!!!!:::::!!!!!SKUTEČNÉ OTÁZKY NA BESO!!!!:::::!!!!!

oudy (ale Ubr až 1400V, ICmax = až 300A))
Tyristor: Nemožnost řízeného vypnutí tyristoru; náchylnost na nechtěné sepnutí při zvýšených teplotách; schopnost vést proud jenom jedním směrem. (regulované U se mění skokem)
Triak: při rozepínání velké induktivní zátěže se může stát, že triak zátěž nevypne; nemožnost spínání velkých napětí a proudu kvuly jeho náchylnosti na průraz
● a) Vysvětlete mechanismus lavinového průrazu b) U jakých součástek se vyskytuje? c) Jaká je
jeho teplotní závislost? /(2005)
Lavinový – u přechodů 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 větší teplotě se zvětší rozkmit kristalové mříže a elektrony jsou bržděny – potřebují větší energii. Použití: lavinová usměrňovací dioda.
● a) Vysvětlete pojem "difůzní kapacita diody". b) Na čem závisí difuzní kapacita diody. c) Jak se projevuje u reálných součástek? /(2005)
a) V propustném směru se jedná o difuzi majoritních nosičů. Za přechodem se z nich stáváji minoritní, je porušena tepelná rovnováha a musí nastat tepelná rekombinace. Při velkém difuzním proudu však nosiče nestačí zrekombinovat a v okrajových částech přechodu dochází k akumulaci náboje => vzniká kapacita.
b) Difuzní kapacita závisí na proudu diodou a tudíž na přiloženém napětí, na době života nostiču(kompenzace zkrácení doby života rekombinačními centry apod.), a klesá s teplotou 30°C je asi 10%.
c) U spínacích prvku prodlužuje dobu rozepnutí.
● a) Stručně vysvětlete princip fotodiody b)V jakých režimech může fotodioda pracovat? Vyznačte
příslušný pracovní bod do AV charakteristiky fotodiody. Jak se liší v obou režimech vlastnosti
fotodiody? /(2004, 2005)
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, kladná část osi x) nebo v odporovém režimu (rychlý fotodetektor).
● a) Jaký je konstrukční rozdíl mezi obrazovkou typu TRINITRON a IN LINE b) Jak se liší vlastnosti
obou obrazovek? /(2005)
Liší se uspořádáním elektronových trysek a tvarem masky viz obr.
b) a) v uspořádání trysek, otvorů v masce a luminoforů b) trinitron - celkově lepší vlastnosti (např. ostrost)
● Co je to vlastní (intrinzická) koncentrace nosičů v polovodiči? Uveďte závislost na teplotě a šířce
zakázaného pásu a orientační hodnoty pro Si a Ge při pokojové teplotě. /(2005)
U čistých (nedotovaných) polovodičů jsou za temna elektrony uvolňovány do vodivostního pásu pouze na základě tepelné generace. Ke každému elektronu ve vodivostním pásu přísluší díra v pásu valenčním. Počet elektronů a děr je tedy stejný. Tento počet vztažený na jednotku objemu označujeme jako intrinzická koncentrace - více než exponenciálně roste s teplotou a exponenciálně klesá se šířkou zakázaného pásu.
● Na čem závisí saturační proud diody a jak? /(2005)
Závislost je zřejmá ze Shocklyho rovnice. Nejvýznamněji se projevuje závislost na použitém materiálu (ni2) a koncentraci příměsí. 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.
● a) Načrtněte, jak se změní energetický pásový diagram PN přechodu (Si) při přiložení závěrného
napětí (3 V) b) Jakým směrem působí závěrné a difúzní napětí na PN přechodu? c) Vyznačte do
pásového diagramu velikost difúzního a závěrného napětí. /(2005)
a)
b) Závěrné napětí spolu s difúzním jdou stejným směrem.
c) Jeto v diagramu qU.
Pásový diagram přechodu PN. Po přiložení závěrného napětí se energetický rozdíl mezi pásy zvětší, neboť difúzní a závěrné napětí má stejný směr.
● Vyjmenujte průrazy PN přechodu v závěrném směru a stručně je definujte b) Závisí průrazné napětí na teplotě? Jak? /(2004, 2005)
;Tunelový(Zenerův) - je nedestruktivní, stačí, aby bariéra byla dostatečně tenká a částice se může dostat na druhou stranu. Dva předpoklady: tenká potenciálová vrstva, dostatečné množství elektronů pro tunelování na jedné straně bariéry a na stejné energetické úrovni dostatečné množství volných stavů na druhé straně bariéry. Kritéria pro tunelování: šířka depletiční oblasti je velmi malá a intenzita elektrického pole dosáhne určité hodnoty(Si – Ekrit=1,2-1,4 * 10^8 V*m^-1, Ge - Ekrit=2,2-3*10^7 V*m^-1)
;Lavinový – charakteristický pro vysokoohmový (s malou koncentrací příměsí) PN přechod, který má dostatečně širokou depletiční vrstvu. Při dostatečné intenzitě elektrického pole může dojít k nárazové ionizaci atomů krystalové mříže, tj. generaci párů elektron-díra.
;Tepelný – principem je vznik kladné zpětné vazby. Jestliže množství vzniklého tepla je větší než je množství tepla odváděného, teplota přechodu se začne zvětšovat, vzroste závěrný proud přechodem. Vzniká v přechodech PN s velkými zpětnými proudy. Běžné přechody PN mají natolik malé zpětné proudy, že tepelný průraz je u nich málo pravděpodobný. Může však nastat, je-li zpětný proud nějakým způsobem zvětšen, např. v tranzistorech, nebo v důsledku elektrického průrazu(lavinového, tunelového)
;b) tunelový průraz – průrazné napětí se s teplotou zmenšuje
lavinový průraz – průrazné napětí se s teplotou zvyšuje
● a) Nakreslete úplné schéma jednostupňového zesilovače s bipolárním tranzistorem v zapojení SE
b) Stručně popište postup při volbě pracovního bodu. /(2005)
1. UCE volíme asi 1/2Ucc to umožňuje největší rozkmit signálu – symetrické omezení.
2. Urc ~0,5Ucc
3. Při znalosti Rc Ic určíme IB = Ic/h21
4. Známe-li IB RB =(Ucc - UBE)/IB=(Ucc – 0,6)/IB
● Jak se na vlastnostech kondenzátoru projevuje vliv dielektrika? b) Uveďte alespoň dva příklady.
/(2005)
Kondenzátor se skládá ze dvou vodivých desek (elektrod) oddělených dielektrikem. Na každou z desek se přivádí elektrické náboje opačné polarity, které se vzájemně přitahují elektrickou silou. Dielektrikum mezi deskami nedovolí, aby se částice s nábojem dostaly do kontaktu, a tím došlo k neutralizaci, jinak vybití elektrických nábojů. Přitom dielektrikum svou polarizací zmenšuje sílu elektrického pole nábojů na deskách a umožňuje tak umístění většího množství náboje.
● a) Nakreslete strukturu tyristoru a její náhradní schéma b) Jakými způsoby je
možné převést tyristor z blokujícího do sepnutého stavu? c) Nakreslete spínací charakteristiku
tyristoru pro dvě různé teploty. /(2004, 2005, 2006)
a)
b) Přivedením napětí UB0 => kritická konstanta, dojde k ionizaci krystalové mřížky => sepnutý stav. Přivedením malého proudu na G, pak stačí k udržení i malý anodový proud (přídržný).
- zvyseni blokovaciho napeti nad hodnotu U(BO) - svetelnym zarenim nezadouci zpusoby: - sepnuti zvysenou teplotou - sepnuti strmosti narustu blokovaciho napeti
c)

● Stručně vysvětlete rozdíl volby pracovního bodu zesilovače a spínače s bipolárním tranzistorem v
zapojení SE b) Nakreslete příklady obou zapojení. /(2004)
U zesilovače musí být pracovní bod nastaven s ohledem na maximální rozkmit signálu. Nastavení pracovní bodu ovlivňuje parametry NLO, zesílení, šum zesilovače, atd. U spínače jsou pouze dva stavy: Sepnuto - tranzistor je obvykle v saturaci, obvodem prochází proud, který je určen odporem (popř.impedancí) zátěže. Rozepnuto - tranzistor je v závěrném režimu, obvodem prochází pouze zbytkový proud, jehož velikost je závislá na teplotě, zapojení obvodu báze, polaritě řídícího napětí v obvodu báze a na napětí UCE ve stavu rozepnuto.
b)
1. Jako zesilovač signálu - na bazi se přivádí malý řídící proud, kterým se ovládá velký proud v kolektorovém obvodu - zapojení
2. Jako spínač - neprochází-li proud bazí, je tranzistor zavřený a funguje jako rozepnutý spínač. Při průchodu určitého proudu bazí se tranzistor otevírá a funguje jako sepnutý spínač.
● Dioda D1 má koncentraci příměsí ND = 1016cm-3, NA = 1016cm-3, dioda D2 má koncentraci
příměsí ND = 1016cm-3, NA=1014cm-3
;
a),b)Která z diod bude mít větší průrazné napětí a která větší hodnotu saturačního proudu a proč? /(2004)
Průrazné napětí závisí na šířce přechodu. Ta bude větší u diody s menší koncentrací příměsí. (D2)
Saturační proud je nepřímo úměrný koncentraci příměsí – opět bude výrazně větší u diody D2 s menší koncentrací příměsí v oblasti P.
Uveďte alespoň 4 parametry přechodu, které se podle teorie budou u těchto diod odlišovat-
Uveďte, u které diody bude příslušný parametr větší a krátce zdůvodněte. /(2006)

● Dvě křemíkové diody se liší pouze plochou PN přechodu. Dioda D1 má plochu přechodu dvakrát
větší, než dioda D2. V jakém poměru budou jejich diferenciální odpory, jestliže na obou diodách
bude přiloženo stejné napětí v propustném směru. Stručně vysvětlete. /(2006i)
Proudová hustota na přechodu je ovlivněna použitým materiálem, technologií přechodu a jeho plochou – zahrnujeme do konstany I0, označované jako saturační proud. Při daném napětí lze proud přechodem vyjádřit pomocí Shockleyho rovnice ID = I0 [exp (UD/UT)-1] (str. 61-64). Diodou D1 s dvojnásobnou plochou bude při stejném napětí protékat dvojnásobný proud oproti diodě D2, neboť I01=2*I02. Výraz pro diferenciální odpor (rd= UT / ID ) získáme derivací závislosti UD = f (ID) podle ID . Diferenciální odpor bude tedy u diody D1 poloviční oproti diodě D2.
● a) Vysvětlete princip epitaxně-planární technologie b) Uveďte alespoň dvě její výhody. /(2006)
;
a) Na základní destičku polovodiče o dostatečné vodivosti s koncentrací N+ se nechá narůst se stejnou krystalografickou strukturou polovodič o požadované koncentraci N a tloušťce d a do této sestavy se potom vytvoří přechod PN. (fotolit