Semestrálka vypracování

1. a) Co jsou polovodiče nevlastní. b) Proč je používáme. c) Jakým způsobem se vyrábějí?
a) Nevlastní polovodiče vznikají zavedením příměsí pětimocných (N) nebo trojmocných (P) atomů do struktury polovodiče. Pětimocné atomy elektrony snadno uvolňují, trojmocné je snadno vážou, takže za běžných teplot je koncentrace takto vzniklých nosičů určena koncentraci příměsí a je v poměrně velkém rozsahu teplot na teplotě nezávislá (viz skripta, str. 39 - 40 ).
b) Interakcí oblastí P a N vzniká polovodičový přechod, který je základním prvkem většiny elektronických součástek.
c) Klasická technologie zavádění příměsí je difúze (pohyb častíc vyvolaný tepelným alebo koncentračným gradientom), modernější iontová implantace a depozice z plynné fáze.
2. a) Vysvětlete pojem doba života nosičů. Jakých hodnot nabývá u běžných polovodičů? b) Jak ovlivňuje struktura polovodiče její velikost? c) Které parametry polovodičové diody a bipolárního tranzistoru doba života ovlivňuje?
Je to střední doba existence nosičů od generace do okamžiku rekombinace. U běžných polovodičů nabývá hodnoty kolem 10-6 s , u velmi čistých krystalů 10-3 s.
b) U polovodičů se strukturními poruchami nebo úmyslně zavedenými rekombinačními centry může klesnout až k 10-9 s.
c) U polovodičové diody ovlivňuje rychlost rozepnutí (odstranění náboje akumulovaného v kvazineutrálních oblastech přechodu) a velikost závěrného proud (viz.př.5.). U bipolárního tranzistoru je důležitá rekombinace v bázi – při zavedení rekombinačních center se zrychluje rozepnutí ovšem za cenu podstatného zmenšení proudového zesilovacího činitele a zvětšení zbytkových proudů tranzistoru.
3. a) Jak určíme dynamický odpor emitoru bipolárního tranzistoru? b) Jaká je jeho souvislost se vstupním odporem v zapojení SE?
Pro dynamický odpor editoru můžeme odvodit výraz rE=kT/qiE, platný na nízkých kmitočtech, kde se neuplatňuje vliv kapacit, a za podmínek malé injekce (prechod nosičov cez zakázane pásmo, vstrekovanie, vháňanie). Při pokojové teplote je rE=26 mV/iE. Dynamický odpor emitoru je tedy nepřímo úměrný stejnosmernému proudu iE emitoru.
4. Uveďte nejdůležitější podmínky pro optimální činnost struktury bipolárního tranzistoru.
Šířka báze - mnohem menší než střední difúzní délka nosičů (podmínka tranzistorového jevu). Nosiče injekované z emitoru jsou pak zachyceny přechodem BC. Koncentrace příměsí v emitoru - mnohem větší než v bázi (emitorový proud je tvořen převážně nosiči z emitoru). Kontakt báze - co nejdále od přechodu (zachycení co nejmenšího množství nosičů z emitoru). Plocha kolektoru - co největší (účinné odsávání nosičů přechodem BC v závěrném směru).
5. Uveďte alespoň jednu nevýhodu při spínání těmito součástkami:
a) bipolární tranzistor velký budiaci prúd
b) tranzistor FETkapacita na hradle, pretoze je izolované
c) tranzistor IGBTvelké spínacie napatie aj pre malé prudy, treba zapínaci aj vypínací prud
d) tyristortreba vhodny impulz, kt. ma dostatocnu energiu na vzopnutie
e) triak
6. 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 kristalové mříže a elektrony jsou bržděny – potřebují větší energii.
Lavinová usměrňovací dioda.
7. a) Vysvětlete pojem "difuzní kapacita diody". b) Na čem závisí