beso-tahak

i hraje také doba života nosičů – liší se u diod pro různé oblasti použit viz př.2. Zvýšením koncentrace příměsí lze např. u germaniových diod dosáhnout malých závěrných proudů ovšem za cenu podstatného snížení závěrného napětí.
4. a) Na čem a jak závisí závěrný proud polovodičové diody. b) Jaká je souvislost mezi závěrným a saturačním proudem polovodičové diody?
a) Závěrný proud diody je v podstatě určen proudem saturačním. Uplatňuje se však vliv generace, svodových proudů a konečné hodnoty průrazného napětí. Skutečný průběh se tedy přibližuje teoretickému pouze u germaniové diody.
b) V závěrném směru v ideálním případě diodou může protékat jenom saturační proud.
5. a) Jakými parametry se obvykle liší spínací diody od běžných diod se stejným závěrným napětím a maximálním proudem diody IDmax. b) Vysvětlete.
Pro zrychlení rozepnutí jsou do diody zavedeny příměsi (Au) způsobující zrychlení rekombinace. Menší doba života nosičů má však za následek zvýšení saturačního a tím i závěrného proudu (IO ~ tau-1/2)
6. Dioda D1 má koncentraci příměsí ND = 1016cm -3, NA = 1016cm -3, dioda D2 má koncentraci příměsí ND = 1016cm -3 , NA = 1014cm -3. Která z diod bude mít větší průrazné napětí a která větší hodnotu saturačního proudu? Vysvětlete proč.          
Průrazné napětí závisí na šířce přechodu. Ta bude větší u diody s menší koncentrací příměsí.
Saturační proud je nepřímo úměrný koncentraci příměsí – opět bude výrazně větší u diodyD2 s menší koncentrací příměsí v oblasti P.
4. Polovodičová dioda
1.a) Vysvětlete pojem "barierová kapacita diody".
b) Jak se projevuje u reálných součástek? c) Jak závisí její velikost na konstrukci diody a na provozních podmínkách?
a) Je vytvořena dvojvrstvou prostorového náboje v depletiční vrstvě. Převažuje v závěrném směru.
b)Například u spínacích diod způsobuje svody v rozepnutém stavu (parazitní vlastnosti). U tranzistoru může způsobovat opožděné rozepnutí apod.
c)Je závislá na ploše přechodu, koncentraci Na a Nd a na velikosti přiloženého napětí.
2. a) Vysvětlete pojem "difúzní kapacita diody". b) Na čem závisí difúzní kapacita diody. c) Jak se projevuje u reálných součástek?
a) V propustném směru se jedná o difúzi majoritních nosičů. Za přechodem se z nich stávají minoritní, je porušena tepelná rovnováha a musí nastat tepelná rekombinace. Při velkém difúzním proudu však nosiče nestačí zrekombinovat a v okrajových částech přechodu dochází k akumulaci náboje => vzniká kapacita.
b) Difúzní kapacita závisí na proudu diodou a tudíž na přiloženém napětí, na době života nosičů (kompenzace zkrácení doby života rekombinačními centry apod.), a klesá s teplotou 30°C je asi 10%.
c) U spínacích prvků prodlužuje dobu rozepnutí.
3. Vyjmenujte druhy průrazu PN přechodu v závěrném směru a stručně je definujte. Závisí průrazné napětí na teplotě? Jak?
Nedestruktivní
Lavinový – u přechodu širokých málo dotovaných. Elektron získá na své dráze v el. Poli dostatečnou energii k ionizaci atomu krystalové mříže. Vznikne další elektron, který pokračuje dále a vše se opakuje. Při větši teplotě se zvětší rozkmit krystalové mříže a elektrony jsou bržděny – potřebují větší energii.
Tunelový – nastává při velmi malých napětích u úzkých přechodu bohatě dotovaných. Na jedné straně musí být obsazeny en. Hladiny a na druhé volné na stejných en. Úrovních. Může nastat jak v propustném tak i závěrném směru. Se zvětšením teploty se zvětší energie přeskoku a zvýši se pravděpodobnost přeskoku.. Průrazné napětí se s teplotou snižuje. U Si diod s napětím větším než 4,4V má záporný teplotní součinitel.
Destruktivní
Tepelný – protože saturační proud je velmi závislý na teplotě tudíž se zvětší ztráty v závěrném směru. Proudová hustota na přechodu je ovlivněna nečistotami poruchami a rekombinačními centry kde se lokálně zvětšuje proudová hustota může zde dojit k protavení přechodu a jeho zničení.
Povrchový – nastává při napětích nad 1000V. Vlivem nečistot a poruch na povrchu se el. Pole rozloží nerovnoměrně a může dojit k lokálnímu průrazu, který vede k povrchovému průrazu.
Působením nečistot, nebo strukturních poruch se může deformovat průběh elektrického pole na povrchu polovodiče tak, že v určitém místě dojde ke zvýšení proudové hustoty a rozvinutí povrchového průrazu. Tento typ průrazu může nastat především u vysokonapěťových součástek. Při výrobě těchto součástek je tedy nutné použití krystalů s minimálním množstvím poruch. Jejich povrch se ještě "pasivuje" pomocí vrstvy s velmi malou vodivostí (např. amorfní křemík), čímž se dosáhne rovnoměrného rozložení potenciálu na povrchu polovodiče a zamezí se tak nerovnoměrnému rozložení svodových proudů.
4. a) Vysvětlete tunelový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje? c) Jaká je jeho teplotní závislost?
Tunelový – nastává při velmi malých napětích u úzkých přechodu bohatě dotovaných. Na jedné straně musí být obsazeny en. Hladiny a na druhé volné na stejných en. Úrovních. Může nastat jak v propustném tak i závěrném směru. Se zvětšením teploty se zvětší energie přeskoku a zvýši se pravděpodobnost přeskoku.. Průrazné napětí se s teplotou snižuje. U Si diod s napětím větším než 4,4 má záporný teplotní součinitel.
Tunelový průraz se vyskytuje u stabilizačních(zenerka) a referenčních.
5. a) Vysvětlete lavinový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje? c) Jaká je jeho teplotní závislost?
Lavinový – u přechodu širokých málo dotovaných. Elektron získá na své dráze v el. Poli dostatečnou energii k ionizaci atomu krystalové mříže. Vznikne další elektron, který pokračuje dále a vše se opakuje. Při větši teplotě se zvětší rozkmit krystalové mříže a elektrony jsou bržděny – potřebují větší energii.
Lavinová usměrňovací dioda.
6. a) Vysvětlete tepelný průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje
Tepelný – protože saturační proud je velmi závislý na teplotě tudíž se zvětší ztráty v závěrném směru. Proudová hustota na přechodu je ovlivněna nečistotami poruchami a rekombinačními centry kde se lokálně zvětšuje proudová hustota může zde dojit k protavení přechodu a jeho zničení.
Teplený průraz se vyskytuje u všech součástek hlavně u spínacích prvků, které obsahuji rekombinační centra, a nebo nekvalitních pol
7. a)Vysvětlete povrchový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se může vyskytnout?
Povrchový – nastává při napětích nad 1000V. Vlivem nečistot a poruch na povrchu se el. Pole rozloží nerovnoměrně a může dojit k lokálnímu průrazu, který vede k povrchovému průrazu.
Může se hlavně vyskytnout vysokonapěťových součástek.
Působením nečistot, nebo strukturních poruch se může deformovat průběh elektrického pole na povrchu polovodiče tak, že v určitém místě dojde ke zvýšení proudové hustoty a rozvinutí povrchového průrazu. Tento typ průrazu může nastat především u vysokonapěťových součástek. Při výrobě těchto součástek je tedy nutné použití krystalů s minimálním množstvím poruch. Jejich povrch se ještě "pasivuje" pomocí vrstvy s velmi malou vodivostí (např. amorfní křemík), čímž se dosáhne rovnoměrného rozložení potenciálu na povrchu polovodiče a zamezí se tak nerovnoměrnému rozložení svodových proudů.
8. a) Stručně(!) vysvětlete princip fotodiody. b) V jakých režimech může fotodioda pracovat? Vyznačte příslušný pracovní bod do AV charakteristiky fotodiody. Liší se v obou režimech vlastnosti fotodiody? Jak?
a) Pokud nárazem fotonu dojde ke generaci páru elektron díra uvnitř přechodu PN způsobí vnitřní elektrické pole na přechodu (difúzní napětí) pohyb děr do oblasti P a pohyb elektronů do oblasti N. Naprázdno tak na fotodiodě vzniká napětí, úměrné osvětlení, nakrátko protéká proud daný počtem vygenerovaných nosičů. Pokud foton dopadne do oblasti mimo přechod dojde pouze k lokálnímu zvýšení vodivosti příslušné oblasti.
b) Dioda může být zapojena v hradlovém režimu (zdroj elektrické energie) nebo v odporovém režimu (rychlý fotodetektor), charak.
9. V zapojení 5.1 je stabilizátor s diodou 2NZ70, která má následující parametry: UZ = 7V, IZmax = 200mA (bez chlazení), IZmin = 0,1 IZmax. Pro jednoduchost uvažujte rZ = 0. Vstupní napětí je U0 = 50V, deltaU0 = +/- 5V a odpor RS = 200ohmů.
a) Určete maximální a minimální hodnotu zátěže (RZM, RZL) a maximální a minimální hodnotu proudu (IZM, IZL), při kterých bude napětí na zátěži stabilizováno na hodnotu 7V.
b)Určete maximální ztrátový výkon diody
a)Proud IRS  protékající přes odpor RS se rozdělí mezi zátěž a stabilizační diodu.
Malá hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část pro