На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


реферат Полупроводниковый pn-переход

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 25.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 4. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


1. Полупроводниковый  pn переход и его  свойства

      Если в полупроводниковом кристалле  контактируют области с разным  типом проводимости (p- и n-типа), то между ними также возникает потенциальный барьер, так называемый электронно-дырочный переход или pn-переход. Рассмотрим как он появляется и каковы его физические свойства. При возникновении контакта двух полупроводников, в одном из которых высока концентрация дырок (p-тип), а в другом - свободных электронов (n-тип) вследствие теплового движения начинается диффузия основных носителей заряда из "родного" полупроводника в соседний, где концентрация таких частиц во много раз меньше. Дырки переходят из p-полупроводника в n-полупроводник, электроны - из n- в p-полупроводник. В результате диффузии электронов из n-области в дырочную и дырок из p-области в электронную на границе между этими областями образуется двойной слой разноименных зарядов, и, следовательно, контактная разность потенциалов, которая в случае pn-перехода выше, чем на контакте “металл-полупроводник” и составляет 0,4...0,8В. При прямом смещении, когда положительный потенциал подан на p-область, дырки устремляются навстречу электронам, которые, преодолевая пониженный потенциальный барьер в области pn-перехода попадают в p-область. При этом происходит рекомбинация электронов и дырок. Вследствие этого "чужие" носители заряда не проникают глубь полупроводников, погибая в области pn-перехода.
    
    Вольт-амперная характеристика pn-перехода
    Для pn-перехода прямая ветвь ВАХ pn-перехода такая же, как и в предыдущем случае. В области малых напряжений энергия электрического поля затрачивается в основном на компенсацию контактного электрического поля и понижение потенциального барьера. Поскольку при этом лишь малая часть носителей заряда обладает энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, то сопротивление контакта еще велико, ток через контакт незначительный и соответствующий этой ситуации участок 0A прямой ветви ВАХ имеет слабый наклон. При дальнейшем увеличении напряжения энергия носителей оказывается достаточной для преодоления потенциального барьера и ток резко возрастает (участок AB на ВАХ). Для одного и того же полупроводникового материала основное отличие ВАХ контакта "металл-полупроводник" и pn-перехода заключается в том, что высота потенциального барьера pn-перехода обычно больше, чем у барьера Шоттки и точке А соответствует большее напряжение. При обратном смещении pn-перехода основные носители заряда оттягиваются от pn-перехода, высота потенциального барьера для них повышается (см. рис.), поэтому основные носители заряда не участвуют в создании электрического тока. Ток образуется неосновными носителями, концентрация которых гораздо меньше. Поэтому ток, протекающий при обратном смещении, гораздо меньше тока при прямом смещении.

2. Полупроводникые  диоды, их свойства  и область применения.

      Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами.
    К полупроводниковым веществам относятся  вещества, которые при комнатной температуре имеют удельное сопротивление ? больше, чем проводники .
    Силовые полупроводниковые вентили (диоды) используются в мощных выпрямительных устройствах, рассчитанных на токи от нескольких десятков до нескольких сотен  ампер.
    В основу полупроводниковых диодов положен p-n переход, расположенный на границе  раздела двух полупроводников с  различными типами проводимости (электронной  n и дырочной p), электрическое сопротивление которого зависит от величины и полярности подведенного к нему напряжения.
    В качестве исходного материала для  изготовления p-n перехода используют тонкие пластины из монокристалла германия и кремния с электронной проводимостью. Методами сплавления или диффузии создается  двухслойная структура полупроводников.
    В областях полупроводников, примыкающих  к электронно-дырочному переходу, возникает различная концентрация электронов и дырок, что и обуславливает  одностороннюю проводимость перехода.
    Силовые полупроводниковые диоды в настоящее  время изготавливаются преимущественно  из кремния, так как они могут  работать при более высоких температурах, имеют меньшую стоимость и  характеризуются более высоким  пробивным напряжением и меньшим  обратным током, по сравнению с германиевыми полупроводниковыми диодами, которые применяются  главным образом для выпрямительных установок, когда необходимо обеспечить минимальное значение падения напряжения в проводящем прямом направлении. Величина этого напряжения для германиевых диодов обычно не превышает 0,4-0,5 В, для кремниевых полупроводниковых диодов оно составляет 0,7-1,0 В. В выпрямительных установках иногда применяются селеновые и меднозакисные полупроводниковые диоды, которые дешевле германиевых и кремниевых, однако имеют невысокие эксплуатационные характеристики, что существенно ограничивает область их применения.
    Основными характеристиками силовых полупроводниковых  диодов являются: номинальный прямой ток (среднее значение тока) Iном; максимально допустимый прямой ток Im; номинальное падение напряжения ?Uном  на диоде, соответствующее номинальному прямому току вентиля; допустимое обратное напряжение Uобр.ном; обратный ток вентиля Iобр при Uобр.m и температуре +20 ?С.

3. Принцип действия  транзистора

    
    
    Упрощенная  схема поперечного разреза биполярного NPN транзистора
    Биполярный  транзистор состоит из трех различным  образом легированных полупроводниковых зон: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер ? n-полупроводник, база ? p-полупроводник, коллектор ? n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база, поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (невозможно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате абсолютно аналогичный исходному биполярный транзистор).
    В активном режиме работы транзистор включён  так, что его эмиттерный переход  смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в  обратном направлении. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент ?, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = ? Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента ? 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен ? = ? / (1 ? ?) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

4. Схема с общей базой:

    
    В схеме с общей базой входной цепью является цепь эмиттера, а выходной - цепь коллектора. Схема ОБ наиболее проста для анализа, поскольку в ней каждое из внешних напряжений прикладывается к конкретному переходу: напряжение uЭБ прикладывается к эмиттерному переходу, а напряжение uКБ - к коллекторному. Следует заметить, что падениями напряжений на областях эмиттера, базы и коллектора можно в первом приближении пренебречь, поскольку сопротивления этих областей значительно меньше сопротивлений переходов. Нетрудно убедиться, что приведенные на рисунке полярности напряжений (uЭБ<0; uКБ>0) обеспечивают открытое состояние эмиттерного перехода и закрытое состояние коллекторного перехода, что соответствует активному режиму работы транзистора.
    Такая схема включения не дает значительного  усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется  она не так часто, как схема  ОЭ.
    Коэффициент усиления по току каскада ОБ всегда несколько меньше единицы:
    
    т.к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера

5. Коэффициент усиления по напряжению определяется формулой:

    
    6. Коэффициент усиления по мощности kp=ki · ku. Поскольку , то .

7. Схема с общим эмиттером (ОЭ)

    
    Каскад  с общим эмиттером обладает высоким усилением по напряжению и току. К недостаткам данной схемы включения можно отнести невысокое входное сопротивление каскада. К преимуществам - высокий коэффициент усиления.
    Рассмотрим  работу каскада подробнее: при подаче на базу входного напряжения - входной  ток протекает через переход "база-эмиттер" транзистора, что вызывает открывание транзистора и, в следствии этого, увеличение коллекторного тока. В  цепи эмиттера транзистора протекает  ток, равный сумме тока базы и тока коллектора. На резисторе в цепи коллектора, при прохождении через  него тока, возникает некоторое напряжение, величиной значительно превышающей  входное. Таким образом происходит усиление транзистора по напряжению. Так как ток и напряжение в  цепи - величины взаимосвязанные, аналогично происходит и усиление входного тока. 
    Коэффициент усиления по току ki – это отношение амплитуд (или действующих значений) выходного и входного переменного тока, т. е. переменных составляющих токов коллектора и базы:
     .
    8. Коэффициент усиления каскада по напряжению
    равен отношению амплитудных или действующих  значений выходного и входного переменного  напряжения. Входным является переменное напряжение база - эмиттер Uб-э, а выходным - переменное напряжение на резисторе нагрузки UR, что соответствует напряжению между коллектором и эмиттером Uк-э:
    
    9. Коэффициент усиления каскада по мощности kp представляет собой отношение выходной мощности к входной. Каждая из этих мощностей определяется половиной произведения амплитуд соответствующих токов и напряжений:
    
    
    поэтому

10. Схема с общим коллектором (ОК)

      

    Схема с общим коллектором обладает высоким входным и низким выходным сопротивлениями. Коэффициент усиления по напряжению этой схемы всегда меньше 1. Данная схема используется для согласования каскадов, либо в случае использования источника входного сигнала с высоким входным сопротивлением. В качестве такого источника можно привести, например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон. . Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. 

    Коэффициент усиления по току каскада ОК определяется по формуле:
    
    и имеет почти такое значение, как  и в схеме ОЭ.
    Отношение – есть коэффициент усиления по току для схемы ОЭ.
    11. Коэффициент усиления по напряжению близок к единице, причем всегда меньше ее:
    
    12. Коэффициент усиления по мощности .

13. Однополупериодный выпрямитель принцип работы

    Выпрямитель - это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в однонаправленное пульсирующее. Именно однонаправленное пульсирующее и назвать его постоянным немного некорректно. Существует и несколько иное определение: выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности. Наиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной ВАХ полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.