Шпаргалка по электротехнике и электронике

По структуре видно, что с увеличением обратного напряжения барьерная емкость уменьшается. Диффузионная емкость значительно ниже барьерной и очень слабо зависит от напряжения, поэтому в электронике применяется барьерная емкость.

15. Пробой pn перхода.

Пробой  - значительное уменьшение сопротивления преходя  при обратном смещении сопровождается возрастанием обратного тока.

Виды: тунельный, лавинный и тепловой.

Туннельный происходит в следствии развития туннельного эффекта.

Туннельный эффект — прохождение электрона через потенциальный барьер ВЗ одного ПП в ВЗ другого.

Туннельный эффект можно создать если напряжение электрического поля возрастет на столько, что возможен переход электронов из ЗП одного ПП в ЗП другого Е = 10^5 В/см

Туннельный пробой обратим.

Лавинный — ударной  ионизацией когда напряжение электрического поля при обратном смещении достигает  больших значений, при этом не основные носители заряда ускоряются на столько, что при соударении с атомом ионизируют их. Величина тока ограничена внешним сопротивлением. Обратим.

Тепловой — возникает  если от pn перехода необеспечен должный теплоотвод тепла. Необратим. Возникает в результате разогрева pn перехода, когда кол-во тепла в переходе больше отводимого.

16. Устройство: принцип действия и ВАХ полупроводникового диода.

Диод — ПП с одним pn переходом и 2-мя выводами.

Диоды: Точечные (импульсные и СВЧ  — диоды); плоскостные (выпрямительные, стабилитроны, варикапы, туннельные, светодиоды, фотодиоды, Шоттки, магнитодиода); управляемые (тиристоры, динисторы, оптоэлектронная диодная пара).

17. Классификация и система обозначения Диодов

Диоды:

1. Точечные:
1. импульсные
2. СВЧ — диоды);
2. плоскостные (выпрямительные , стабилитроны , варикапы , тунельные, светодиоды , фотодиоды, Шоттки );
3. управляемые (тиристоры, динисторы , оптоэлектронная диодная пара ).

Выпрямительные —  используются для выпрямления переменного  тока.

Импульсные — используются для работы в импульсных цепях  отличаются малой емкостью перехода.

Туннельные — используют туннельный эффект.

18. Устройство, принцип действия и ВАХ стабилитрона.

Стабилитрон (диод Зенера) — ПП диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

• Лавинный пробой p-n перехода
• Тунельный пробой p-n перехода

Несмотря на схожие результаты действия, эти механизмы различны, хотя и присутствуют в любом стабилитроне совместно, но преобладает только один из них. У стабилитронов до напряжения 5,6 вольт преобладает туннельный пробой с отрицательным температурным коэффициентом, выше 5,6 вольт доминирующим становится лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом. При напряжении, равном 5,6 вольт, оба эффекта уравновешиваются, поэтому выбор такого напряжения является оптимальным решением для устройств с широким температурным диапазоном применения.

Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей  заряда. Поэтому в стабилитроне инжекционные явления, связанные с накоплением  и рассасыванием носителей заряда при переходе из области пробоя в область запирания и обратно, практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей.

19. Классификация и система обозначения стабилитронов.

Стабилитрон (диод Зенера) — ПП диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания.

Виды стабилитронов:

• прецизионные — обладают повышенной стабильностью напряжения стабилизации, для них вводятся дополнительные нормы на временную нестабильность напряжения и температурный коэффициент напряжения (например: 2С191, КС211, КС520);
• двусторонние — обеспечивают стабилизацию и ограничение двухполярных напряжений, для них дополнительно нормируется абсолютное значение несимметричности напряжения стабилизации (например: 2С170А, 2С182А);

• быстродействующие — имеют сниженное значение барьерной емкости (десятки пФ) и малую длительность переходных процессов (единицы нс), что позволяет стабилизировать и ограничивать кратковременные импульсы напряжения (например: 2С175Е, КС182Е, 2С211Е).

20. Биполярный транзистор: устройство, принцип действия.

Транзистор — прибор содержащий 2 и более перехода имеющий  не менее 3 выводов и пригоден к  усилению, генерации, и преобразованию электрических сигналов.

Среднюю область называют базой т.к в ней расположены все внедрения.

Принцип действия

В структуре кристалла  при указанной полярности системы  происходит инжекция дырок в области Б и встречное движение электронов в области Э.

дырки проникающие в базу диффузируют в эту область и достигают второго pn перехода который смещен обратно, при этом большинство дырок не успевает рекомбинировать и попадают в область К.

Электроны которые равны количеству дырок уходят создавая I''б (ток справа ветки цепи).

Относительное число  не основных для базы носителей заряда достигших коллекторного перехода характеризует коэф переноса.

полученное выражение  является основной физической характеристикой процессов в структуре транзистора.

21. Типы транзисторов: устройство, принцип действия.

Транзистор — прибор, содержащий 2 и более перехода имеющий не менее 3 выводов и пригоден к усилению, генерации, и преобразованию электрических сигналов.

Типы:

1. p-n-p структура

обозначение

2. n-p-n структура (нарисовать) обозначение.

22. Схемы включения транзисторов.

Один и тот же транзистор может обеспечивать в зависимости  от способа включения описывает  совершенно разные схемы.

Транзисторы p-n-p:

с общей базой

 с общим эммитером

Эта схема еще называется эммитерным повторителем

с общим коллектором

Транзистор n-p-n: нарисовать схемы.

23. Основные соотношения для токов в структуре

В структуре кристалла  при указанной полярности системы  происходит инжекция дырок в области Б и встречное движение электронов в области Э.

дырки проникающие в базу диффузируют в эту область и достигают второго pn перехода который смещен обратно, при этом большинство дырок не успевает рекомбинировать и попадают в область К.

Электроны, которые равны количеству дырок, уходят, создавая I''б (ток справа ветки цепи).

Относительное число  не основных для базы носителей заряда достигших коллекторного перехода характеризует коэф переноса.

alpha – коэффициент переноса

полученное выражение  является основной физической характеристикой процессов в структуре транзистора.

24. Математическая модель транзистора.

 Используются идеальные элементы

В схеме замещения alpha_i — коэф передачи тока при инверсном включении; alpha_N — нормальное включение.

Используя эквивалентную схему можем записать систему характеризующую эту схему

Токи через pn переход можно записать через так называемые токи насыщения

При этом оказывается, что  токи насыщения можно выразить через  обратные токи одного перехода.

Учитывая это условие  можно получить систему выражений  для тока эммитера, коллектора и  базы. Эта система уравнений получила называние Эберса-Молла.

25. Уравнения Эберса-Молла

 Используются идеальные элементы

В схеме замещения alpha_i — коэф передачи тока при инверсном включении; alpha_N — нормальное включение.

Используя эквивалентную  схему можем записать систему  характеризующую эту схему

Токи через pn переход можно записать через так называемые токи насыщения

При этом оказывается, что  токи насыщения можно выразить через  обратные токи одного перехода.

Учитывая это условие  можно получить систему выражений  для тока эммитера, коллектора и базы. Эта система уравнений получила называние Эберса-Молла.

26. Эквивалентная схема транзистора для постоянного тока ОБ: основные соотношения и характеристики

Входная характеристика

Выходная характеристика

27. Эквивалентная схема транзистора для постоянного тока ОЭ: основные соотношения и характеристики

Входная характеристика

Выходная характеристика

28. Базовые характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме ОБ.

Такая схема включения не дает значительного усиления но обладает хорошими частотными и температурными свойствами

Коэффициент усиления по току схемы  ОБ всегда немного меньше единицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного  меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается alpha и определяется:

при U_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше  транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между  входным и выходным напряжением  отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

29. Выходные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме ОБ.

Такая схема включения не дает значительного  усиления но обладает хорошими частотными и температурными свойствами

Коэффициент усиления по току схемы  ОБ всегда немного меньше единицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного  меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается alpha и определяется:

при U_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем  лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное  сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый  сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема  ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.