Vypracované Otázky - podtrhané otázky ze zkoušek

íměsí. Výzmamnou roli hraje také doba života nosičů – liší se u diod pro různé oblasi 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) Závěrný proud diody je v podstatě určen proudem saturačním5. 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) viz str.62-63. 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 dioda1.a) Vysvětlete pojem "barierová kapacita diody". je to jedna z typů kapacit, kterou vytváří PN přechod v polovodičové struktuře. Je tvořena dvojvrstvou prostorového náboje depletiční vrstvě. Převažuje v závěrném směru.b) Jak se projevuje u reálných součástek?Používáme ji u napěťově řízených kapacitorů (varikapy). Je nežádoucí u spínačů (ve stavu rozepnuto co nejvyšší závěrné napětí). c) Jak závisí její velikost na konstrukci diody a na provozních podmínkách?Závisí na: ploše přechodu, konc. Na a Nd, na velikosti přiloženého napětí2. a) Vysvětlete pojem "difuzní kapacita diody". Převažuje v propustném směru. Je způsobena změnou akumulovaného náboje minoritních nosičů injikovaných do kvazineutrální oblasti diody při změně napětíb) Na čem závisí difuzní kapacita diody.Na akumulovaném náboji v N oblasti.3. Vyjmenujte druhy průrazu PN přechodu v závěrném směru a stručně je definujte. Závisí průrazné napětí na teplotě? Jak?Nedestruktivní (lavinový, tunelový), Destruktivní (tepelný, povrchový)4. a) Vysvětlete tunelový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje? c) Jaká je jeho teplotní závislost?Vzniká přeskokem elektronů pře energetickou bariéru do místa se stejnou energií. Teplotní závislost: nad 4.4 V je kladná; pod 4.4 je záporná a kolem 5 V je min. Průrazné napětí se s rostou teplotou změnšuje.5. a) Vysvětlete lavinový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje? c) Jaká je jeho teplotní závislost?elektron se v oblasti přechodu mnohonásobně sráží s atomy krystalové mřížky. Pokud získá dostatečnou energii k ionizační srážce, vznikne pár elektron-díra. Nový elektron opět může způsobit ionizaci, atd. Při zvyšující se teplotě se zvyšuje průrazné napětí.6. a) Vysvětlete tepelný průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se vyskytuje? Při zvýšení teploty se zvětší závěrný proud, tepelná ztráta se zvýší a zvýší se i teplota součástky. Tak se opět zvýší saturační proud, atd., až v některém místě přechodu dojde k přetavení. Vzniká v tranzistorech7. a)Vysvětlete povrchový průraz přechodu PN. b) U jakých součástek se může vyskytnout?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. 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.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 diodya)Proud IRS protékající přes odpor RS se rozdělí mezi zátěž a stabilizační diodu.Malá hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část proudu IRS protéká do zátěže. Aby ještě byla zaručena stabilizační schopnost diody nesmí proud diody poklesnout pod IZmin. . Proud IRS je v tomto případě nutné určit při minimálním vstupním napětí: IRS = (U0 - deltaU0 - UZ) / RS = (50 - 5 - 7) / 200 = 190 mA. Diodou musí protékat minimálně IZmin.= 20 mA. Maximální proud zátěží je proto: IRMAX = 190 – 20 = 170 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj UZ = URZ = 7V. Nejmenší možná hodnota zatěžovacího odporu je potom RZM = URZ / IRMAX = 7 V / 170 mA = 41,2 ohmů.Velká hodnota zatěžovacího odporu: Převážná část proudu IRS protéká do diody. Povolený ztrátový výkon diody je určen maximálním povoleným proudem diody IZmax a nesmí být překročen. Proud IRS je v tomto případě nutné určit při maximálním vstupním napětí: IRS = (U0 + deltaU0 - UZ) / RS = (50 + 5 - 7) / 200 = 240 mA. Diodou musí protékat maximálně IZmax = 200mA . Minimální proud zátěží je proto: IRMIN = 240 – 200 = 40 mA. Na zátěži je přitom stejné napětí jako diodě , tj UZ = URZ = 7V. Největší možná hodnota zatěžovacího odporu je proto RZM = URZ / IRMIN = 7 V / 40 mA = 175 ohmů. b) Z proudu diodou při U0 = (50 + 5)V při minimální zátěži RZL : IZmax = 200mA UZ = 7V ; PZ = UZ . IZmax = 7 V . 200 mA = 1,4 W.5. Bipolární tranzistor1. 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). 2. Dva zcela shodné tranzistory se liší pouze šířkou báze – T1 má šířku báze dvakrát větší. Který z nich bude mít větší proudový zesilovací činitel beta? Stručně vysvětlete proč. Velmi tenká báze je základní podmínkou správné funkce tranzistorové struktury, tranzistor s větší šířkou báze (T1) bude mít podstatně menší proudový zesilovací činitel beta, popř. alfa. 3. a) Stručně vysvětlete Earlyho jev. b) Jak je definováno Earlyho napětí? c) Jak pomocí Earlyho napětí určíme výstupní odpor tranzistoru? a) Při zvýšení napětí UCE dojde k rozšíření přechodu BC a tím i ke zmenšení efektivní šířky báze. Důsledkem je zvětšení proudového zesilovacího činitele tranzistoru (vějířové rozevření výstupních charakteristik) při zvýšení UCE. Earlyho jev je výrazný především u tranzistorů s malým závěrným napětím (viz př.4). b) Se zvyšujícím se napětím Uce (a zároveň závěrným napětím Ucb) vzrůstá proud ic. Proložíme-li charakteristikami přímky, protnou se při napětí Ue.c) Rvyst=h22e||Rc, kde h22e=(Uc+Ue)/Ib výstup. odpor tr. h22e=(Uc+UE)/IB 4. Dva jinak shodné tranzistory se liší koncentrací příměsí v kolektoru - T2 má menší koncentraci příměsí než T1. Jak se budou lišit jejich výstupní VA charakteristiky? Tranzistor s menší koncentraci příměsí v kolektoru (T2) bude mít větší závěrné napětí, přechod BC bude rozšířen