Tranzistoru definīcija un klasifikācija. Tranzistors ir pusvadītāju ierīce ar vienu vai vairākiem elektriskiem savienojumiem ar trim vai vairākiem ārējiem vadiem, kas paredzēti elektrisko signālu pastiprināšanai vai ģenerēšanai, kā arī elektrisko ķēžu pārslēgšanai.
Atkarībā no mērķa un īpašībām tranzistori tiek klasificēti vairākās grupās.
Saskaņā ar jaudas izkliedi (pieļaujamā jaudas vērtība, ko tranzistors izkliedē, neizmantojot papildu siltuma izlietni), ir zemas, vidējas un lielas jaudas tranzistori.
Pēc frekvenču diapazona (atkarībā no maksimālās pieļaujamās darbības frekvences vērtības) izšķir zemfrekvences, vidējas frekvences, augstfrekvences un mikroviļņu tranzistorus.
Īpaša tranzistoru grupa ir lavīna, lauka un unijunction.
2.1. Bipolāri tranzistori
Tiek saukti plaši izplatīti tranzistori ar diviem p-n savienojumiem bipolāri. Šis termins ir saistīts ar divu dažādu veidu lādiņu nesēju klātbūtni tranzistoros - elektronos un caurumos. Tranzistori parasti ir izgatavoti no germānija vai silīcija. Strukturāli bipolārais tranzistors ir pusvadītāju vienkristāla plāksne ar p- vai n-veida elektrisko vadītspēju, kuras abās pusēs ir kausēti (vai citā veidā ievadīti) pusvadītāji ar dažāda veida elektrovadītspēju. Saskarnē starp reģioniem ar dažāda veida elektrovadītspēju veidojas p-n- vai n-p krustojumi. Tranzistors ir uzstādīts uz kristāla turētāja un ievietots noslēgtā metāla vai plastmasas korpusā. Vadi iziet cauri korpusa apakšai, savienojot tranzistora zonas ar ārējo ķēdi. Ir divas struktūras ar atšķirīgu laukumu maiņu n-p-n vai p-n-p.
Bipolāro tranzistoru shematisks izkārtojums un parastais grafiskais apzīmējums parādīts 2.1. attēlā, bipolāro tranzistoru klasifikācija parādīta 2.1. tabulā.
Tiek saukts ubipolāro tranzistoru centrālais slānis bāze. Ārējais slānis, kas ir lādiņu nesēju (elektronu vai caurumu) avots, kas galvenokārt rada ierīces strāvu, tiek saukts. emitētājs, un ārējais slānis, kas saņem lādiņus no emitētāja, kolekcionārs.
Emitera pāreja tiek darbināta virzienā uz priekšu, tāpēc pat pie zema sprieguma caur to iet ievērojamas strāvas.
|
2.1. tabula |
|
|
Frekvenču grupas |
Jaudas grupas |
|
Zema frekvence fgr ≤ 3 MHz |
zema jauda Pmax ≤ 0,3 W |
|
vidējais diapazons 3 MHz< fгр ≤ 30 МГц |
Vidēja jauda 0,3 W< Pmax ≤ 1,5 Вт |
|
augsta frekvence 30 MHz< fгр ≤ 300 МГц |
liels spēks Pmax > 1,5 W |
|
Mikroviļņu krāsns fgr ≥ 300 MHz |
ki. Kolektora savienojumam tiek piegādāts spriegums pretējā virzienā, tas parasti ir vairākas reizes lielāks par emitera pārejas spriegumu.
P 
bipolārā tranzistora darbības princips.
Apsveriet p-n-p tranzistora darbību (n-p-n tranzistors darbojas līdzīgi). Starp kolektoru un tranzistora pamatni tiek pielikts negatīvs spriegums. Kamēr emitētāja strāva ir nulle (I E \u003d 0), strāva tranzistorā plūst tikai caur kolektora savienojumu pretējā virzienā (2.2. att., a). Šīs strāvas lielumu nosaka mazākuma lādiņu nesēju koncentrācija kolektorā un bāzē, un tā ir maza, ja pusvadītāji ir labas kvalitātes.
Ja emitētājam tiek pielikts pozitīvs spriegums, rodas noteikta emitētāja strāva I E (2.2. att., c). Tā kā emitētāja savienojums ir tiešā savienojumā, caurumi nonāk bāzes reģionā. Tur tie daļēji rekombinējas ar bāzes brīvajiem elektroniem. Tomēr bāze parasti ir izgatavota no n-veida pusvadītāja ar augstu pretestību (ar zemu donoru piemaisījumu saturu), tāpēc brīvo elektronu koncentrācija bāzē ir zema un tikai daži caurumi, kas nonāk bāzē, rekombinējas ar tā elektroniem. . Rekombinācijas laikā pazudušo elektronu vietā no ārējās ķēdes bāzē nonāk jauni elektroni, veidojot bāzes strāvu I B. Lielākā daļa caurumu, kas ir nelieli bāzes reģiona lādiņnesēji, iet caur kolektora pāreju, iedarbojoties kolektora lauks, veidojot kolektora strāvu I K.
Attiecību starp kolektora un emitētāja strāvu pieaugumu raksturo strāvas pārneses koeficients:
pie U K = konst.
Strāvas pārvades koeficients α vienmēr ir mazāks par vienu.
Tranzistora komutācijas ķēdes un statiskās strāvas-sprieguma raksturlielumi.
Tranzistors ir iekļauts elektriskajā ķēdē tādā veidā, ka viens no tā elektrodiem ir ieeja, otrs ir izeja, bet trešais ir kopīgs attiecībā uz ieeju un izeju. Atkarībā no tā ir trīs veidi 
tranzistoru ieslēgšana: ar kopējo bāzi (OB), ar kopējo emitētāju (OE) un kopējo kolektoru (OK). Izmantojot jebkuru ieslēgšanas metodi, ievades elektroda ķēdē ir iekļauts ieejas signāla avots, un izejas elektroda ķēdei ir pievienota slodze. Tranzistoru komutācijas shēmas ir parādītas 2.3. attēlā: a - ar kopīgu bāzi; c - ar kopīgu emitētāju; c - ar kopīgu kolektoru. Praksē parasti izmanto tranzistoru ieejas un izejas strāvas-sprieguma raksturlielumus.
Kad tranzistors ir ieslēgts saskaņā ar OB ķēdi statiskās strāvas-sprieguma raksturlielumus (CVC) apraksta ar atkarībām
I K = f(U K)| I E \u003d const; I E \u003d f (U E) | U K = konst.
Izejas I–V raksturlielumu saimes līknes (2.4. att., a), kas noteiktas no iepriekšējās atkarības, ir praktiski paralēlas sprieguma asij. Neliela slīpuma esamība ir izskaidrojama ar Ērlija efekta ietekmi. Sprieguma apgabalā, kas ir tuvu elektriskajam pārrāvuma spriegumam, tiek novērots kolektora strāvas pieaugums, jo palielinās lādiņu nesēji to lavīnu pavairošanas dēļ.
Paaugstinoties temperatūrai, izejas I–V raksturlielumi tiek novirzīti uz lielu strāvu reģionu, kas ir saistīts ar strāvas I K0 palielināšanos.
Ieejas I–V raksturlielumu saimes līknes (2.4. att., c) veido blīvu staru kūli, kas izskaidrojams ar kolektora sprieguma vājo ietekmi uz emitera strāvu. Tāpēc uzziņu grāmatās parasti ir norādīta viena CVC filiāle, kas ņemta ar U K \u003d 0 vai U K \u003d -5 V.
Kad tranzistors ir ieslēgts saskaņā ar OE shēmu statiskās strāvas-sprieguma raksturlielumus apraksta ar atkarībām
I K = f(U K)| I B \u003d const; I B = f(U B)| U K = konst.
OE ķēžu izejas I–V raksturlielumiem ir lielāks slīpums, salīdzinot ar OB ķēdes I–V raksturlielumiem, kas izskaidrojams ar kolektora sprieguma spēcīgāku ietekmi uz bāzes strāvas pārneses koeficientu. Tā paša iemesla dēļ krass kolektora strāvas pieaugums pirmssabrukuma reģionā notiek pie zemākiem kolektora spriegumiem nekā OB ķēdē. Līdz ar to OE ķēdei ir raksturīga zemāka maksimāli pieļaujamā kolektora sprieguma vērtība. Temperatūras ietekme uz OE ķēdes izejas I–V raksturlielumiem ir izteiktāka nekā uz OB ķēdes I–V raksturlielumiem.
OE ķēžu ieejas I–V raksturlielumi (2.5. att., c) arī atrodas tuvu viens otram, un tāpēc atsauces grāmatās ir norādīts tikai viens I–V raksturlielums U K \u003d 0 vai U K \u003d -5 V Atšķirībā no OB ķēdes, OE ķēžu ieejas I–V raksturlielumi ir lineārāki.
I-V ķēde ir kārtībā daudzējādā ziņā līdzīgi OE ķēžu I–V raksturlielumiem, jo abās ķēdēs ieeja ir bāzes strāva, un izejas strāvas nedaudz atšķiras. Tāpēc HAC uzziņu grāmatās OK shēmas parasti nav norādītas. Praktiskiem aprēķiniem tā vietā tiek izmantoti OE ķēžu izejas I–V raksturlielumi, aizstājot kolektora strāvu ar emitētāja strāvu. Ieejas I–V raksturlielumi (OK shēmas pēc formas sakrīt ar OE ķēdes ieejas I–V raksturlielumiem, bet tiek nobīdītas pa sprieguma asi pa labi par sprieguma krituma lielumu kolektora p-n krustojumā.
Tranzistora kā aktīva lineāra kvadripola parametri. Tranzistors ir nelineārs elements, jo tā raksturlielumus nosaka nelineāras attiecības starp strāvu un spriegumu. Tomēr, ja ieejas signāla amplitūda ir mazāka salīdzinājumā ar pastāvīgs spriegums kas atbilst atpūtas punktam, tad noteiktā statisko I–V raksturlielumu apgabalā attiecību starp strāvām un spriegumiem var uzskatīt par lineāru ar praktiskai lietošanai pieņemamu aproksimācijas pakāpi. Šajā režīmā, ko sauc par mazā signāla režīmu, tranzistoru var attēlot kā četru terminālu tīklu, kura galvenās īpašības atbilst vispārējai elektrisko ķēžu teorijai. Šajā gadījumā tranzistors tiek uzskatīts par lineāru elementu.
Sakarību starp četrpola ieejas (U 1 , I 1) un izejas (U 2 , I 2) mainīgajiem var aprakstīt ar sešām pirmās kārtas vienādojumu sistēmām. Visplašāk izmantotā vienādojumu sistēma, kurā ieejas strāva I 1 un izejas spriegums U 2 ir neatkarīgi lielumi:
U1 = f(I1, U2); I 2 = f(I 1 , U 2).
Ja nelielām neatkarīgo lielumu izmaiņām atkarīgo lielumu pieaugumi tiek izvērsti Teilora sērijā un tiek ignorēti otrās un augstākās kārtas nosacījumi, tad iepriekšējos vienādojumus var attēlot šādā formā:
Ja pieaugumus aizstāj ar strāvu un spriegumu amplitūdas vērtībām un ievieš jaunu apzīmējumu daļējiem atvasinājumiem, vienādojumu sistēma tiek pārveidota šādā formā:
U 1 \u003d H 11 I 1 + H 12 U 2;
I 2 \u003d H 21 I 1 + H 22 U 2.
Koeficientiem H neatkarīgiem mainīgajiem ir noteikta fiziska nozīme:
Koeficientu kopu H sauc sistēmasH- parametri. H - parametru sistēmas priekšrocība ir H koeficientu tiešās mērīšanas salīdzinošā vienkāršība.
Piemēram, 2.2. tabulā ir norādīta H parametru vērtību secība OE un OB shēmām.
2.2. tabula
|
Parametrs |
OE shēma |
OB shēma |
|
Simtiem omu - kiloomu vienības |
Desmitiem omu |
|
|
10 -3 - 10 -4 cm |
10 - 4 - 10 - 5 cm |
H-parametrus var noteikt grafiski no tranzistora statiskās ieejas un izejas IV raksturlielumiem.
Pašā radiotehnikas sākumā pirmais aktīvais elements bija elektriskā lampa. Bet jau pagājušā gadsimta divdesmitajos gados parādījās pirmās ierīces, kuras bija pieejamas radioamatieru atkārtošanai un kļuva ļoti populāras. Tie ir detektoru uztvērēji. Turklāt tie tika ražoti rūpnieciskā mērogā, bija lēti un nodrošināja divu vai trīs vietējo radiostaciju uztveršanu, kas darbojas vidējo un garo viļņu joslā.
Tas bija visvienkāršākais detektoru uztvērējos pusvadītāju ierīce, sākumā sauca par detektoru un tikai vēlāk saņēma savu moderno nosaukumu - diode.
Diode ir ierīce, kas sastāv tikai no diviem pusvadītāja slāņiem. Tie ir "p" slānis - pozitīvs un "n" slānis - negatīvs. Uz divu pusvadītāju slāņu robežas " pn” pāreja. Anods ir "p" apgabals, un katods ir "n" apgabals. Jebkura diode spēj vadīt strāvu tikai no anoda uz katodu. Uz ķēdes shēmas tas ir atzīmēts šādi.
Kā darbojas pusvadītāju diode.
“N” tipa pusvadītājā ir brīvi elektroni, daļiņas ar mīnusa zīmi, bet “p” tipa pusvadītājā ir joni ar pozitīvu lādiņu, tos parasti sauc par “caurumiem”. Savienosim diodi ar barošanas avotu apgrieztā veidā, tas ir, mēs piegādāsim anodam mīnusu, bet katodam - plusu. Starp dažādas polaritātes lādiņiem notiek pievilcība, un pozitīvi lādētie joni tiek piesaistīti mīnusam, un negatīvie elektroni novirzās uz strāvas avota plusu. "P-n" krustojumā nav lādiņu nesēju, un nav arī elektronu kustības. Nav elektronu kustības - nav elektriskās strāvas. Diode ir aizvērta.
Kad diode tiek tieši ieslēgta, notiek apgrieztais process. Unipolāru lādiņu atgrūšanas rezultātā visi nesēji tiek sagrupēti pārejas zonā starp divām pusvadītāju struktūrām. Starp daļiņām notiek elektriskā pārejas lauks un elektronu un caurumu rekombinācija. Caur "p-n" sāk plūst pāreja elektrība. Pats process tiek saukts par "elektronu caurumu vadīšanu". Šajā gadījumā diode ir atvērta.
Rodas gluži dabisks jautājums, kā no viena pusvadītāja materiāla, tas ir, “n” tipa pusvadītāja un “p” tipa pusvadītāja, iespējams iegūt struktūras ar dažādām īpašībām. To var panākt, izmantojot elektroķīmisko procesu, ko sauc par dopingu, tas ir, pusvadītājā ievadot citu metālu piemaisījumus, kas nodrošina vēlamo vadītspējas veidu. Elektronikā galvenokārt tiek izmantoti trīs pusvadītāji. to germānija (Ge), silīcijs (Si) un gallija arsenīds (GaAs). Protams, visplašāk tiek izmantots silīcijs, jo tā rezerves zemes garozā ir patiešām milzīgas, tāpēc pusvadītāju ierīču izmaksas, kuru pamatā ir silīcijs, ir ļoti zemas.
Ja silīcija kausējumam tiek pievienots niecīgs daudzums arsēna ( Kā) mēs iegūstam pusvadītāju " n” tipa un leģējot silīciju ar retzemju elementu indiju ( In), mēs iegūstam pusvadītāju " lpp” veids. Ir daudz piedevu pusvadītāju materiālu dopingam. Piemēram, zelta atomu ievadīšana pusvadītāju struktūrā palielina diožu, tranzistoru un integrālo shēmu ātrumu, un neliela skaita dažādu piemaisījumu pievienošana gallija arsenīda kristālam nosaka gaismas diodes krāsu.
Diožu veidi un to darbības joma.
Pusvadītāju diožu saime ir ļoti liela. Ārēji tie ir ļoti līdzīgi, izņemot dažas grupas, kas atšķiras strukturāli un pēc vairākiem parametriem. Visizplatītākās pusvadītāju diožu modifikācijas ir:
Ir arī vērts atzīmēt, ka katram diožu veidam ir apakšgrupas. Tā, piemēram, starp taisngriežiem ir arī īpaši ātras diodes. var saukt par Īpaši ātrs taisngriezis , HyperFast taisngrieži utt. Piemērs - īpaši ātra diode ar zemu sprieguma kritumu STTH6003TV/CW(analogs VS-60CPH03). Šī ir ļoti specializēta diode, ko izmanto, piemēram, invertora tipa metināšanas iekārtās. Šotkija diodes ir ātras, taču nevar izturēt augstus pretējo spriegumu, tāpēc to vietā tiek izmantotas īpaši ātras taisngriežu diodes, kas spēj izturēt augstu pretējo spriegumu un milzīgas tiešās strāvas. Tajā pašā laikā to ātrums ir salīdzināms ar Šotkija diožu ātrumu.
Pusvadītāju diožu parametri.
Pusvadītāju diodēm ir daudz parametru, un tos nosaka funkcija, ko tās veic konkrētā ierīcē. Piemēram, diodēs, kas rada mikroviļņu svārstības, ļoti svarīgs parametrs ir darbības frekvence, kā arī robežfrekvence, pie kuras ģenerēšana tiek pārtraukta. Bet taisngriežu diodēm šis parametrs ir pilnīgi nesvarīgs.
Impulsu un komutācijas diodēs svarīgs ir pārslēgšanas ātrums un atjaunošanas laiks, tas ir, pilnīgas atvēršanas un pilnīgas aizvēršanas ātrums. Lieljaudas diodēs svarīga ir jaudas izkliede. Lai to izdarītu, tie ir uzstādīti uz īpašiem radiatoriem. Bet diodēm, kas darbojas vājstrāvas ierīcēs, nav nepieciešami radiatori.
Bet ir parametri, kas tiek uzskatīti par svarīgiem visu veidu diodēm, mēs tos uzskaitām:
U ave. – pieļaujamais spriegums uz diodes, kad caur to plūst strāva uz priekšu. Nav vērts pārsniegt šo spriegumu, jo tas novedīs pie tā bojājumiem.
U arr. - pieļaujamais spriegums uz diodes slēgtā stāvoklī. To sauc arī par pārrāvuma spriegumu. Slēgtā stāvoklī, kad caur p-n krustojumu neplūst strāva, spailēs veidojas apgrieztais spriegums. Ja tas pārsniedz pieļaujamo vērtību, tas novedīs pie p-n krustojuma fiziska "sabrukuma". Rezultātā diode pārvērtīsies par parastu vadītāju (izdegs).
Šotkija diodes ir ļoti jutīgas pret pārmērīgu reverso spriegumu, kas ļoti bieži šī iemesla dēļ neizdodas. Parastās diodes, piemēram, silīcija taisngrieži, ir izturīgākas pret apgrieztā sprieguma pārsniegšanu. Ja tas ir nedaudz pārsniegts, viņi pāriet režīmā atgriezenisks sadalījums. Ja diodes kristālam nav laika pārkarst pārmērīgas siltuma ražošanas dēļ, produkts var darboties ilgu laiku.
I ave. ir diodes tiešā strāva. Tas ir ļoti svarīgs parametrs, kas jāņem vērā, aizstājot diodes ar analogiem vai projektējot mājās gatavotas ierīces. Līdzstrāvas vērtība dažādām modifikācijām var sasniegt desmitiem un simtiem ampēru. īpaši jaudīgas diodes uzstādīts uz radiatora, lai noņemtu siltumu, kas veidojas strāvas termiskā efekta dēļ. P-N krustojumam tiešā savienojumā arī ir maza pretestība. Pie zemām darba strāvām tā ietekme nav jūtama, bet pie strāvām no dažiem līdz desmitiem ampēru diodes kristāls jūtami uzsilst. Tātad, piemēram, taisngrieža diodes tilts invertora metināšanas mašīnā ir jāuzstāda uz radiatora.
Es arr. ir diodes apgrieztā strāva. Apgrieztā strāva ir tā sauktā mazākuma nesēja strāva. Tas veidojas, kad diode ir aizvērta. Apgrieztās strāvas vērtība ir ļoti maza, un vairumā gadījumu tā netiek ņemta vērā.
U stub. - stabilizācijas spriegums (zenera diodēm). Lasiet vairāk par šo parametru rakstā par zenera diodi.
Turklāt jāpatur prātā, ka visi šie parametri tehniskajā literatūrā ir drukāti arī ar “ maks". Šeit ir norādīta šī parametra maksimālā pieļaujamā vērtība. Tāpēc, izvēloties diodes veidu savam dizainam, jums jāpaļaujas uz maksimālajām pieļaujamajām vērtībām.
Diode (Diode-eng.) ir elektroniska ierīce ar 2 elektrodi, kuras galvenā funkcionālā īpašība ir zema pretestība pārvadot strāvu uz viena puse un augsts pārsūtot atpakaļgaitā.
Tas ir, kad strāva tiek pārsūtīta uz viena puse viņš iet garām nekādu problēmu, un pārraidot citam,pretestība atkārtoti palielinās, neļaujot strāvai pāriet bez spēcīgiem jaudas zudumiem. Tajā pašā laikā diode ir diezgan spēcīga uzsilst.
Diodes ir elektrovakuums, gāzizlāde un visizplatītākais pusvadītājs. Diožu īpašības, visbiežāk kopā ar otru, tiek izmantotas pārvērtības maiņstrāva elektriskie tīkli uz pastāvīgu strāva, pusvadītāju un citu ierīču vajadzībām.
Diodes dizains.
Strukturāli, pusvadītājs Diode sastāv no maza ierakstus pusvadītāju materiāli ( silīcijs vai Vācija), viena puse (plāksnes daļa), kurai ir p-tipa elektrovadītspēja, tas ir, pieņemot elektronus (satur mākslīgi radīts elektronu trūkums (« perforēts)), otram ir n-veida elektrovadītspēja, tas ir elektronu ziedošana(satur liekie elektroni (« elektroniski»)).
Slānis starp tiem tiek saukts p-n krustojums . Šeit ir burti lpp un n- vispirms latīņu vārdos negatīvs - « negatīvs", un pozitīvs - « pozitīvs". Sānu p veida, pusvadītāju ierīcei ir anods (pozitīvs elektrods) un laukums n-veida - katods (negatīvs diodes elektrods).
Elektrovakuums(caurules) diodes ir lampa ar diviem elektrodiem iekšpusē, no kuriem viens ir kvēldiegs, tādējādi iesildīšanās sevi un radot ap sevi magnētiskais lauks.
Plkst iesildīšanās, elektroni ir atdalīti no viena elektroda ( katods) un sāciet kustība pret otru elektrods ( anods), Pateicoties elektrisks magnētiskais lauks. Ja jūs virzāt strāvu uz otrā puse(mainīt polaritāti), tad elektroni ir praktiski nekustēsies uz katods līdz nav pavedienu kvēlspuldze iekšā anods. Tādas diodes visbiežāk izmanto iekšā taisngrieži un stabilizatori kur ir augstsprieguma komponents.
balstītas diodes Vācija, vairāk jūtīgs atvērt pie zemām strāvām, tāpēc tās biežāk izmanto augstas precizitātes zemsprieguma tehnika nekā silīcijs.
Diožu veidi :
- · Sajaukšanas diode - radīts priekš reizināšana divi augstas frekvences signāli.
- · pin diode - satur vadīšanas reģions starp leģētiem apgabali. Lietots in spēka elektronika vai kā fotodetektors .
- · Lavīnas diode - tas tiek pieteikts ķēdes aizsardzība no pārspriegums . Balstoties uz lavīnas sabrukums strāvas-sprieguma raksturlīknes apgrieztā daļa.
- · Lavīnas diode - tas tiek pieteikts svārstību ģenerēšana iekšā mikroviļņu krāsns- tehnika. Balstoties uz lavīnu pavairošana lādiņu nesēji.
- · Magnetodiode . Diode, kuras pretestības raksturlielumi atkarīgs no indukcijas vērtības magnētiskais lauks un tā vektora atrašanās vieta attiecībā pret p-n-pārejas plakni .
- · Gunn Diodes . Tiek lietoti konvertēšanai un frekvences ģenerēšana iekšā mikroviļņu krāsns diapazons.
- · Šotkija diode . Tā ir zema sprieguma kritums kad tie ir savienoti.
- · Pusvadītāju lāzeri .
Pieteicās lāzera inženierija, pēc darbības principa ir līdzīgas diodēm, bet izstarot koherentā diapazonā.
- · Fotodiodes . Atveras bloķētā fotodiode gaismas starojuma ietekmē . Pieteicās gaismas sensori , kustības utt.
- · saules baterija (variācija saules paneļi ) . Gaismas iedarbībā tas elektronu kustība no katoda uz anodu rada elektrisko strāvu .
- · Zenera diodes - izmantojiet diodes raksturlieluma reverso atzaru ar atgriezenisku sadalījumu sprieguma stabilizācija .
- · tuneļa diodes izmantojot kvantu mehāniskie efekti . Lietots kā pastiprinātāji , pārveidotāji , ģeneratori utt.
- (diodes Henrijs Rounda, LED). Plkst pāreja elektroni, šādām diodēm ir redzamais starojums .
Šīm diodēm tiek izmantoti caurspīdīgi korpusi, kas ļauj izkliedēt gaismu. Tiek ražotas arī diodes, kuras var dot starojums ultravioletajā starā, infrasarkanais un citi nepieciešamie diapazoni (galvenokārt un telpa sfēra).
- · Varicaps (diode Džons Geumma) Pateicoties slēgts p-n krustojums ir ievērojama jauda, jauda ir atkarīga no pielietotā apgrieztais spriegums . Pieteikties kā kondensatori Ar mainīga jauda .
Atkarībā no mērķa un īpašībām ir taisngriežu diodes, zenera diodes, augstfrekvences diodes, impulsu diodes, varikaps, Šotki diodes, gaismas diodes, fotodiodes, diožu optopārvadi utt.
Taisngriežu diodes izmanto ķēdēs maiņstrāvas pārvēršanai (taisnošanas) par D.C.. Parasti tās ir vidējas un lielas jaudas plakanas diodes. Augstas frekvences un impulsu mazjaudas ķēdēs elektroniskās ierīces izmantojiet punktveida diodes: silīcija tipa KD vai 2D un germāniju
tips GD vai 1D, no gallija arsenīda tipa 3D. Piemēram, diodes GD107A, KD203D izkliedē jaudu R no 1 līdz 1,5 W, un diode KD512A - jauda P> 1,5 W.
Uz zema jauda ietver diodes ar izkliedes jaudu līdz 0,3 W, līdz diodēm vidēja jauda 0,3 līdz 10 W, diodes liela jauda ar jaudas izkliedi P>10 W.
Taisngriežu diožu galvenie parametri:
Ipr- līdzstrāva;
Upr- priekšējais spriegums;
Iprmax - maksimālā pieļaujamā tiešā strāva;
Urev.maks- maksimālais pieļaujamais reversais spriegums;
Iobr - reversā strāva, kas tiek normalizēta pie noteikta reversa sprieguma.
Tā sauktais diodes stabi, kurā virknē ir savienotas no 5 līdz 50 diodes, lai palielinātu pretējo spriegumu ar pieļaujamo apgrieztais spriegums no 2 līdz 40 kV.
Zenera diodes vai atbalstu silīcija diodes paredzēts izmantošanai parametriskajos sprieguma stabilizatoros (13. att.). Zenera diodes CVC darba daļa ir tās reversās atzaras sekcija, kas atbilst apgrieztā elektriskā sadalījuma apgabalam p-n- pāreja (13. att.) un ierobežota ar minimālo un maksimālo strāvas vērtību.
13. attēls Zenera diodes ieslēgšanas shēma un tās strāvas-sprieguma raksturlielums
Strādājot šajā jomā, Zener diodes reversais spriegums Uobr nedaudz mainās ar salīdzinoši lielām Zenera strāvas izmaiņām Ist. Tāpēc, mainoties ieejas spriegumam, galvenokārt mainās spriegums pāri balasta rezistoram Rb, slodzes spriegums R gandrīz nemainās.
Ar tiešu savienojumu Zener diode var tikt uzskatīta par parasto diodi, tomēr palielinātas piemaisījumu koncentrācijas dēļ spriegums Upr= 0,3 ... 0,4 V mainās maz ar būtiskām izmaiņām tiešā strāvā Ipr. Tiek saukta ierīce, kas izmanto tiešo atzaru sprieguma stabilizācijas ķēdēs stabistors.
Augstas frekvences diodes- daudzfunkcionālas ierīces (strāvu taisnošanai plašā frekvenču diapazonā - līdz pat simtiem megahercu, mikroviļņu svārstību ģenerēšanai, signāla modulācijai, noteikšanai un citām nelineārām transformācijām).
Impulsu diodes izmanto atslēgu shēmās īsiem impulsu ilgumiem un pārejām (mikrosekundes un mikrosekunžu daļas). Svarīgs punkts ir diožu ieslēgšanas un izslēgšanas inerce (īss lādiņnesēju rekombinācijas ilgums - reversās pretestības atjaunošana, samazinot t.s. barjeras kapacitāti Sbar p-n-pāreja).
Varicaps ir pusvadītāju diodes, kas paredzētas, lai izmantotu to kapacitāti, ko kontrolē apgrieztais spriegums Uobr(14. att.).
14. attēls - IV raksturlielums varikapam
Vispārīgā gadījumā diodei ir barjeras un difūzijas kapacitātes. barjeras kapacitāte parādās, kad tiek lietots pn- apgrieztā laikā mainīgā sprieguma pāreja. Tajā pašā laikā cauri pn- plūst pārejas strāva. Tā strāvas daļa (novirzes strāva), kas nav saistīta ar lādiņu nesēju kustību cauri pn-pāreju, un nosaka barjeras kapacitāti
(nobīdes strāvas parādīšanās ir saistīta ar tilpuma lādiņa izmaiņām). Lielapjoma uzlāde pn-pāreja var būt pozitīva vai negatīva.
difūzijas spēja parasti saistīta ar injicēto mazākuma nesēju lādiņa izmaiņām, mainoties spriegumam pāri diodei. Kā varikaps diodes tiek izmantotas ar apgrieztu pastāvīgu nobīdi, kad parādās tikai barjeras kapacitāte. Dažādiem varikapiem kapacitāte var būt no vairākām vienībām līdz vairākiem simtiem pikofaradu. Varikapus galvenokārt izmanto augstas un īpaši augstas frekvences ierīcēs, piemēram, lai noregulētu svārstību ķēdes.
Šotkija diodes ir pusvadītāju ierīces, kas izmanto potenciāla barjeras īpašības ( Šotkija barjera) pie metāla-pusvadītāja kontakta.
Aplūkojamajās diodēs elektronu un caurumu potenciālo barjeru dažādo augstumu dēļ nenotiek mazākuma lādiņnesēju injekcija, kā arī nav tādu lēnu procesu kā mazākuma nesēju uzkrāšanās un rezorbcija bāzē. Rezultātā diožu ar taisnošanu inerci pie metāla pusvadītāja kontakta nosaka taisngrieža kontakta barjeras kapacitātes vērtība ( Cbar = 1 pF). Turklāt šīs diodes
nenozīmīgi aktīvie zudumi (priekšējais spriegums Upr = 0.4V
kas ir par 0,2 V mazāk nekā parastajām diodēm). Šotkija diožu CVC ir stingrs eksponenciāls (15. att.).
Attēls 15-VAC Schottky diode
Sakarā ar to, ka barjeras kapacitāte un virknes aktīvā pretestība šādās diodēs ir attiecīgi mazas, ir maz
un tvertnes uzlādes laiks; tas ļauj izmantot
Šotkija diodes kā ātrgaitas impulsa diodes ( f\u003d 3-15 GHz), piemēram, dažās shēmās kā ātrgaitas logaritmiskos elementos un jaudīgos augstfrekvences taisngriežos, kuros diodes spēj darboties frekvencēs līdz 1 MHz ar Uobr \u003d 50V un Ipr \u003d 10A.
tuneļa diodes ir pusvadītāju ierīces (nav p-n- pāreja), izmantojot Ganna efekts- negatīvas diferenciālās pretestības sekcijas I–V raksturlieluma parādīšanās (16. att.).
Attēls 16-VAC tuneļa diode
Pašreizējā attiecība Maksimālais/ ES piedalos= 5...10. Šī Gunn diožu īpašība tiek izmantota pastiprinātāju, sinusoidālo un relaksācijas svārstību ģeneratoru izstrādē, komutācijas ierīcēs ar frekvencēm no 100 MHz līdz 10 GHz.
Gaismas diodes- Tās ir izstarojošas pusvadītāju ierīces (indikatori), kas paredzētas tiešai pārveidei elektriskā enerģija nesakarīga gaismas starojuma enerģijā.
Gaismas diožu darbības princips ir balstīts uz elektriskās enerģijas pārvēršanu elektromagnētiskajā starojumā, kura spektrs pilnībā vai daļēji atrodas redzamajā zonā, kura viļņu garuma diapazons ir 0,45-0,68 mikroni.
LED struktūra ir r-p- krustojums, kurā, abos savienojuma apgabalos plūstot vairāku miliampēru uz priekšu, notiek ievadīto elektronu un caurumu rekombinācija, bet visefektīvākā ievadīto elektronu pārvēršana gaismas enerģijā notiek bāzē. R- apgabali.
Enerģijas maksimālā vērtība, ko var atbrīvot rekombinācijas laikā, ir vienāda ar noteiktā pusvadītāja joslas spraugu. Pusvadītāju materiāli, kuru joslas sprauga ir mazāka par 1,8 eV, var ierosināt starojumu, kura viļņa garums ir lielāks par 0,7 µm, kas atrodas ārpus redzamās gaismas viļņu garuma diapazona. Tāpēc galvenie pusvadītāju materiāli, ko izmanto sērijveida gaismas diožu ražošanā, ir gallija fosfīds GaP, cietie šķīdumi (GaAsP, GaAlP) un silīcija karbīds (SiC) ar joslas spraugu, kas pārsniedz 2 eV. Nosacīts attēls un spilgtumu raksturīgs AT(Ipr) gaismas_
todioda, kur AT- gaismas spilgtums kandelā, parādīts attēlā. 17.
Attēls 17-VAC LED
Fotodiode ir pusvadītāju ierīce p-n- pāreja,
kuras apgrieztā strāva ir atkarīga no apgaismojuma F(18. att. a).
Attēls 18-V fotodiodes raksturlielums Attēls 19-V diodes raksturlielums
Kad gaismas kvanti tiek absorbēti p-n- pārejā vai blakus esošajos pusvadītāju kristāla apgabalos veidojas jauni lādiņnesēji (elektronu-caurumu pāri), tāpēc izgaismojot palielinās reversā strāva (fotostrāva) caur fotodiodi.
Ar pieaugumu gaismas plūsma F pārejas pretestība samazinās (18. att., b).
Tiek saukti instrumenti, kas paredzēti šīs parādības izmantošanai fotorezistori, un attiecīgi tiek saukti tranzistori un tiristori, kas reaģē uz apstarošanas efektu ar gaismas plūsmu un spēj vienlaicīgi pastiprināt fotostrāvu. fototranzistori un fototiristori.
Diodes opto savienotāji- tās ir ierīces, kas sastāv no optiski savstarpēji savienotiem optoelementu pāra elementiem (vadāma gaismas diode un fotodiode, kas uztver starojumu) un ir paredzētas funkcionālu elektrisku un optisku transformāciju veikšanai.
Uz att. 19, a parādīta diodes optrona ar iekšējo tiešo optisko savienojumu diagramma. Ieejas strāvas maiņa Iin caur LED tiek pavadītas tā mirdzuma spilgtuma izmaiņas un fotodiodes apgaismojuma izmaiņas, kas izraisa fotodiodes pretestības samazināšanos un attiecīgi strāvas palielināšanos Iout caur optrona izvadi (19. att., b).
Svarīga šāda optrona īpašība ir pilnīga ierīces ieejas un izejas elektriskā atsaiste, kas izslēdz elektrisko atgriezenisko saiti no tā izejas uz ieeju.