Барьерная ёмкость p-n перехода

 

       Барьерная ёмкость возникает в p-n переходе в обратном включении из-за накопления по обе стороны от ОПЗ электронов и дырок.

 

 

       Барьерная ёмкость p-n перехода определяется по формуле ёмкости конденсатора:

 

C_pn = ee₀S_pn / d_опз

 

       где  e – относительная диэлектрическая проницаемость кремния;

                   e₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума (8,85×10^-12 Ф/м);

                   S_pn – площадь p-n перехода, м²;

                   d_опз – ширина ОПЗ, м.

 

       Вольт-фарадная характеристика p-n перехода:

 

 

       Из-за барьерной ёмкости на высокой частоте сопротивление p-n перехода в обратном включении уменьшается, что ухудшает его выпрямляющие свойства.

Переходы Шоттки

 

       Переход Шоттки – это контакт на границе между металлом и полупроводником.

 

       Различают выпрямляющие и невыпрямляющие переходы Шоттки. Выпрямляющие контакты проводят ток только в одном направлении, невыпрямляющие – в обоих.

 

       Тип контакта зависит от работы выхода электронов и металла A_м и работы выхода электронов из акцепторного полупроводника A_p или донорного A_n.

 

Переход Шоттки с акцепторным полупроводником

           

       Если A_м < A_p, то для выхода электронов из металла необходимо затратить меньшую работу, чем для их выхода из акцепторного полупроводника. Электроны покидают металл, попадают в p-область, рекомбинируют с дырками, создаётся ОПЗ.

           

 

       Контакт получается выпрямляющим. Чтобы его открыть, необходимо на p-область подать "+", а на металл – "-".

 

       Если A_м > A_p, то электроны металл не покидают, ОПЗ не возникает. Контакт получается невыпрямляющим.

 

Переход Шоттки с донорным полупроводником

           

       Если A_n < A_м, то для выхода электронов из полупроводника необходимо затратить меньшую работу, чем для их выхода из металла. Электроны перемещаются из полупроводника в металл. На их месте остаются дырки, с которыми рекомбинируют оставшиеся электроны. Создаётся ОПЗ.

           

 

       Контакт получается выпрямляющим. Чтобы его открыть, необходимо на n-область подать "-", а на металл – "+".

 

       Если A_n > A_м, то электроны покидают металл, но дырок в металле не образуется (так как в металлах нет кристаллической решётки). ОПЗ не возникает. Контакт получается невыпрямляющим.

 

       Невыпрямляющие контакты должны получаться при присоединении металлических выводов к полупроводникам.

 

       Выпрямляющие контакты применяют в диодах Шоттки. Они отличаются большим быстродействием, так как в переходах Шоттки переходят только электроны, но не дырки.

Диоды

 

       Полупроводниковый диод – это электропреобразовательный прибор, имеющий один p-n переход и два вывода – анод и катод.

 

       Условное графическое обозначение (УГО) и внутренняя структура:

 

 

Классификация диодов

 

       По назначению: выпрямительные, стабилитроны, варикапы, туннельные диоды, обращённые диоды, сверхвысокочасотные, светодиоды, фотодиоды, оптопары и другие.

 

       По конструкции:

       - точечные – площадь p-n перехода в которых намного меньше толщины ОПЗ (являются маломощными, работают на высоких частотах);

       - плоскостные – площадь p-n перехода в которых намного меньше толщины ОПЗ (имеют среднюю и большую мощность, работают на низких чстотах).

 

       По технологии изготовления:

       - сплавные – изготавливают сплавлением акцепторного и донорного полупроводников (имеют резкий p-n переход, работают на низких частотах);

       - диффузионные – изготавливают легированием (внедрением) атомов примеси одного типа в полупроводник другого типа (имеют плавный p-n переход);

       - эпитаксиальные – изготавливают эпитаксиальным наращиванием одного типа полупроводника на другой (имеют резкий p-n переход).

Маркировка диодов

 

       Пример маркировки: КД522А.

 

       - К – материал диода:

                   - Г или 1 – германий или его соединение;

                   - К или 2 – кремний или его соединение;

                   - А или 3 – соединение галлия;

                   - И или 4 – соединение индия.

       - Д5 – класс и подкласс диода:

                   - Д – выпрямительный диод;

                   - С – стабилитрон;

                   - В – варикап;

                   - И1, И2, И3 – туннельный диод;

                   - И4 – обращённый диод;

                   - А – сверхвысокочастотный диод;

                   - Л – светодиод;

                   - О – оптопара;

                   - Ц – выпрямительный столб или блок.

       - 22 – номер конструкторской разработки;

       - А – группа по параметрам.

Выпрямительный диод

 

       УГО выпрямительного диода:

 

 

       Принцип работы выпрямительного диода основан на односторонней проводимости p-n перехода.

 

       Подвидом выпрямительных диодов являются импульсные диоды.

 

       ВАХ выпрямительного диода:

 

 

       Основные параметры выпрямительных диодов:

 

       1) статические

       - U_пр при I_пр – прямое напряжение при заданном прямом токе;

       - I_обр при U_обр – обратный ток при заданном обратном напряжении;

 

       2) динамические

       - I_прср при U_прср – средний прямой ток при заданном среднем прямом напряжении;

       - I_выпрср при U_выпрср – средний выпрямленный ток при заданном среднем выпрямленном напряжении;

       - I_обрср при U_обрср – средний обратный ток при заданном среднем обратном напряжении;

       - r_диф = DU / DI – дифференциальное сопротивление.

           

       3) предельно-допустимые:

       - I_прmax – максимальный допустимый прямой ток;

       - U_обрmax – максимальное допустимое обратное напряжение;

       - P_max – максимальная допустимая мощность рассеивания.

 

       Выпрямительный диод предназначен для пропускания тока только в одном направлении.

 

       Выпрямительные диоды используются в однополупериодных и двухполупериодных выпрямителях.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: