- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál1)
vlastní vodivost - vzniká fononovou generací (pár elektron - díra)
nevlastní vodivost - způsobená atomovými poruchami krystalové mříže, zejména substitučními poruchami
nevlastní nedegenerovaný polovodič - kladný teplotní součinitel, tedy vodivost klesá, což je způsobeno větším kmitáním atomů kolem rovnovážné polohy,které snižuje pohyblivost nosičů náboje
vlastní polovodič - záporný teplotní součinitel, tedy vodivost roste, což je způsobeno tím, že při větší teplotě je větší pravděpodobnost vzniku fononu.
2)
Vedení proudu v polovodičích se zakládá na dvou příčinách:- elektrické pole způsobuje driftový proud (unašivý efekt)- spád (gradient) koncetrace nosičů dává vznik difúznímu proudu (velká koncentrace -> malá koncentrace)
Driftová vodivost závisí na druhu nosičů - pohyblivost děr je v důsledku „sdílného“ pohybu asi o řád nižší než elektronů, na pravidelnosti krystalové struktury, koncetraci nosičů, intenzitě elektrického pole a teplotě.
Difúzní složka proudu je úměrná gradientu nosičů, takže quation.2 , kde Dn je difúzní konstanta elektronů a Dp děr.
Střední difúzní délka, je 50% délky jakou prodifudují elektrony nebo díry.
Střední volná dráha, je dráha mezi jednotlivými srážkami mezi pohyblivou částicí a krystalovou mřížkou.
3)
Rozhraní mezi dvěma polovodiči různého typu vodivosti nazýváme přechod PN. Vytváří se technologickými postupy v jednom krystalu polovodiče. Dále se uvažuje jen strmý přechod PN(obr 1), kde se typ polovodiče na styčné ploše mění nespojitě. V důsledku gradientu koncentrace pohyblivých nosičů náboje dochází k difůzním tokům elektronů z části N do P a děr z polovodiče typu P do N. Koncentrace nosičů se však nemůže měnit náhle, jako u nepohyblivých příměsových atomů, ale mění se spojitě. V polovodiči N se vytvoří oblast s menší koncentrací elektronů, takže převládá kladný náboj jonizovaných donorů. V části P se vytvoří oblast s menší koncentrací děr, převládá tam náboj ionizovaných akceptorů.(obr 2). Vzniká elektrická dvojvrstva prostorového náboje, která je doprovázena vnitřním elektrickým polem intenzity E. Vnitřní el. pole brání dalšímu difůznímu přechodu elektronů a děr, takže dojde k dynamické rovnováze. Oblast prostorového náboje se nazývá ochuzená vrstva přechodu PN.
4)
EMBED Equation.3
u - přiložené vnější napětí
j - je proudová hustota majoritních nosičů (zde elektronů)
jo- je saturační proudová hustota toku elektronů, závisející na A1
k = 1,38062.10-23 JK-1 = 8,61708.10-5 eVK-1 (Boltzmannova konstanta)
h = 6,62620.10-34 Js = 4,13571.1015 eVs
A1- Richardsonova konstanta, pro níž platí vztah
q = 1,60219.10-19 C
mn= 9,10956.10-31 kg (klidová hmotnost elektronu)
5)
k elektrickému průrazu PN přechodu může dojít dvěma mechanismy
Zenerův jev
Zenerův jev se uplatňuje pouze na velmi tenkých přechodech, příslušné napětí diody je do 6V.
vnitřní emise náboje vyvolaná elektrickým polem
intenzita pole v PN přechodu vzrůstá s rostoucím závěrným napětím (v rozmezí do 6V)
pro tenký přechod může intenzita pole dosáhnot kritické hodnoty 107 V/m
po překročení kritické intenzity dojde k vytrhávání elektronů z valenčního pásu a dále tunelovým jevem dojde k přechodu do pásu vodivostního
zvýšení počtu nositelú nábojů, snížení odporu přechodu
charakteristický je záporný teplotní koeficient
lavinový jev
Lavinový děj je podobný jako Zenerův, ale uplatňuje se na širších přechodech, a tím i na vyšším napětí.
Se zvětšováním závěrného napětí, vzrůstá rychlost minoritních elektronů. Po dosažení určitého kritického napětí je jejich kinetická energie tak velká, že letí elektron ionizuje atom. Počet takto uvolněných elektronů roste geometrickou řadou, aniž by se napětí dále zvyšovalo, jde o lavinovou ionizaci krystalové mřížky. Dochází na širších přechodech PN, kde je velká pravděpodobnost srážky elektronu s atomem během průletu.
pohybující se elektrony mají velkou kinetickou energii (větší než šířka zakáz. pásu), že jsou schopny ionizovat atom
počet uvolněných elektronů roste geometrickou řadou (v rozmezí od 50 V)
dochází k němu na širokých přechodech, kde je velká pravděpodobnost srážky elektronu s atomem
charakteristický je kladný teplotní součinitel
6)
Mechanizmus průrazu má vliv na znaménko teplotního součinitele napětí. Diody se Zenerovým průrazem mají záporný teplotní součinitel, s lavinovým průrazem kladný.
lavinový jev – vyšší teplota -> větší rozkmit atomů mřížky od uzlových poloh -> roste rozptyl elektonů, klesá střední volná dráha -> elektrony a díry musí získat energii pro uskutečnění nárazové ionizace na kratší dráze -> potřeba vyššího urychlovacího napětí -> Ubr roste s rost. teplotou -> kladný teplotní součinitel
Zenerův jev – šířka zakazaného pásu klesá s kles. teplotou
Vzhledem k tomu, že u většiny diod dochází k oběma průrazům, existuje přechodová oblast, kde je teplotní součinitel nulový ( 5 až 6V). Různé znaménko teplotního součinitele lze s výhodou použít ke kompenzaci teplotních změn.
7)
Podle Shockleyova rovnice . Z tohoto vztahu se dají odpozorovat tři druhy závislosti :
a) j je stejné při různých teplotách. Mění se tedy spolu s teplotou napětí. U = f(T) = konst*T
b) U je stejné při různých teplotách. Mění se tedy spolu s teplotou proud.
c) v praxi nejrozšířenější - S teplotou se mění jak proud tak napětí.
8)
Schottkyho dioda využívá přechodu kov-polov. (M-N). Vedení proudu je realizováno pouze majoritními nosiči náboje. V přímém směru menší úbytky napětí než PN. Z N přecházejí do kovu tzv. horké elektrony z vrcholu energ. bariéry, které v kovu ztrácejí přebytek své energie (zpracování signálu s vysokými f). Použití: vvf aplikace (100 Ghz), rychlé spínače, ochranné prvky, součásti IO, ve výkonových usměrňovačích (vysoká účinnost, malé rozměry a hmotnost). Výhody (srovnání s PN): mechanická pevnost, reprodukovatelnost při výrobě, menší šum, vyšší závěrný proud.
9)
Tunelová dioda je speciální prvek, který se vyznačuje záporným diferenciálním odporem. Jedná se o přechod PNA vyrobený ze silně dotovaných polovodičů s velmi tenkou ochuzenou oblastí (10nm). Fermiho hladina se v tomto případě nachází mimo zakázaný pás. V polovodiči N ve vodivostním pásu a v polovodiči P ve valenčním pásu. Pásový model přechodu je na obrázku.
Princip činnosti:
Celkový proud diody je dán součtem tunelového a difúzního proudu. Při malých napětích se uplatňuje pouze tunelový proud. Pásový diagram má v tomto případě tvar podle obrázku b). Volné elektrony z valenčního pásu polovodiče N, které leží pod kvaziFermiho hladinou WFN mohou tunelovat přes přechod na prázdné energetické stavy ve valenčním pásu nad kvazi Fermiho hladinou WFP v polovodiči P, čímž se dostaneme do bodu A na VA charakteristice. Při větších předpětích tunelové diody se kvaziFermiho úroveň WFN posouvá nad úroveň WFP a pravděpodobnost tunelového přechodu volných elektronů z polovodiče N klesá, protože se zmenšuje počet odpovídajících volných stavů v polovodiči P o stejné energii. Celkový proud procházející diodou se zmenšuje(záporný diferenciální odpor. Při dalším zvýšení napětí dochází k posuvu okraje vodivostního pásu v polovodiči N nad okraj valenčního pásu polovodiče P(obrázek c). Tunelový proud zaniká a na VA charakteristice se dostáváme do bodu B. Další vzrůst napětí má za následek vzrůst difúzního proudu a VA charakteristika již odpovídá VA charakteristice obyčejné diody. Ve zpětném směru prochází tunelovou diodou velký proud vlivem tunelování elektronů z valenčního pásu polovodiče P do vodivostního pásu polovodiče N.
10)
Varikap je dioda, která mění svou kapacitu v závislosti na velikosti přiloženého napětí. Podle vztahu:
Cb=KU-n. kde n=0,5 pro strmý přechod PN, n=1/3 pro pozvolný přechod PN.
Pro výrobu se používá zpravidla Si na nižší kmitočty, Ge nebo GaAs pro vysokofrekvenční použití.
Princip je stejný jako obyčejná dioda, avšak v závěrném směru, kde se využívá se projevuje kapacita PN přechodu. Na PN přechodu vzniká ochuzená oblast, doprovázena vnitřním elektrickým polem, jejíž velikost se mění v závislosti na přiloženém napětí, čímž se mění i kapacita diody.
Nevýhodnou je:
nelineární kapacita závislá na kmitočtu
pouze jedna polarita kapacity, protože v opačném směru je dioda vodivá jako běžná dioda.
malé průrazné napětí.
Varikap je tedy kapacitní součástka, jehož kapacita se dá ladit přivedeným pomocným napětím nebo pomalu se měnícím řídícím napětím. Parametry:
průrazné napětí -1V - 30V
kapacity 20-100pF - 2,5-10pF
Varikapy se vyrábějí ve skleněných nebo ve slabých platových pouzdrech.
11)
Struktura - bipolární tranzistor je tvořen emitorovým a kolektorovým přechodem v jednom základním monokrystalickém materiálu. Typ vodivosti báze rozhoduje o typu tranzistoru - PNP nebo NPN.
Fyzikální princip činnosti: u tranzistoru na obrázku teče emitorem propustný proud Ie, složený z injektovaných elektronů do báze Ien a minoritních děr z báze do emitoru Iep. Injekční účinnost (e=Ien/Ie je blízká jedné pokud je báze velmi tenká a podstatně méně dotovaná než emitor. Poměr proudu Icn, který dosáhne kolektor, k proudu Ien určuje bázový součinitel přenosu (=Icn/Ien, který má být opět co nejbližší jedné. Kolektorový proud je tvořen proudem Icn a zbytkovým proudem Icb0, který teče kolektorovým přechodem pólovaným závěrně.
Ic = Icb0 + Icn = Icb0 + (Ien = Icb0 + (e(Ie = Icb0 + (Ie, kde (= Icn/Ie je ss proudový zesilovací činitel tranzistoru v zapojení se společnou bází. hodnota se zde pohybuje v rozmezí 0,95 až 0,999. Výkon na výstupu je v průměru 10 až 100krát větší než na vstupu a tranzistor pracuje jako aktivní prvek. Viz také ot25
12)
Bipolární tranzistor pracuje s nějvětším zesílením pokud je zapojen se společným emitorem. Potom je zesílení rovno (proudové 20 - 400),(napěťové (10 - 100), (výkonové 200 - 2000), též v tomto režimu je nejlépe přízpůsoben.
13)
14)
h
15)
Au=-(h21e/h11e)*(Rc||1/h22e) velké
Rvst=RB||h11e střední
Rvyst=Rc||1/h22e střední
16)
Au=(h21b/h11b)/(RC||1/h22b) velké
Rvst= RE||h11b malý
Rvyst=RC||(1/h22b) velký
17)
Au=(h21e*RE)/(h21e*RE +h11e) off)
Výhody :
nevýkonnové ovládání s podstatně vyšší pracovní frekvencí
lépe zvládají spínání indukční zátěže
Nevýhody:
velký odpor RDS v on (řeší se : moc FET-ů paralelně na jedné křemíkové desce což se projeví na druhé straně => zvýší se vstupní kapacita - nežádoucí proudový impuls
Součásti :
vstupní kapacita CGSVlivem této kapacity (která je u výkonových FET-ů veliká) jsou kladeny vysoké nároky na budící obvod, protože kapacita způsobuje velký proudový impuls.
výstupní admitance y22Tato admitance, resp. její převrácená hodnota - impedance - většinou udávaná jako odpor RDS v Ohmech, má dosti veliký vliv na výkonovou ztrátu ve stavu ON. PD = ID2 RDS
strmost y21 - transkonduktance, převodní vodivosttento parametr jetaké důležitý, protože podle něho víme jak velkou úrovní signálu máme tranzistor budit vůči velikosti výstupního signálu
29) Příklad 2.4 str. 41
30)
Upozornění:
Unipolární tranzistor při nízkých kmitočtech má nulový vstupní proud a nulovou vstupní vodivost. Proto je nesmysl chtít u něj určit hybridní parametry. Nejspíš je v zadání chyba. Určuji proto admitanční. Hybridní charakteristiky by se určovaly stejně jako u bipolárního tranzistoru v otázce 29.
při uDS=0,
31)
Základem je polovodičová destička s nevlastní vodivostí typu N opatřená na obou koncích neusměrňujícími kovovými kontakty, které slouží k přivádění proudu a mají význam emitoru a kolektoru . Do horní i dolní stěny základní destičky je v délce l vytvořena difúzí solně dotovaná vrstva obráceného typu vodivosti (P+) nazvaná hradlo (G-gate). Obě části hradla jsou spolu vodivě spojeny. Hradlo tvoří řídící elektrodu tranzistoru. Prostor mezi částmi hradla se nazývá kanál.
Jsou-li hradlo i kolektor spojeny s emitorem (Uce=Uge=0) vytvoří se v okolí hradla vyprázdněná oblast . Tloušťku vyprázdněné oblasti je možno měnit napětím přiloženém k přechodu. Přiložíme-li tedy mezi hradlo a emitor napětí Uge, tak, aby přechod byl polarizován ve zpětném směru, můžeme obě vyprázdněné oblasti rozšířit, čímž zúžíme vodivou část kanálu a zvětšíme jeho odpor. Přitom přívodem hradla neprochází téměř žádný proud (řádově pA).
Při nulovém nebo velmi malém napětí Uce je vyprázdněná část kolem čáati hradla rovnoměrná a proud při vzrůstu Uce se zvyšuje lineárně. Při dalším zvyšování napětí Uce začíná kladné napětí připojené v místě kolektoru na kanál vodivosti typu N působit jako přepětí HRADLO- KANÁL ve zpětném směru a tím rozšiřovat vyprázdněnou oblast. Toto rozšíření ne největší v blízkosti kolektoru, neboť napětí mezi kanálem a hradlem se v důsledku napěťového úbytku působeného proudem Ic od kolektoru k emitoru zmenšuje. Výsledkem je nerovnoměrné rozložení vyprázdněné oblasti podél hradla.
K úplnému uzavření kanálu nedojte, kanál se pouze v určitém místě zúží na velmi tenkou vrstvičku, která dovoluje průchodu proudu Ic - nasycená oblast. Z tohoto popisu vycházejí VA charakteristiky JFETu.
32)
135-142
33)
Pro malé hodnoty Uds se unipolární tranzistor (JFET) chová jako odpor tímto napětím řízený. Pokud však napětí Uds zvětšíme (> 0,x V) dostaneme se do oblasti nasycení, která je způsobena vyprázdněnou vrstvou (viz obr.) a větší proud už neprojde. Z výstupní VA je vidět, že proud stále trochu roste, což je způsobeno silným el. polem, které vyvolává tunelový jev.
34)
Při malých napětích mezi emitorem a kolektorem (řádově desetiny voltu) se MOSFET chová přibližně jako lineární rezistor, Jehož odpor závisí na napětí Uge. Říkáme, že tranzistor pracuje v odporovém režimu. Voltampérové charakteristiky v o
Vloženo: 23.04.2009
Velikost: 252,96 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu X34ELE - Elektronika
Reference vyučujících předmětu X34ELE - Elektronika
Podobné materiály
- X02FY1 - Fyzika 1 - Vypracované otázky
- X12UEM - Úvod do elektrotechnických materiálů - Vypracované otázky Pilarčíková
- X31EO2 - Elektrické obvody 2 - Vypracované příklady
- X31EO1 - Elektrické obvody 1 - vypracovane otazky z teorie na skusku
- X38EMB - Elektrická měření B - nove varianty skuskovych testov - vypracovane
- X31EO3 - Elektrické obvody 3 - vypracovane otazky z teorie na skusku
- X37CAD - CAD ve sdělovací technice - vypracovane otazky z teorie na zapoctovy test
- X34ESS - Elektronické součástky a struktury - vypracovane otazky z teorie na skusku
- X34ESS - Elektronické součástky a struktury - vypracovane otazky z teorie na skusku
- X38EMB - Elektrická měření B - vypracovane zapoctove meranie varianta A13
- 02F2 - Fyzika 2 - vypracovane otazky z teorie na skusku
- X31EO2 - Elektrické obvody 2 - vypracovane otazky z teorie na skusku
- A3B02FY1 - Fyzika 1 pro KyR - Vypracované otázky na zkoušku
- A1M16JAK - Řízení jakosti - Vypracovane ukoly 1-6 (pro inspiraci)
- X01ALG - Úvod do algebry - Teoreticke otazky
- X31EO1 - Elektrické obvody 1 - Teoretické otázky ke zkoušce
- X31EO1 - Elektrické obvody 1 - Teoretické otázky
- Y16PAP - Právní aspekty podnikání - Otázky ke zkoušce
- 34EL - Elektronika - Řešené otázky
- X02FY1 - Fyzika 1 - Otázky ke zkoušce Bednařík
- X36PJV - Programování v jazyku Java - Odpovedi na otazky
- XD36AVT - Aplikace výpočetní techniky - Zodpovezeny otazky
- X34ESS - Elektronické součástky a struktury - oblubene otazky
Copyright 2024 unium.cz