un iet uz leju gandrīz paralēli Iobr asij. Šī sadaļa ir paredzēta Zener diodei. P - n pārejas sadalījums neizraisa ierīces bojājumus, ja strāva caur to nepārsniedz noteiktu pieļaujamo vērtību.
Zenera diode un tās grafiskais apzīmējums diagrammās
Rīsi. 2. Volts - ampēru raksturlielums Zenera diodei (a) un parametriskā sprieguma regulatora ķēdei (b)
On (2. att., b) ir diagramma par iespējamo praktisks pielietojums Zenera diode. Šis tā sauktais parametriskais sprieguma regulators. Ar šo iekļaušanu caur stabilizatoru V plūst apgrieztā strāva Iobr., ko rada strāvas avots, kura spriegums var ievērojami atšķirties. Šī sprieguma ietekmē mainās arī strāva Iobr., kas plūst caur Zenera diodi, un spriegums uz to un līdz ar to arī uz tai pievienotās slodzes Rn paliek praktiski nemainīgs - stabils. Rezistors R ierobežo maksimumu pieļaujamā strāva plūst caur Zenera diodi. Zenera parametri: stabilizācijas spriegums Ust ., stabilizācijas strāva Ist. , minimālā stabilizācijas strāva Ict.min un maksimālā stabilizācijas strāva Ict.max . Parametru komplekts. - tas ir spriegums, kas darba režīmā tiek izveidots starp stabilizatora spailēm. Mūsu nozare ražo silīcija zenera diodes stabilizācijas spriegumam no dažiem voltiem līdz 180 V. Minimālā stabilizācijas strāva Ist. min ir mazākā strāva caur ierīci, pie kuras sākas stabila darbība pārrāvuma režīmā (2. att. a - punktētā līnija Ist.min), šai strāvai samazinoties, ierīce pārstāj stabilizēt spriegumu. Maksimāli pieļaujamā stabilizācijas strāva Ist.max ir lielākā strāva caur ierīci, pie kuras tās p - n savienojuma temperatūra nepārsniedz pieļaujamo (2. att. a - punktēta līnija Ist.max) - Pārsniedz strāvu Ist. .max noved pie termiskā sabrukuma p - n pārejas un, protams, pie ierīces atteices.
4.Fotodiode - pusvadītāju fotoelementu ierīce ar iekšēju fotoelektrisku efektu, kuras apgrieztā strāva ir atkarīga no apgaismojuma apgabals pāreja. Ir divi fotodiožu darbības režīmi:
Bez ārējā barošanas avota (fotoģeneratora režīms);
Ar ārējo barošanas avotu (fotokonvertora režīms).
Pirmajā režīmā tiek izmantots fotoelektriskais efekts. Ietekme gaismas plūsma uz lpp – n pāreja caur korpusa atveri noved pie potenciālu starpības radīšanas fotodiodes spailēs (ar atvērtu ārējo ķēdi), ko sauc par foto - emf. Selēna un silīcija fotodiodēm, foto - emf. sasniedz 0,5 - 0,6 V, gallija arsenīda diodēm - aptuveni 0,8 - 0,9 V.
Kad apgaismotās fotodiodes spailes ir aizvērtas pret rezistoru, ķēdē redzamā strāva ir atkarīga no fotoattēla - emf. un rezistoru pretestība. Maksimālā strāva pie tāda paša fotodiodes apgaismojuma rodas pie pretestības, kas vienāda ar nulli, t.i. plkst īssavienojums fotodiode. Pie lielām gaismas plūsmām notiek fotoattēla piesātinājums un augšana - emf. apstājas. Šajā režīmā strādājošās fotodiodes tiek izmantotas saules paneļos.
Ja fotodiodes ir iekļautas ķēdē ar strāvas padevi nevadošā virzienā (3. att.) un tiek nodrošināts apgaismojums, tad, mainoties gaismas intensitātei, notiek būtiskas izmaiņas voltu raksturlīknes reversajā atzarā un kā rezultātā mainās apgrieztās strāvas vērtība es.
3. att. Pusvadītāju fotodiode: komutācijas ķēde (fotokonvertora režīms)
Ja fotodiode nav izgaismota, ķēdē plūst apgrieztā tumšā strāva (5-10 µA). Kad fotodiode ir izgaismota, parādās papildu elektronu un caurumu skaits, kas noved pie strāvas palielināšanās ķēdē. Izvade ķēdē parasti ir spriegums pāri rezistoram. Fotodiodes ir ļoti jutīgas un tiek izmantotas automātiskās vadības un regulēšanas ķēdēs.
5. Gaismas diode - pusvadītāju diode, kas nodrošina konstruktīvu iespēju izvadīt gaismas starojumu no reģiona lpp – n kas iet caur korpusā esošo caurumu.
Gaismas diodes darbības princips ir balstīts uz intensīvu lādiņnesēju rekombināciju un līdz ar to starojuma enerģijas atbrīvošanu, plūstot cauri. lpp – n līdzstrāvas pāreja. Gaismas diode ir izgatavota no silīcija karbīda un gallija fosfīda, kas izstaro redzamo gaismu no sarkanas līdz zilai.
Gaismas diodes tiek izmantotas automatizācijas sistēmu ciparu alfabētiskajos un simboliskajos indikatoros.
TranzistorsTranzistors ir elektriskās pārveidošanas ierīce ar vienu vai vairākiem p-n savienojumiem, kas paredzēti jaudas pastiprināšanai.
Tranzistori ar diviem lpp – n pārejas. Šāda veida tranzistoriem ir raksturīgi divu dažādu veidu lādiņnesēju klātbūtne - caurumi un elektroni.
1.Bipolārais tranzistors - tas ir tranzistors ar diviemlpp – n pārejas . Šāda veida tranzistoru ražošanai galvenokārt tiek izmantots silīcijs un germānija. Divas lpp – n pārejas rada pusvadītāju trīsslāņu pusvadītāju struktūru ar dažādi veidi elektrovadītspēja. Saskaņā ar reģionu maiņu ar dažāda veida elektrovadītspēju, bipolāri tranzistori tiek iedalīti divās klasēs: p–n–p un tips n-p-n.
Tranzistori ir izgatavoti metāla, plastmasas korpusos un bezpakešu dizainā (mikroshēmām)
Bipolāro tranzistoru shematiskā ierīce un parastais grafiskais apzīmējums (tips n-p-n) ir parādīti 4. attēlā, a.
4. att. bipolārais tranzistors n-p-n: a) simbols; b) un c) lādiņnesēju (elektronu un caurumu) kustība
Bipolāriem tranzistoriem centrālo slāni sauc par pamatu (B). Ārējais nesēja-avota slānis(elektroni vai caurumi), kas galvenokārt rada ierīces strāvu, sauc izstarotājs (E) , un ārējais sauc slānis, kas saņem lādiņus, kas nāk no emitētāja kolekcionārs(KAM).
Ir trīs veidi, kā ieslēgt tranzistoru: ar kopīgu bāzi (OB), parastais emitētājs (CE), un kopējais kolektors (OK). Komutācijas metožu atšķirība ir atkarīga no tā, kurš no tranzistora spailēm ir kopīgs ieejas un izejas ķēdēm. OB ķēdē ievades un izejas ķēžu kopējais punkts ir bāze, OE ķēdē tas ir emitētājs, OK ķēdē tas ir kolektors.
Galvenā ķēde bipolārā tranzistora ieslēgšanai ir ķēde ar kopēju emitētāju(5. att., a). Šādai ķēdei ieejas strāva ir vienāda ar bāzes strāvu: = -. Ieejas (vadības) strāvas mazā vērtība izraisīja šīs ķēdes plašu izmantošanu.
Attiecība starp strāvu un spriegumu in ievades ķēde tranzistors plkst pastāvīgs spriegums starp kolektoru un emitētāju sauc par tranzistora () ieejas (bāzes) raksturlielumu, un kolektora strāvas atkarību no sprieguma pie nemainīgām bāzes strāvas vērtībām sauc par tā izejas (kolektora) saimi. īpašības (). Vidējas jaudas tipa bipolārā tranzistora ieejas un izejas raksturlielumi n-p-n parādīts attiecīgi 5., b, c attēlā.
5. att. Bipolārā tranzistora ieslēgšana saskaņā ar kopējo emitētāja ķēdi 
Bipolārā tranzistora ieslēgšanas shēmas: a) ar OB; b) ar OE; c) Labi
2. Lauka (vienpolāri) tranzistori - atšķirībā no bipolāriem tranzistoriem izejas strāvu kontrolē nevis ieejas strāva, bet gan ieejas sprieguma radītais elektriskais lauks. Sadalīts tranzistoros ar vadības p–n krustojumu vai ar metāla-pusvadītāju savienojumu (Šotkija barjera), un ar izolētu slēģu vai MOS tranzistori (MOS) (metāls - dielektrisks - pusvadītājs). FET ierīce ar pārvaldīt p-n pāreja ir vienkāršāka nekā bipolāra.
A) Lauka efekta tranzistors ar vadību p-n krustojums ir lauka efekta tranzistors, kura vārti ir izolēti (tas ir, elektriski atdalīti). p-n kanāls pāreja ir nobīdīta pretējā virzienā. Šādam tranzistoram ir divi netaisnošanas kontakti ar apgabalu, caur kuru iet galveno lādiņnesēju kontrolētā strāva, un viens vai divi vadības elektronu caurumu savienojumi, kas novirzīti pretējā virzienā. Mainoties reversajam spriegumam p-n krustojumā, mainās tā biezums un līdz ar to arī apgabala biezums, caur kuru iet galveno lādiņnesēju kontrolētā strāva. - Ierīce, kurā elektriskais lauks, kas rodas, pieliekot spriegumu starp vārtiem un avotu, virza strāvu caur kanālu. Lauka efekta tranzistorā vienas zīmes lādiņu nesēji (elektroni vai caurumi) iziet cauri pusvadītāju kanālam. Kanāls ir pusvadītāju apgabals tranzistorā, kura pretestība ir atkarīga no potenciāla pie vārtiem. Elektrods, no kura kanālā nonāk galvenie lādiņnesēji, sauc par avotu (I), un elektrods, caur kuru galvenie lādiņnesēji atstāj kanālu, - notekas (C). Elektrodu, ko izmanto, lai regulētu kanāla šķērsgriezumu, sauc aizvars (Z).
Lauka efekta tranzistori ir izgatavoti no silīcija un atkarībā no izejmateriāla elektriskās vadītspējas tiek sadalīti tranzistoros ar kanāliem p- un n- veidi.
Lauka tranzistors ar vārtiem formā p–n pāreja - pusvadītāju ierīce, kurā kanāla vadītspēju var kontrolēt, pieslēdzot spriegumu slēgtajam p–n pāreja. Strukturālā shēma un ķēde lauka tranzistora ieslēgšanai ar kanālu n- tipa un slēģu formā p–n pārejas parādītas 6. att., a, b.
Tranzistorā ar kanālu n- tipa, galvenie lādiņnesēji kanālā ir elektroni, kas pārvietojas pa kanālu no avota ar zemu potenciālu uz drenu ar lielāku potenciālu, veidojot drenāžas strāvu. Starp vārtiem un avotu tiek pielikts spriegums p–n izveidojusies pāreja n- kanāla zona un lpp- slēģu laukums. Tādējādi lauka efekta tranzistorā ar kanālu n- pielietoto spriegumu polaritātes veidi ir šādi: 
.
Tranzistorā ar kanālu lpp- tipa, galvenie lādiņnesēji kanālā ir caurumi, kas virzās potenciāla pazemināšanas virzienā, tāpēc , a .
6. att. Lauka efekta tranzistora ar n-veida kanālu un vārtiem formā strukturālā diagramma (a) un komutācijas ķēde (b) p–n pāreja: 1 - avota ievade; 2 - aizvars; Z - kanāls; 4 - slēdža izeja; 5 - drenāžas izvade
B). Izolēts vārtu lauka efekta tranzistors- tas ir lauka tranzistors, kura vārti ir elektriski atdalīti no kanāla ar dielektrisku slāni. Pusvadītāju kristālā ar relatīvi augstu pretestību, ko sauc par substrātu, tiek izveidoti divi stipri leģēti apgabali, kuru vadītspēja ir pretēja substrāta vadītspējai. Šīs vietas ir pārklātas ar metāla elektrodiem - avotu un noteku. Attālums starp stipri leģētu avotu un drenāžas reģioniem var būt mazāks par mikronu. Pusvadītāju kristāla virsma starp avotu un noteci ir pārklāta ar plānu dielektriķa slāni (apmēram 0,1 µm). Tā kā silīcijs parasti ir lauka efekta tranzistoru sākotnējais pusvadītājs, silīcija dioksīda SiO 2 slānis, kas izaudzis uz silīcija kristāla virsmas, oksidējot augstā temperatūrā, tiek izmantots kā dielektriķis. Uz dielektriskā slāņa tiek uzklāts metāla elektrods - vārti. Izrādās struktūra, kas sastāv no metāla, dielektriķa un pusvadītāja. Tāpēc izolētos lauka efekta tranzistorus bieži sauc par MIS (MOS) tranzistoriem.
Lauka efekta tranzistoru var ieslēgt saskaņā ar vienu no trim galvenajām shēmām: ar kopīgu avotu (OI), kopēju aizplūšanu (OS) un kopējiem vārtiem (OZ) (7. att.).
7. att. - Lauktranzistora ieslēgšanas shēmas: a) OI; b) OZ; c) OS
Praksē visbiežāk izmantotā ķēde ar OI, līdzīga ķēdei uz bipolāra tranzistora ar OE.
Parastie lauka efekta tranzistoru grafiskie apzīmējumi ir parādīti attēlā :
1. Lauka efekta tranzistors ar vadības p-n pāreju
2. Lauka MIS (MOS) tranzistors ar izolētiem vārtiem
Tiristors
pusvadītāju ierīce, kurai ir trīs vai vairāk p-n pārejas. Izmanto elektriskās ķēdēs kā atslēgu.
Tiristors ir četru slāņu pusvadītāju ierīce, kurai ir divi stabili stāvokļi: zemas vadītspējas stāvoklis (tiristors aizvērts) un augstas vadītspējas stāvoklis (tiristors atvērts). Tiristora pārvietošana no slēgta stāvokļa uz atvērtu tiek veikta ārējā ietekmē elektriskais spriegums vai strāvu ierīcei.
Galvenie veidi ir diode (divu elektrodu) un triode (trīs elektrodu) tiristori.
1.Diodes tiristorā (dinistorā), kuras uzbūve parādīta 8.att., a, ierīces pāreja no slēgta stāvokļa uz atvērtu tiek veikta, kad spriegums starp anodu un katodu sasniedz noteiktu vērtību, kas ir ierīces nominālais parametrs. - pārslēgšanas spriegums.
8. att. Diodes tiristoru (dinistoru): a) struktūra; b) volts - ampēru raksturlielums
2.Triode tiristori sauc par vadāmu trīs elektrodu slēdzi, kurā tiek pārslēgts četrslāņu lpp 1 – n 1 – lpp 2 – n 2 - konstrukcijas vadošā stāvoklī (9. att., a) tiek izgatavotas, savienojot ar vienu no konstrukcijas slāņiem ( lpp 2) vadības spriegums. Tādējādi tiek nodrošināts strāvas pieaugums caur krustojumu. n 3 autors .
9. att. Triode tiristoru: a) struktūra, volts - ampēru raksturlielums; b) būvniecība
3.Simetriskie tiristori (triacs) ļauj kontrolēt maiņstrāvas ķēdes pārslēgšanu gan pozitīvā, gan negatīvā pielietotā puscikla laikā Maiņstrāvas spriegums. 10. attēlā a ir redzams ierīces simbols ķēdēs un tā voltampera raksturlielums.
10. att. Simetrisks tiristors (triac)
Taisngriezis
- statiska ierīce, kas kalpo, lai pārveidotu elektroenerģijas avota maiņstrāvu līdzstrāvā.
Taisngriezis sastāv no transformatora, vārstu grupas un izlīdzinošā filtra (11. att.). Transformators Tr veic vairākas funkcijas: maina tīkla spriegumu Uin uz taisnošanai nepieciešamo vērtību U1, elektriski atdala slodzi H no tīkla un pārveido maiņstrāvas fāžu skaitu.
Vārstu grupa VG pārvērš maiņstrāva pulsējošā vienvirziena. Izlīdzināšanas filtrs SF samazina rektificētā sprieguma (strāvas) pulsāciju līdz slodzei pieņemamai vērtībai. Tr transformators un SF izlīdzināšanas filtrs nav obligāti taisngrieža ķēdes elementi.
Rīsi. 11. Taisngrieža strukturālā shēma
Galvenie taisngrieža kvalitāti raksturojošie parametri ir:
rektificētā (izejas) sprieguma Uav un strāvas Iav vidējās vērtības,
izejas sprieguma (strāvas) pulsācijas frekvence fп,
· pulsācijas koeficients p, vienāds ar pulsācijas sprieguma amplitūdas attiecību pret izejas sprieguma vidējo vērtību.
ārējais raksturlielums - rektificētā sprieguma vidējās vērtības atkarība no rektificētās strāvas vidējās vērtības,
Efektivitāte η \u003d Puseful / Ppotr \u003d Puseful / (noderīga + Рtr + Рvg + Рf), kur Рtr, Рvg, Рf - jaudas zudumi transformatorā, vārstu grupā un izlīdzināšanas filtrā.
Taisngrieža (vārstu grupas) darbības pamatā ir vārstu īpašības - nelineāri divu terminālu tīkli, kas laiž strāvu vienā (tiešā) virzienā.
Pusvadītāju diodes parasti izmanto kā vārstus. Vārsts, kuram ir nulles pretestība tiešajai strāvai un bezgalīga liela pretestība reversajai strāvai sauc par ideālu.
Labošanas shēmas
Visizplatītākās taisnošanas shēmas un izejas sprieguma formas, strādājot ar pretestības slodzi. Pusvadītāju diodes visur tiek rādītas kā vārti.
- vienkāršākās pusvadītāju ierīces, kuru pamatā ir elektronu caurumu pāreja ( p-n-pāreja). Kā zināms, p-n savienojuma galvenā īpašība ir vienvirziena vadītspēja: no apgabala p (anods) uz reģionu n (katods). Tas skaidri parāda pusvadītāju diodes nosacīto grafisko apzīmējumu: trīsstūris (anoda simbols) kopā ar elektrisko savienojuma līniju, kas to šķērso, veido sava veida bultiņu, kas norāda vadīšanas virzienu. Svītra, kas ir perpendikulāra šai bultiņai, simbolizē katodu ( rīsi. 7.1).
Diožu burtu kods ir VD. Šis kods apzīmē ne tikai atsevišķas diodes, bet arī visas grupas, piemēram, taisngriežu stabi. Izņēmums ir vienfāzes taisngrieža tilts, kas parādīts kā kvadrāts ar atbilstošu tapu skaitu un diodes simbolu iekšpusē ( rīsi. 7.2, VD1). Tilta iztaisnotā sprieguma polaritāte diagrammās nav norādīta, jo to unikāli nosaka diodes simbols. Vienfāzes tilti, kas strukturāli apvienoti vienā korpusā, ir attēloti atsevišķi, norādot piederību vienam produktam atsauces apzīmējumā (sk. rīsi. 7.2, VD2.1, VD2.2). Blakus diodes pozīcijas apzīmējumam varat norādīt arī tās veidu.
Nosacītie grafiskie simboli tiek veidoti arī uz pamatsimbola bāzes pusvadītāju diodes ar īpašām īpašībām. Lai parādītu diagrammā Zenera diode, katods tiek papildināts ar īsu gājienu, kas vērsts pret anoda simbolu ( rīsi. 7.3, VD1). Jāņem vērā, ka gājiena atrašanās vietai attiecībā pret anoda simbolu jābūt nemainīgai neatkarīgi no Zenera diodes UGO stāvokļa diagrammā (VD2-VD4). Tas attiecas arī uz divu anodu (divpusējās) Zener diodes (VD5) simbolu.
Nosacītie grafiskie simboli tiek konstruēti līdzīgi. tuneļa diodes, apgrieztās un Šotkija diodes — pusvadītāju ierīces izmanto signālu apstrādei mikroviļņu reģionā. Simbolā tuneļa diode(skat. att. 7.3 , VD8) katods ir papildināts ar diviem gājieniem, kas vērsti vienā virzienā (pret anodu), Šotkija diodes UGO (VD10) - dažādos virzienos; apgrieztās diodes UGO (VD9) - abi gājieni pieskaras katodam ar savu vidu.
Īpašās diodēs tiek izmantota apgrieztā nobīde p-n savienojuma īpašība darboties kā elektriskā kapacitāte. varicapah(no vārdiem mainīgs (var)- mainīgs un vāciņš (aktīvis)- kondensators). Šo ierīču nosacītais grafiskais apzīmējums skaidri atspoguļo to mērķi ( rīsi. 7.3, VD6): divas paralēlas līnijas tiek uztvertas kā kondensatora simbols. Tāpat kā mainīgie kondensatori, ērtības labad varikapi bieži tiek izgatavoti bloku veidā (tos sauc par matricām) ar kopīgu katodu un atsevišķiem anodiem. Piemēram, attēlā. 7.3 parāda divu varikapu matricas (VD7) UGO.
Diodes pamatsimbols tiek izmantots arī UGO tiristori(no grieķu val thyra– durvis un angļu valoda rezistors- rezistors) - pusvadītāju ierīces ar trim p-l savienojumiem ( p-n-p-n struktūra) izmanto kā komutācijas diodes. Šo ierīču burtu kods ir VS.
Tiek saukti tiristori ar pievadiem tikai no konstrukcijas ārējiem slāņiem dinistori un tiek apzīmēti ar diodes simbolu, pārsvītrotu līnijas segmentu, kas ir paralēls katodam ( rīsi. 7.4, VS1). Tāda pati tehnika tika izmantota UGO būvniecībā simetrisks dinistors(VS2), kas vada strāvu (pēc ieslēgšanas) abos virzienos. Tiek izsaukti tiristori ar papildu, trešo izeju (no viena no struktūras iekšējiem slāņiem). trinistori. Katoda vadība šo ierīču UGO ir parādīta ar pārtrauktu līniju, kas piestiprināta pie katoda simbola (VS3), gar anodu - ar līniju, kas turpina vienu no anodu simbolizējošā trijstūra malām (VS4). Trešais secinājums (sk. . att.7.4, VS5).
No diodēm, kas maina savus parametrus ārējo faktoru ietekmē, visplašāk izmanto fotodiodes. Lai diagrammā parādītu šādu pusvadītāju ierīci, diodes pamatsimbols ir novietots aplī, un blakus tam (augšējā kreisajā pusē, neatkarīgi no UGO novietojuma) tiek novietota fotoelektriskā efekta zīme - divi slīpi. paralēlas bultiņas, kas vērstas pret simbolu ( rīsi. 7.5, VD1—VD3). Līdzīgā veidā UGO tiek konstruēti jebkurai citai pusvadītāju diodei, ko kontrolē optiskais starojums. Uz rīsi. 7.5 kā piemērs ir parādīts parastais fotodinistora VD4 grafiskais apzīmējums.
Nosacītie grafiskie simboli tiek konstruēti līdzīgi. gaismas diodes, bet optisko starojumu apzīmējošās bultiņas ir novietotas augšpusē pa labi, neatkarīgi no UGO stāvokļa un vērstas pretējā virzienā ( rīsi. 7.6). Tā kā gaismas diodes, kas izstaro redzamo gaismu, parasti tiek izmantotas kā indikatori, diagrammās tās apzīmē ar latīņu burtiem HL. Standarta burtu kods D tiek izmantots tikai infrasarkanajām (IR) gaismas diodēm.
Lai parādītu ciparus, burtus un citas rakstzīmes, bieži tiek izmantoti LED zīmju indikatori. Simboli šādām ierīcēm formāli nav paredzēti GOST, bet praksē simboli, kas līdzīgi HL3, parādīti rīsi. 7.6, kas parāda septiņu segmentu indikatora UGO ciparu un komata attēlošanai. Šādu rādītāju segmentus apzīmē ar latīņu alfabēta mazajiem burtiem pulksteņrādītāja virzienā, sākot no augšas. Šis simbols skaidri atspoguļo praktiski reālo gaismu izstarojošo elementu (segmentu) atrašanās vietu indikatorā, lai gan tas nav bez trūkuma; tajā nav informācijas par iekļaušanas polaritāti elektriskā ķēde(tā kā šādus indikatorus ražo gan ar kopēju anodu, gan ar kopēju katodu, komutācijas shēmas atšķirsies). Tomēr tas nerada īpašas grūtības, jo indikatoru kopējās izejas savienojums parasti ir norādīts diagrammā. Zīmju indikatoru burtu kods ir HG.
Gaismu izstarojošos kristālus plaši izmanto optronu savienotājos - īpašās ierīcēs, ko izmanto atsevišķu detaļu savienošanai. elektroniskās ierīces gadījumos, kad nepieciešama to galvaniskā izolācija. Diagrammās optrones ir apzīmētas ar burtu U un ir attēlotas, kā parādīts attēlā rīsi. 7.7.
Izstarotāja (LED) un fotodetektora optisko savienojumu šajā gadījumā parāda divas bultiņas, kas ir perpendikulāras elektriskās komunikācijas līnijām - optrona secinājumi. Fotodetektors optronā var būt fotodiode (sk. rīsi. 7.7, U1), fototiristors U2, fotorezistors U3 utt. Izstarotāja un fotodetektora simbolu savstarpējā orientācija netiek regulēta. Ja nepieciešams, optrona komponentes var attēlot atsevišķi, taču šajā gadījumā optiskā savienojuma zīme jāaizstāj ar optiskā starojuma un fotoelektriskā efekta pazīmēm un atsauces apzīmējumā jāuzrāda detaļu piederība vienam izstrādājumam. (skatiet att. rīsi. 7.7, U4.1, U4.2).
GOST 2.730-73
Grupa T52
STARPVALSTU STANDARTS
Vienota projektēšanas dokumentācijas sistēma
NOSACĪJUMI GRAFISKI APZĪMĒJUMI SHĒMĀS
Pusvadītāju ierīces
Vienota sistēma projektēšanas dokumentācijai. Grafiskie simboli diagrammās. Pusvadītāju ierīces
MKS 01.080.40
31.080
Ievadīšanas datums 1974-07-01
INFORMĀCIJAS DATI
1. IZSTRĀDĀTA UN IEVIETO PSRS Ministru Padomes Valsts standartu komiteja.
2. APSTIPRINĀTS UN SĀKTS SPĒKĀ ar PSRS Ministru Padomes Valsts standartu komitejas dekrētu, kas datēts ar 16.08.73 N 2002.g.
3. Atbilst ST SEV 661-88
4. GOST 2.730-68, GOST 2.747-68 VIETĀ tabulas 33. un 34. punkta ziņā.
5. IZDEVUMS (2010. gada aprīlis) ar izmaiņām N 1, 2, 3, 4, apstiprināts 1980. gada jūlijā, 1987. gada aprīlī, 1989. gada martā, 1991. gada jūlijā (IUS 10-80, 7-87, 6-89, 10-91), Grozījums (IUS 3-91)
1. Šis standarts nosaka noteikumus parasto grafisko simbolu konstruēšanai pusvadītāju ierīcēm ķēdēs, kas tiek veiktas manuāli vai automātiski visās nozarēs.
(Izmainīts izdevums, Rev. N 3).
2. Pusvadītāju ierīču elementu apzīmējumi doti 1. tabulā.
Pusvadītāju ierīču elementu apzīmējumi
1. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. (Svītrots, Rev. N 2). | |
2. Elektrodi: | |
viena termināla bāze | |
pamatne ar divām tapām | |
R-izstarotājs ar N- apgabalā | |
N-izstarotājs ar P- platība | |
daži R-izstaro ar N- platība | |
daži N-izstaro ar P- platība | |
kolektors ar pamatni | |
vairāki kolektori, piemēram, četri kolektori uz pamatni | |
3. Apgabali: | |
laukums starp vadošiem slāņiem ar dažādu elektrovadītspēju | |
Pārsūtīšana no R- platība līdz N- zonas un otrādi | |
iekšējās elektriskās vadītspējas apgabals ( es-novads): | |
1) starp zonām ar elektrovadītspēju dažāda veida PIN vai NĪP | |
2) starp zonām ar tāda paša veida elektrovadītspēju PIP vai NIN | |
3) starp kolektoru un zonu ar pretēju elektrovadītspēju PIN vai NĪP | |
4) starp kolektoru un zonu ar tāda paša veida elektrovadītspēju PIP vai NIN | |
4. Vadības kanāls lauka efekta tranzistoriem: | |
bagātināts veids | |
liesa tipa | |
5. Pāreja PN | |
6. Pāreja NP | |
7. R- kanāls uz pamatnes N-tips, bagātināts tips | |
8. N- kanāls uz pamatnes P-tips, noplicināts tips | |
9. Slēģi izolēti | |
10. Avots un noteka | |
Piezīme. Avota līnija jāvelk vārtu līnijas turpinājumā, piemēram: | |
11. Secinājumi par pusvadītāju ierīcēm: | |
nav elektriski savienots ar korpusu | |
elektriski savienots ar korpusu | |
12. Korpusa izvade ir ārēja. Piestiprināšanas vietā pie ķermeņa ir atļauts novietot punktu |
(Izmainīts izdevums, Rev. N 2, 3).
3, 4. (Izslēgts, Rev. N 1).
________________
* 2., 3. tabula. (Izslēgts, Rev. N 1).
5. Pusvadītāju ierīču fizikālās īpašības raksturojošās zīmes dotas 4. tabulā.
Pusvadītāju ierīču fizikālās īpašības raksturojošās pazīmes
4. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Tuneļa efekts | |
a) taisni | |
b) konvertēts | |
2. Lavīnas sabrukšanas sekas: | |
a) vienpusējs | |
b) divpusējs | |
3-8. (Izslēgts, Rev. N 2). | |
9. Šotkija efekts |
6. Pusvadītāju diožu apzīmējumu konstruēšanas piemēri ir doti 5. tabulā.
Pusvadītāju diožu projektēšanas piemēri
5. tabula
Vārds | Apzīmējums |
Vispārējs apzīmējums | |
2. Diodes tunelis | |
3. Apgrieztā diode | |
4. Zenera diode (lavīnas taisngrieža diode) | |
a) vienpusējs | |
b) divpusējs | |
5. Termoelektriskā diode | |
6. Varicap (kapacitatīvā diode) | |
7. Diode divvirzienu | |
8. Modulis ar vairākām (piemēram, trīs) identiskām diodēm ar kopīgu anodu un neatkarīgiem katoda spailēm | |
8.a. Modulis ar vairākām identiskām diodēm ar kopīgu katodu un neatkarīgiem anoda spailēm | |
9. Šotkija diode | |
10. Gaismas diode |
7. Tiristoru apzīmējumi doti 6. tabulā.
Tiristoru apzīmējumi
6. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Tiristora diode, bloķējama pretējā virzienā | |
2. Diode tiristors, kas vada pretējā virzienā | |
3. Tiristora diode simetriska | |
4. Triode tiristors. Vispārējs apzīmējums | |
5. Tiristora triode, bloķējama pretējā virzienā ar vadību: | |
gar anodu | |
gar katodu | |
6. Pārslēdzams triodes tiristors: | |
vispārējs apzīmējums | |
slēdzams reverss, darbināms ar anodu | |
reverss bloķējams, kontrolēts ar katodu | |
7. Triode tiristors, kas vada pretējā virzienā: | |
vispārējs apzīmējums | |
ar anoda vadību | |
kontrolēts ar katodu | |
8. Tiristora triode simetriska (divvirzienu) - triac | |
9. Tiristors tetroīds, slēdzams pretējā virzienā |
Piezīme. Tiristoru ar anoda vadību ir atļauts apzīmēt kā trijstūra atbilstošās malas turpinājumu.
8. Tranzistoru projektēšanas piemēri ar P-N- pārejas dotas 7. tabulā.
Tranzistora simbolu konstruēšanas piemēri
7. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Tranzistors | |
a) veids PNP | |
b) veids NPN ar izvadi no iekšējā ekrāna | |
2. Tranzistora tips NPN, kolektors ir savienots ar korpusu | |
3. Lavīnas tipa tranzistors NPN | |
4. Viena savienojuma tranzistors ar N-bāze | |
5. Viena savienojuma tranzistors ar P-bāze | |
6. Tranzistora dubultbāzes tips NPN | |
7. Tranzistora dubultbāzes tips PNIP ar izvadi no -apgabala | |
8. Tranzistora dubultbāzes tips PNIP ar izvadi no -apgabala | |
9. Tranzistoru vairāku emiteru tips NPN |
Piezīme. Veicot shēmas, ir atļauts:
a) veikt tranzistoru apzīmējumus spoguļattēlā, piemēram,
b) attēlo tranzistora korpusu.
9. Lauktranzistoru konstruēšanas apzīmējumu piemēri ir doti 8. tabulā.
Lauka efekta tranzistoru projektēšanas piemēri
8. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Lauka efekta tranzistors ar kanāla tipu N | |
2. Lauka efekta tranzistors ar kanāla tipu P | |
3. Lauka efekta tranzistors ar izolētiem vārtiem bez izejas no pamatnes: | |
a) bagātināts tips c R- kanāls | |
b) bagātināts tips c N- kanāls | |
c) noplicināts veids ar R- kanāls | |
d) noplicināts veids ar N- kanāls | |
4. Lauka tranzistors ar bagātinātu vārtu tipu ar N- kanāls ar avota un substrāta iekšējo savienojumu | |
5. Lauka efekta tranzistors ar bagātinātiem vārtiem ar izeju no bagātināta tipa substrāta ar R- kanāls | |
6. Lauka efekta tranzistors ar diviem izolētiem noplicināta tipa vārtiem ar R- kanāls ar izvadi no pamatnes | |
7. Lauka efekta tranzistors ar Šotkija vārtiem | |
8. Lauka efekta tranzistors ar diviem Šotkija vārtiem |
Piezīme. Ir atļauts attēlot tranzistoru korpusu.
10. Gaismas jutīgo un izstarojošo pusvadītāju ierīču apzīmējumu konstruēšanas piemēri ir doti 9. tabulā.
Fotojutīgu un izstarojošu pusvadītāju ierīču apzīmējumu konstruēšanas piemēri
9. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Fotorezistors: | |
a) vispārīgs apzīmējums | |
b) diferenciālis | |
2. Fotodiode | |
3. Fotorezistors | |
4. Fototranzistors: | |
a) veids PNP | |
b) veids NPN | |
5. Fotoelements | |
6. Foto akumulators |
11. Optoelektronisko ierīču apzīmējumu konstruēšanas piemēri ir doti 10. tabulā.
Optoelektronisko ierīču simbolu konstruēšanas piemēri
10. tabula
Vārds | Apzīmējums |
1. Optocoupler diode | |
2. Tiristora optrona | |
3. Rezistoru optiskais savienojums | |
4. Optoelektroniskā ierīce ar fotodiodi un pastiprinātāju: | |
a) kopā | |
b) ar atstarpi | |
5. Optoelektroniskā ierīce ar fototranzistoru: | |
a) ar secinājumu no bāzes | |
b) bez izņemšanas no bāzes |