Обозначения полупроводниковых диодов

Состоят из пяти элементов.

1.Буква или цифра, указывающая, на основе какого полупроводникового материала выполнен диод (Г(1) – германий, К(2) – кремний, А(3) – арсенид галлия).

2.Буква, обозначающая подкласс диода (Д – выпрямительные, импульсные, универсальные, В – варикапы, И – тунельные и обращенные диоды, С – стабилитроны, А – сверхвысокочастотные).

3.Цифра, определяющая назначение диода (101-399 – выпрямительные, 401-499 – универсальные, 501-599 – импульсные).

4.Цифры, определяющие порядковый номер разработки.

5. Буква, показывающая деление технологического типа на параметрические группы (например, по температуре или макимальному напряжению).

В последние годы заметен быстрый прогресс улучшения характеристик быстровосстанавливающихся диодов на базе кремния. Текущее состояние и возможности быстровосстанавливающихся диодов (БВД) определяют "канавочные" (траншейные — trench) структуры, ячеистые pin-диоды Шотки, технологии облучения для уменьшения времени жизни и регулирования эффективности эмиттера. Предельное блокирующее напряжение для БВД составляет 6,5 кВ, в ближайшее время ожидается появление БВД на 8 кВ.

Силовые диоды из карбида кремния (SiC) только выходят на рынок, но могут стать доминирующими для высокочастотных (и высокотемпературных) применений, если будут решены проблемы получения исходного материала. В настоящее время на рынке есть SiC диоды (Шотки) на напряжения до 1200 В и токи до 20 А. В ближайшее время ожидается промышленное производство SiC-БВД на 2500 В / 100 А, а к концу десятилетия — 5 кВ / 200 А. К концу десятилетия возможно также появление БВД на основе GaN и алмазных плёнок.

Транзисторы

Транзистором называется полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрических сигналов. Многообразие конструкций транзисторов отражено на блок-схеме рис. 3.16.

Униполярные (полевые) транзисторы

К разряду униполярных относят транзисторы, принцип действия которых основан на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током в униполярных транзисторах осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Вследствие этого униполярные транзисторы называют полевыми.

По способу создания канала различают полевые транзисторы с p-n-переходом, встроенным каналом и индуцированным каналом.

Полевые транзисторы с p-n-переходом

Модель полевого транзистора с p-n-переходом показана на рис. 3.17, а. В приведенной конструкции канал протекания тока представляет собой слой полупроводника n-типа, заключенный между двумя p-n-переходами. Электрод, от которого начинают движение носители заряда (в данном случае электроны) называют истоком, а электрод, к которому они движутся, - стоком. Полупроводниковые слои р-типа, образующие с n-слоем два p-n-перехода, созданы с более высокой концентрацией примеси, чем n-слой. Оба р-слоя электрически связаны между собой и имеют внешний электрод, называемый затвором. Подобную же конструкцию имеют и полевые транзисторы с каналом p-типа. Условные обозначения полевых транзисторов с каналами n- и p-типа приведены на рис. 3.17, б, в.

Полярность внешних напряжений, подводимых к транзистору, показана на рис. 3.17, а. Управляющее (входное) напряжение U_зи подается между затвором и истоком. Напряжение U_зи является обратным для обоих p-n-переходов. В выходную цепь, в которую входит канал транзистора, включается напряжение U_си, положительным полюсом к стоку.

Управляющие свойства транзистора объясняются тем, что при изменении напряжения U_зи изменяется ширина его p-n-переходов, представляющих собой участки полупроводника, обедненные носителями заряда. Поскольку р-слой имеет большую концентрацию примеси, чем n-слой, изменение ширины p-n-переходов происходит в основном за счет более высокоомного n-слоя (эффект модуляции ширины базы). Тем самым изменяются сечение токопроводящего канала и его проводимость, т.е. выходной ток I_с прибора.

Особенностью полевого транзистора является влияние на проводимость канала как управляющего напряжения U_зи, так и напряжения U_си. Влияние подводимых напряжений на проводимость канала иллюстрирует рис. 3.18.

Если внешнее напряжение приложено только к входной цепи транзистора (рис. 3.18, а), то проводимость канала изменяется только за счет изменения его сечения на одинаковую величину по всей длине канала. Но выходной ток I_с = 0, поскольку U_си = 0.

Если внешнее напряжение приложено только между стоком и истоком (U_си > 0, U_зи = 0, рис. 3.18, б), то через канал протекает ток I_с, в результате чего создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. В силу этого потенциалы точек канала будут неодинаковыми по его длине, возрастая в направлении стока от нуля до U_си. В связи с этим обратное напряжение, приложенное к p-n-переходам, возрастает и p-n-переходы расширяются в направлении стока. При некотором напряжении U_си происходит сужение канала, при котором границы обоих p-n-переходов смыкаются (рис. 3.18, б) и сопротивление канала становится высоким.

На рис. 3.18, в показано результирующее влияние на канал обоих напряжений U_си и U_зи. Канал показан для случая смыкания p-n-переходов. Для полевых транзисторов представляют интерес два вида вольт-амперных характеристик: стоковые и стоко-затворные.

Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с p-n-переходом и каналом n-типа показаны на рис. 3.19, а. Они отражают зависимость тока стока от напряжения сток-исток при фиксированном напряжении затвор-исток .

Отличительной особенностью стоковых характеристик полевых транзисторов является практически линейная зависимость на начальном участке характеристики (участок 0-а на характеристике, соответствующей U_зи = 0). При дальнейшем увеличении напряжения U_си крутизна увеличения тока уменьшается (участок а-б) из-за сужения токопроводящего канала. При переходе из области I в область II (пунктирная кривая на рис. 3.19, а) сечение токопроводящего канала уменьшается до минимума в результате смыкания обоих p-n-переходов. Дальнейшее увеличение напряжения U_си не должно приводить к увеличению тока, так как одновременно с ростом напряжения U_си будет увеличиваться сопротивление канала (наступает так называемый режим насыщения). Некоторое увеличение тока I_c объясняется наличием различного рода утечек и влиянием сильного электрического поля в p-n-переходах, прилегающих к каналу.

Участок III резкого увеличения тока I_с характеризуется лавинным пробоем области p-n-переходов вблизи стока по цепи сток-затвор (начало в точке в).

Стоко-затворная характеристика полевого транзистора показывает зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при фиксированном напряжении сток-исток . Примерный вид этой характеристики показан на рис. 3.19, б. Максимального значения ток стока достигает при U_зи = 0. Напряжение затвор-исток, при котором ток стока становится равным нулю, называют напряжением отсечки затвор-исток U_{зи отс}.

Другой параметр полевого транзистора, напрямую связанный со стоко-затворной характеристикой, - это крутизна характеристики

,(мА/В),

которая отражает связь выходного тока (тока стока) полевого транзистора с входным напряжением (напряжением затвор-исток).

Крутизна характеристики S – это усилительный параметр полевого транзистора.

Внутреннее (выходное) сопротивление полевого транзистора

характеризует наклон стоковой (выходной) характеристики на участке II (см. рис. 3.19, а).

Входное сопротивление r_вх= dU_зи/dI_з определяется сопротивлением p-n-переходов, смещенных в обратном направлении. Величина входного сопротивления имеет порядок (10⁸-10⁹) Ом, поэтому входной ток I_з в статическом режиме можно считать равным нулю.

К основным параметрам полевого транзистора также относятся:

- максимальный ток стока I_c _max;

- максимальное напряжение стока U_си_max_;

- межэлектродные емкости затвор-исток С_зи, затвор-сток С_зс и сток-исток С_си.

Маломощные полевые транзисторы с p-n-переходом выпускают на токи I_c _max до 50 мА и напряжения U_си_max до 50 В. Типичные значения параметров таких транзисторов:

U_{зи отс} = (0,8-10) В,

r_i = (0,02=0,5) кОм,

S = (0,3-7) мА/В,

r_вх = (10⁸-10⁹) Ом,

С_зи = С_си = (6-20) пФ,

С_зс = (2-8) пФ.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 683; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!