Проводимость полупроводников с точки зрения зонной теории

Атом представляет собой электрическую систему, состоящую из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Электроны уединенного атома, находясь в поле ядра, могут иметь только определенный – дискретный – набор энергий, или, как говорят, могут находиться на определенных уровнях.

При этом, согласно принципу Паули, на одном энергетическом уровне одновременно не может быть более двух электронов.

При объединении атомов в молекулы и кристаллы за счет взаимодействия с соседними атомами и электрическим полем кристаллической решетки отдельные энергетические уровни атомов расщепляются на близко расположенных уровней. Эти наборы разрешенных уровней образуют зоны, разделенные зонами запрещенных значений энергии.

Электроны внешних оболочек (валентные электроны), отвечающие за электропроводимость, заполняют верхнюю разрешенную зону, которую называют валентной, и зону проводимости, которая либо частично заполнена электронами, либо свободна от них.

В зависимости от степени заполнения зон электронами и ширины запрещенной зоны все вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики (рис. 1).

Твердое тело является проводником электрического тока, если самая верхняя зона, содержащая электроны, заполнена частично, т. е. в ней имеются вакантные уровни, или если валентная зона перекрывается зоной проводимости, образуя «гибридную» зону (рис. 1, а, б). Различие между диэлектриками и проводниками определяется шириной запрещенных зон (рис. 1, в, г).

Характерной особенностью чистых полупроводников является то, что при температуре Т = 0 К они ведут себя как диэлектрики: их валентная зона полностью заполнена электронами, а следующая зона разрешенных уровней энергий полностью свободна.

С повышением температуры у полупроводников растет число электронов, которые вследствие теплового возбуждения переходят в зону проводимости, чего не наблюдается у диэлектриков.

Электропроводность вещества по зонной теории определяется возможностью перехода электрона на свободный энергетический уровень под действием внешнего электрического поля.

Рис. 1. Деление твердых тел на: а, б – проводник;

в – диэлектрик; г – полупроводник без примеси.

Температура Т = 0 К. 1 – заполненная или валентная зона;

2 – запрещенная зона; 3 – зона проводимости

Следовательно, для возникновения электропроводности необходимо наличие электронов в зоне проводимости или наличие вакантных мест в валентной зоне.

В полупроводниках без примесей при температурах Т > 0 К каждый электрон, перешедший в зону проводимости, оставляет на своем месте в валентной зоне дырку (рис. 2, а), которая может заполняться электронами валентной зоны, то есть участвовать в электропроводности.

При комнатных температурах распределение электронов по энергетическим уровням соответствует статистике Больцмана, поэтому концентрация электронов в зоне проводимости, аследовательно и концентрация дырок в валентной зоне определяется выражением

, (2.1)

где – концентрация электронов вблизи потолка валентной зоны; – ширина запрещенной зоны.

Используя (2.1), можно определить собственную электропроводимость полупроводника

, (2.2)

где – заряд электрона; , – подвижности электронов и дырок соответственно.

При наличии в полупроводнике примесей его зонная структура изменяется. Так, примесь с валентностью большей, чем у основного полупроводника – донорная или n-типа примесь, соответствует появлению дополнительного уровня с одним или двумя электронами вблизи дна зоны проводимости (рис. 2, б).

Если валентность примеси меньше валентности основного полупроводника – акцепторная или p-типа примесь, то появляется свободный уровень вблизи потолка валентной зоны (рис. 2, в). В отличие от собственной электропроводимости , примесные проводимости и
обеспечиваются носителями одного знака (электронами или дырками) (рис. 2, б, в).

Рис. 2. Схемы энергетических уровней полупроводников: а – без примесей,

– ширина запрещенной зоны; б – с донорной примесью,

– энергетическое расстояние от донорного уровня до дна

зоны проводимости; в – с акцепторной примесью,

– энергетическое расстояние от потолка

заполненной зоны до акцепторного уровня

Концентрация примесных электронов в зоне проводимости и, соответственно, донорная электропроводимость могут быть определены соотношениями

, (2.3)

, (2.4)

где – концентрация электронов донорной примеси; – энергетическое расстояние от донорного уровня до дна зоны проводимости. Аналогичные соотношения определяют концентрациюпримесных дырок в валентной зоне и акцепторную проводимость . В общем случае электропроводимость полупроводников определяется собственной и примесными , проводимостями.

Дата добавления: 2015-08-18 ; просмотров: 1545 | Нарушение авторских прав

Зонная теория позволила с единой точки зрения истолковать существование металлов, диэлектриков и полупроводников, объясняя различие в их электрических свойствах, во-первых, неодинаковым заселением электронами разрешенных зон, и во-вторых, шириной запрещенных зон.

Рассматривая заполнение электронами разрешенных зон необходимо использовать два правила: 1) Электроны стремятся занять самые низкие энергетические уровни. 2) Принцип Паули: на одном энергетическом уровне не может быть более двух электронов. Эти электроны должны иметь разные спины.

Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне определяется заполнением соответствующего атомного уровня. Если уровень атома полностью заполнен, то и зона полностью заполнена. Из незанятых уровней образуются свободные зоны, из частично заполненных – частично заполненные зоны. В общем случае можно говорить о валентной зоне, которая полностью заполнена и образовалась из энергетических уровней внутренних электронов свободных атомов и о зоне проводимости (свободной зоне), которая либо частично заполнена, либо свободна и образована из энергетических уровней внешних коллективизированных электронов изолированных атомов (рис.2).

Это означает, что возможны только внутризонные переходы, так как междузонные переходы имеют много большую энергию. Необходимым условием электрической проводимости является наличие в разрешенной зоне свободных энергетических уровней на которые электрическое поле сторонних сил могло бы перевести электроны. В зависимости от степени заполнения зон электронами и ширины запрещенной зоны возможны три случая, изображенных на рис.3.

3а). Зона проводимости заполнена лишь частично., то есть в ней имеются вакантные уровни. В этом случае электроны, получив сколь угодно малую энергетическую добавку ( от поля или теплового движения) переходят на более высокий энергетический уровень той же зоны, то есть они участвуют в проводимости. Такой переход возможен, так как 1 К = 10 -4 эВ, что много больше расстояния между уровнями равному 10 -22 эВ. Таким образом, если в твердом теле имеется зона, лишь частично заполненная электронами, то это тело всегда будет проводником электрического тока. Именно это свойственно металлам.

3б). Возможно также такое перераспределение электронов между зонами, возникающими из уровней различных атомов, которое привело к тому, что вместо двух частично заполненных зон кристалла окажется одна целиком заполненная (валентная) зона и одна свободная зона (зона проводимости). Твердые тела, у которых энергетический спектр электронных состояний состоит только из валентной зоны и зоны проводимости, являются диэлектриками или полупроводниками в зависимости от ширины запрещенной зоны. Если ширина запрещенной зоны кристалла порядка нескольких электрон –вольт, то тепловое движение не может перебросить электроны из валентной зоны в зону проводимости и кристалл является диэлектриком, оставаясь им при всех реальных температурах.

3в). Если запрещенная зона достаточно узка ( эВ), то переход электронов из валентной зоны в зону проводимости может быть осуществлен сравнительно легко путем теплового возбуждения, либо за счет внешнего источника, способного передать электронам энергию , и кристалл является полупроводником.

Различие между металлами и диэлектриками с точки зрения зонной теории состоит в том, что при 0 К в зоне проводимости металлов имеются электроны, а в зоне проводимости диэлектриков они отсутствуют. Различие же между диэлектриками и полупроводниками определяется шириной запрещенных зон: для диэлектриков она довольно широка (например для NaCl =6 эВ), а для полупроводников достаточно узка (для германия =0,72 эВ). При температурах близких к 0 К полупроводники ведут себя как диэлектрики, то есть переброс электронов в зону проводимости не происходит.

Сущность зонной теории проводимости заключается в следующем:

1). При объединении атомов в кристалл твердого тела возникают энергетические зоны.

2). Ширина запрещенных зон и характер заполнения электронами разрешенных зон обуславливают электрические свойства твердого тела – оно может быть или металлом, или полупроводником, или диэлектриком.

Лекция 16
Электропроводность полупроводников. Термоэлектрические явления.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 7657 — | 7305 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Полупроводники с точки зрения зонной теории.

Полупроводниками называется большое число веществ, удельное сопротивление которых изменяется в широком интервале от 10 -5 до 10 8 Ом×м и очень быстро, по экспотенциальному закону, уменьшается с повышением температуры. С точки зрения зонной теории кристаллические полупроводники относятся к типу твердых тел, у которых валентная зона отделена от пустой зоны проводимости сравнительно узким интервалом энергии DW, меньшим, чем у диэлектрических кристаллов. Переход электрона из валентной зоны полупроводника в зону проводимости означает, что ковалентные связи в атомах кристалла полупроводника нарушаются. Какой–либо из валентных электронов одного из атомов в решетке покидает свое место. В оставленном им месте возникает избыток положительного заряда–положительная дырка. С точки зрения зонной теории это означает, что в валентной зоне кристалла появляется вакантный энергетический уровень. Положительная дырка ведет себя так же, как положительный заряд, равный по величине заряду электрона. На освобожденное электроном место может переместиться другой электрон, а это равносильно перемещению дырки– она появится в новом месте, откуда ушел электрон. Во внешнем электрическом поле электроны во всей массе движутся в сторону, противоположную направлению напряженности электростатического поля. Положительные дырки перемещаются в направлении напряженности поля, т.е. в ту сторону, куда под действием электрического поля перемещался бы положительный заряд.

Проводники и диэлектрики.

Различия в электрических свойствах твердых тел объясняется в зонной теории различным заполнением электронами разрешенных энергетических зон и шириной запрещенной зоны. Эти два фактора определяют отнесение данного твердого тела к проводникам или диэлектрикам. Необходимым условием, для того, чтобы твердое тело могло быть проводником, является наличие свободных энергетических уровней, на которые электрическое поле сторонних сил могло бы перенести свои электроны. Зона, электроны которой участвуют в создании тока проводимости, называется зоной проводимости. В проводниках под действием электрического поля, создаваемого источником электрической энергии, валентные электроны увеличивают свою энергию и переходят на более высокие свободные энергетические уровни в зоне проводимости. При этом они приходят в упорядоченное движение и по кристаллу идет ток. В твердых диэлектриках энергетические зоны не перекрываются, и зона, объединяющая энергетические уровни валентных электронов атомов или ионов целиком заполнена электронами. Зона, целиком заполненная электронами, называется валентной. Пустые зоны являются зонами проводимости.

Сила Ампера.

Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводники с токами, перемещенные в жто поле, называется силой Ампера. Закон Ампера: элементарная сила dF, действующая на малый элемент длины dl проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника dl на магнитную индукцию B: dF=I[dl B]. dl–вектор с модулем dl, направленный в ту же сторону, что и вектор плотности тока в проводнике. Сила Ампера F, дейтсвующая в магнитном поле на проводник с током конечной длины, F=∫I[dl B], где интегрирование происходит по всей длине проводника.

P- n переход.

Область соприкосновения двух полупроводников с различными n- и p- типами проводимости называется электронно–дырочным переходом (p-n переходом). Соприкосновение двух таких полупроводников в результате перемещения электронов и дырок через поверхность раздела приводит к образованию двойного электрического слоя. Электроны из n-проводника переходят в p-проводник, а дырки перемещаются в противоположном направлении. Двойной слой, толщиной ℓ создает контактное электрическое поле с напряженностью E_пр и некоторой разностью потенциалов на границах слоя. Это поле препятствует дальнейшему встречному движению электронов и дырок. При определенной толщине p-n перехода наступает состояние равновесия, соответствующее выравниванию уровней Ферми в обоих полупроводниках, и образуется равновесный контактный слой, являющийся запирающим слоем, обладающим повышенным сопротивлением по сравнению с сопротивлением остальных объемов полупроводников.

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы

Металлы, проводники и диэлектрики в зонной теории

Читайте также:

1. Актуальные аспекты синергийной теории и практики
2. Альтернативные теории международной торговли
3. Базовые теории и концепции международного менеджмента
4. В психологической теории и практике.
5. В теории и практике обучения
6. В теории права выделяют также следующие основные типы правового
7. Важным компонентом взаимодействия являются его материальные носители (проводники), без которых невозможно значимое (социальное) взаимодействие.
8. ВВЕДЕНИЕ. Вопросы теории культуры.
9. ВВЕДЕНИЕ. Вопросы теории культуры.
10. Вопрос 2. Основы электронной теории дисперсии света. Формула дисперсии
11. Вопрос. Западные теории денег.
12. Деятельностный подход в теории личности

Более детальное представление о свойствах твердых тел и в частности об электропроводности металлов дает зонная тео­рия, — часть квантовой механики. Важное место в зонной те­ории принадлежит принципу запрета Паули, который не до­пускает возможности существования в пределах одного крис­талла более двух электронов с одинаковой энергией. Такие элек­троны находятся в одинаковых состояниях, и им соответствует одинаковый набор квантовых чисел кроме спинового. (Спино­вые квантовые числа имеют противоположные знаки.) Рассмот­рим качественное содержание теории. Главным выводом зон­ной теории является утверждение о том, что электроны в от­дельном атоме могут иметь лишь некоторые определенные значения энергии — разрешенные дискретные уровни энер­гии. Все остальные значения энергии оказываются запрещен­ными. А соответствующие им интервалы энергий — запрещен­ными зонами.

При рассмотрении отдельных изолированных атомов зап­рет Паули относится к электронам одного атома — в каждом из атомов могут быть только два электрона, находящихся в одинаковых состояниях. При объединении N атомов в крис­талл происходит их взаимодействие друг с другом и запрет Паули распространя­ется на все разрешенные значения энер­гии. В результате это­го каждый энергети­ческий уровень атома расщепляется на N новых, близко распо­ложенных энергети­ческих уровней 1,3и5,изображенных на рисунке.

При этом на каждом энергетическом уровне может находиться максимум два электрона с противоположными спинами, ми­нимум — ноль. Таким образом, в кристалле образуются поло­сы 1, 3 и 5 близко расположенных энергетических уровней. Они называются зонами разрешенных значений энергий. Со­седние уровни в зоне разделяет энергия по­рядка 10 22 эВ.

Разрешенные энер­гетические зоны разде­лены полосами 2 и 4 ,соответ­ствующими таким зна­чениям энергии, кото­рые электроны не мо­гут иметь.

Эти полосы ,названные зонами запрещенных значений энергии, изображены на рисунке

Ширина запрещенных зон соизмерима с шириной разрешенных зон энергии. С уве­личением энергии ширина разрешенных зон возрастает, а ширина запрещенных энергетических зон убывает и может стать даже равной нулю. Разрешенные энергетические зоны в твердом теле могут быть по-разному заполнены электронами. Возможны случаи, когда они полностью свобод­ны или заполнены. Возможны также переходы электронов внутри зоны и из одной зоны в другую. Для перехода электро­на из нижней зоны в соседнюю верхнюю необходимо сообщить электрону энергию, не меньшую, чем ширина запрещенной зоны. Для внутризонных переходов электрона достаточно, например, энергии электрического поля 10 -4 —10 -8 эВ. При подводе теплоты электронам может быть сообщена раз­личная энергия, достаточная для внутри- или меж­зонных переходов. Понятия про­водника, диэлектрика и полупровод­ника в зонной тео­рии объясняется различным запол­нением электрона­ми разрешенных зон и шириной запрещенных зон.

Верхнюю из полностью за­нятых электронами зон разрешенных значений энергии называют валентной . Следующую за ней разрешенную зону называют зоной проводимости. Она может быть полно­стью свободной от электронов (рис. а, в) или частично занятой ими (рис. б).

Случай, когда зона проводимости полностью свободна от электронов, отвечает представлению о полупроводниках и ди­электриках. Конкретный тип твердого тела определяется ши­риной запрещенной зоны W между валентной зоной и зоной проводимости.

Если ширина запрещенной зоны кристалла составляет не­сколько электрон-вольт, то энергии теплового движения ва­лентных электронов недостаточно для их перевода из валент­ной зоны в зону проводимости. Твердое тело является диэлек­триком.

Если же запрещенная зона узка и составляет W ≤ 1 эВ, то для перевода валентных электронов в зону проводимости дос­таточно их теплового возбуждения за счет внешнего источни­ка. Твердое тело является полупроводником.

Второй случай характерен для проводников электрическо­го тока и теплоты. Однако твердое тело — проводник и в дру­гом случае, когда валентная зона перекрывается зоной прово­димости (Be, Cd, Mg, Zn). Это приводит к частичному заполнению валентными электронами области перекрытия зон. По существу такая гибридная зона является зоной проводимости.

Итак, металлы отличаются от диэлектриков с точки зре­ния зонной теории тем, что уже при О К в зоне проводимости у металлов есть электроны, а у диэлектриков они отсутствуют. Диэлектрики же отличаются от полупроводников шириной запрещенных зон. Для диэлектриков она широка. Например, для NaCсоставляет W = 6 эВ. Для полупроводников — узка. Например, для германия W = 0,72 эВ. При 0 К полупроводники не содержат свободных электронов и ведут себя, как диэлектри­ки. Однако в отличие от диэлектриков у полупроводников с повышением температуры возникает проводимость, зависящая от ширины запрещенной зоны.

Проводникам соответствует удельное электрическое сопро­тивление порядка 10 -5 , диэлектрикам — 10 8 Ом-м. Большое число веществ, удельное сопротивление которых изменяется в интервале 10 -5 —10 8 Ом-м, называют полупроводниками.Важ­нейшими полупроводниками являются германий, кремний, теллур, селен и др.

1. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость

Различают собственные и примесные полупроводники. Хи­мически чистые полупроводники называют собственными, а их электропроводность — собственной проводимостью. Собствен­ными полупроводниками являются Ge, Se, химические соеди­нения JnSb, GaAs, CdS и др. На внешней оболочке атомов гер­мания и кремния находятся четыре валентных электрона, ко­торые ковалентно связаны с валентными электронами соседних атомов (рис.a).

Очевидно, что в химически чистых крис­таллах таких полупроводников отсутствуют свободные валент­ные электроны. При подводе к германию энергии в количестве не меньше, чем ширина W запрещенной зоны, происходят нарушение ковалентной связи в атомах кристалла и переход электронов из валентной зоны в зону проводимости (рис б и следующий рисунок).

Величину W называют энергией активации собственной проводимости. Проводимость собственных по­лупроводников, обусловленную электронами, на­зывают электрон­ной проводимосью или проводимостью п-типа (от лат. negative — отрицательный).

Нарушение ковалентной связи в атомах кристалла полу­проводника при переходе электрона из валентной зоны в зону проводимости означает, что в оставленном им месте воз­никает избыток положи­тельного заряда, получив­ший название дырки. По­ложительная дырка, явля­ясь положительным зарядом, по величине рав­на заряду электрона. С по­зиций зонной теории это означает, что в валентной зоне крис­талла появился вакантный энергетический уровень.

Во внешнем энергетическом поле на вакансию — освободившееся от электрона место, дырку — перемещается элект­рон с соседнего уровня, а дырка появится в том месте, откуда ушел электрон и т.д. Движение электронов прово­димости и дырок в полупроводнике при отсутствии электри­ческого поля является хаотическим. При наличии внешнего электрического поля электроны проводимости движутся про­тив поля, а дырки по направлению поля. Электропроводность собственных полупроводников, обусловленная перемещением квазичастиц — дырок, называют дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positive — положительный).

Таким образом, в собственных полупроводниках имеет место двойной механизм проводимости — электронный и дырочный. Число электронов в зоне проводимости равно числу дырок в валентной зоне. А следовательно, равны и концентрации электро­нов проводимости п_е и дырок п_р. Последние быстро возрастают с повышением температуры по закону

п_е =п _р с ехр(-W/(2kT)), м -3 ,

где с — постоянная, зависящая от температуры и динамической (эффективной) массы квазичастицы (электрона прово­димости и дырки), участвующей в электропроводности. Удельная электропроводность полупроводников также растет с повышением температуры γ = γ_оехр(- W/(2kT)), (Ом-м) -1 , а удельное сопротивление полупроводников резко уменьшается = _о ехр(W/(2kT)), Омм, где γ_о и _о — индивидуальные постоян­ные полупроводника. Подобной зависимостью у и р от темпе­ратуры полупроводники существенно отличаются от металлов. В полупроводниках наряду с процессом генерации электро­нов проводимости и дырок идет одновременно и обратный про­цесс рекомбинации. Потерявшие часть своей энергии электро­ны проводимости захватываются дырками. Скорость рекомби­нации и скорость образования, электронов проводимости и дырок одинаковы.

В германии при комнатной температуре одна пара носите­лей заряда приходится примерно на 10 9 атомов.

Полупроводники имеют высокое удельное сопротивление и
его резко выраженную зависимость от температуры. Это по­
зволило использовать полупроводники в термометрах, назы­ваемых термисторами. Они имеют малые размеры и чрезвы­чайно высокую чувствительность — термистор реагирует даже на изменение освещенности. Может быть использован для из­мерения температуры очень малых объектов. Создан (1997 г.)стабильный высокотемпературный термистор до 1000 °С для
измерения температуры продуктов сгорания. Это полупровод­никовая керамика, нелинейно меняющая электросопротивле­ние с температурой. Термистор может быть использован в си­ловых установках самолетов. . —

Идеально чистых полупроводников в природе нет. Нали­чие даже небольшой примеси в полупроводнике оказывает значительное влияние на его проводимость. Например, введе­ние в кремний примерно 0,001% бора увеличивает его элект­ропроводность в 1000 раз. Электропроводность полупроводни­ков, обусловленную примесями, называют примесной прово­димостью, а полупроводник — примесным. Примесями явля­ются атомы или ионы посторонних элементов, различные дефекты и искажения кристаллической решетки. Некоторые примеси обогащают полупроводник свободными электронами, обеспечивая ему в электрическом поле электронную проводи­мость. Примеси, являющиеся источником электронов, назы­вают донорами, а полупроводники — электронными или полу­проводниками п-типа. Таким образом, электронная примесная проводимость возникает в полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу больше валентности основ­ных атомов. Например, при замещении в решетке германияодного четырехвалентного атома Ge пятивалентным атомом мышьяка один электрон атома примеси не может образовать ковалентную связь с атомами германия и ока­зывается лишним (см.рисунок).

При тепловых колебаниях решетки он способен оторваться от атома и стать свободным. Образование сво­бодного электрона не нарушает ковалентной связи атомов. Избыточ­ный положительный заряд, возни­кающий вблизи атома примеси, связан с атомом примеси и поэтому перемещаться по решетке не может.

Введение примеси искажает энергетическое поле кристалла и приводит к возникновению в запрещенной зоне энергетичес­кого уровня Д свободных электронов мышьяка (рис. ).

Такой уровень называют донорным или примесным уровнем. Этот уровень в рассматривае­мом случае располагает­ся от дна зоны проводимо­сти на расстоянии W_Д = = 0,015 эВ. Поскольку W_Д « W, то уже при обычных температурах энергия теплового движения достаточ­на для перевода свободных электронов с уровня доноров в зону проводимости.

Есть и другой тип примеси, который обогащает полупро­водник дырками и обеспечивает ему в электрическом поле дырочную проводимость. Например, при замещении в решет­ке германия одного четырехвалентного атома Ge трехвалент­ным атомом бора не хватает одного электрона для образования насыщенной ковалентной связи. Недостающий четвертый элек­трон может быть заимствован у соседнего атома основного веще­ства — германия, где соответственно образуется дырка .Последовательное заполнение образующихся дырок электронами эквивалентно движению дырок и приводит к электропро­водности в полупроводнике. Дырки при этом не остаются локали­зованными, а перемещаются в решетке германия как свободные положительные заряды. Отрицательный же заряд, возникаю­щий вблизи атома бора, связан с ним и по решетке переме­щаться не может. Введение трехвалентного бора в решетку германия приводит к возникновению в запрещенной зоне энер­гетического уровня, не занятого электронами (следующий рисунок).

Та­кой уровень называют ак­цепторным, и располагает­ся он выше верхнего края валентной зоны основно­го кристалла. Поскольку _А«W, то уже при обычных температурах электроны из валентной зоны переходят на акцеп­торный уровень, вступают в связь с атомами бора и теряют способность к перемещениям по решетке германия. В проводимости полупроводника они не участвуют. Носителя­ми тока являются дырки, возникающие в валентной зоне.

Таким образом, дырочная проводимость возникает в про­водниках с примесью, валентность которой на единицу мень­ше валентности основных атомов. Носители электрического или теплового тока — дырки.

Примесные полупроводники с такой проводимостью назы­ваются дырочными или полупроводниками р-типа. Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводни­ка, называют акцепторами, а энергетические уровни приме­сей — акцепторными.уровнями.

Итак, собственная проводимость полупроводников осуществ­ляется одновременно электронами и дырками, а примесная обус­ловлена в основном носителями одного знака: Электронами — в случае донорной примеси, и дырками — в случае акцепторной.

Электронно-дырочный переход.Кристаллические диоды

В области соприкосновения двух примесных полупровод­ников, один из которых обладает п-проводимостью, а другой р-проводимостью, имеет место явление, называемое электронно-дырочным переходом или р-п-переходом. На этом явлении основана работа полупроводниковых приборов.

Каждый из полупроводников имеет определенную концен­трацию свободных электронов и дырок. Для упрощения рас­суждений будем считать концентрацию электронов и дырок одинаковой. В донорном полупроводнике с п-проводимостью — более высокая концентрация свободных электронов с работой выхода А_п и уровнем Ферми W_Fn, В акцепторном полупровод­нике с р-проводимостью — более высокая концентрация ды­рок с работой выхода А_р и уровнем Ферми W_Fр. Уровнем Фер­ми называют максимальную энергию электронов (дырок) при температуре Т = О К. При контакте полупроводников возникает диффузия свободных электронов из полупроводника с п-про­водимостью в полупроводник с р-проводимостью (п→р-пере-ход) и противоположная по направлению диффузия дырок (р→п-переход). Это приводит к образованию у границы в области отрезка аb (cм.рисунок) полупроводника с проводимостью п-типа и bс полупроводника с проводимостью

р-типа избыточных за­рядов противоположных знаков. Таким образом, в зоне кон­такта образуется двойной электрический слой. Этот слой со­здает контактное электрическое поле с напряженностью Е_к и разностью потенциалов на границах слоя. Поле препятствует дальнейшему встречному движению электронов и дырок. При определенной ширине (

10 -7 м) р-п-перехода наступает состо­яние равновесия, характеризуемое выравниванием уровня Ферми для обоих полупроводников. При этом на участке ис­кривляются энергетические зоны, в результате чего возникает потенциальный барьер как для электронов, так и для дырок. Высота потенциального барьера еопределяется первоначаль­ной разностью уровней Ферми (предыдущий рисунок). Итак, состоянию равновесия соответствует сформировавшийся запирающий слой. Последний обладает повышенным сопротивлением по сравнению с сопротивлением остальных объемов полупроводников. Потенциальный барьер такого слоя способны преодолеть элек­троны и дырки с кинетической энергией, соответствующей температурам в несколько тысяч Кельвинов. Следовательно, при обычных температурах пограничный двойной электричес­кий слой является непроницаемым для перехода электронов в направлении п→р и дырок в направлении р→ п. Поэтому, по­граничный слой и называется запирающим.

Однако сопротивление запирающего слоя можно регули­ровать с помощью внешнего электрического поля. Если на­пряженность внешнего элек­трического поля совпадает по направлению с напряженно­стью контактного электричес­кого поля Е_к (как на рисунке), то происходит увеличение вели­чины запирающего слоя

и, следовательно, его сопротив­ления. Такое направление внешнего поля называют за­пирающим. В этом направле­ний ток через p-n-переход не проходит. С изменением поляр­ности внешнего поля ( как на следующем рисунке) его напряженность Е проти­воположно направлена полю контактного слоя.

Встречное дви­жение электронов и дырок под действием внешнего поля происходит во всем объеме полупроводников и увеличивает число подвижных носителей на контакте. Толщина и сопротивление контактного слоя уменьшаются, и электри­ческий ток проходит че­рез p-n-переход. Таким образом, p-n-переход рабо­тает как выпрямитель, пропуская ток только из р-области в п-область.

Описанное вентильное действие р-п-перехода ана­логично выпрямляющему действию двухэлектродной лампы — диода. Полупроводниковый (кристаллический) диод содержит один p-n-переход, кристаллический триод, называемый тран­зистором, два р-п-перехода. Транзистор представляет собой р-п-р— или п-р-п-структуру, или соединение противоположно включенных диодов. Транзисторы р-п-р-типа применяются чаще, так как они проще в изготовлении. Диод служит для выпрямления тока. Кристаллический диод обладает рядом пре­имуществ в сравнении с электронной лампой: малые габариты, высокий КПД и срок службы, отсутствие инерционности и др. Недостатки — чувствительность к температуре. Рабочий ин­тервал температур 70-120 °С. Транзистор может работать как усилитель мощности и генератор электрических колебаний. Для изготовления транзисторов используются германий и крем­ний. Их достоинство — высокая механическая прочность, хи­мическая устойчивость и значительная подвижность носите­лей тока.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 2168 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

22 (Зонная теория твердых тел. Металлы, диэлектрики, полупроводники с точки зрения зонной теории)

Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.

В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектрнепрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.

Согласно постулатам Бора, в изолированном атоме энергия электрона может принимать строго дискретные значения (также говорят, что электрон находится на одной из орбиталей).

В случае нескольких атомов, объединенных химической связью (например, в молекуле), электронные орбитали расщепляются в количестве, пропорциональном числу атомов, образуя так называемые молекулярные орбитали. При дальнейшем увеличении системы до макроскопического кристалла (число атомов более 10 20 ), количество орбиталей становится очень большим, а разница энергий электронов, находящихся на соседних орбиталях, соответственно очень маленькой, энергетические уровни расщепляются до практически непрерывных дискретных наборов — энергетических зон. Наивысшая из разрешённых энергетических зон в полупроводниках и диэлектриках, в которой при температуре 0 К все энергетические состояния заняты электронами, называется валентной зоной, следующая за ней — зоной проводимости. В металлах зоной проводимости называется наивысшая разрешённая зона, в которой находятся электроны при температуре 0 К.

Зонная структура различных материалов

В различных веществах, а также в различных формах одного и того же вещества, энергетические зоны располагаются по-разному. По взаимному расположению этих зон вещества делят на три большие группы (см. Рисунок ):

металлы— зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твёрдому телуразности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.

полупроводники— зоны не перекрываются, и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ.Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости, требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.

диэлектрики— зоны не перекрываются, и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.

Зонная теория является основой современной теории твёрдых тел. Она позволила понять природу и объяснить важнейшие свойства проводников, полупроводников и диэлектриков. Величина запрещённой зоны между зонами валентности и проводимости является ключевой величиной в зонной теории, она определяет оптические и электрические свойства материала.

Поскольку одним из основных механизмов передачи электрону энергии является тепловой, то проводимость полупроводников очень сильно зависит от температуры. Также проводимость можно увеличить, создав разрёшенный энергетический уровень в запрещённой зоне путёмлегирования(добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и/или химических свойств основного материала). Таким образом создаются все полупроводниковые приборы: солнечные элементы (преобразователи света в электричество), диоды,транзисторы, твердотельныелазерыи другие.

Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости называют процессом генерации носителей заряда (отрицательного — электрона, и положительного — дырки), обратный переход — процессомрекомбинации.

Электропроводность полупроводников с позиции зонной теории твердого тела.

В.1 Краткая характеристика полупроводников материалов в электронной технике.

В.2 Чистые (собственные) полупроводники.

В.3 Энергетическая диаграмма полупроводника.

В.4 Дырочный полупроводник.

К материалам предъявляются определенные требования:

1. Возможность введения определенных примесей.

2. Достаточно высокая теплопроводность

3. Способность сохранять заданные свойства.

4. Возможность массового производства.

В п/п используются:

1. Германий (Ge): — технология очистки хороша и проста

— введение примесей осуществляется при низких температурах

— поверхность хорошо обрабатывается

— ширина запрещающей зоны 0,7 эВ = Wзз

Применяется: в высокочастотных п/п приборах, используются в выпрямительных приборах

( из-за малого удельного сопротивления), в фотоэл. приборах.

2. Кремний (Si):- его много

— высокая t 0 плавления

— в 1000 раз частота больше частоты Ge

— Больше чем у Ge Wзз=1,25 эВ

— Большая ширина запрещающей зоны.

— приборы могут работать на высоких t 0 до +250 0

— относительно малая подвижность ē и дырок.

Ge и Si дополняют друг друга.

3. Арсенийгалия (GaAa): — Широкий з/з Wзз= 1,43 эВ

— Высокая подвижность ē и дырок ( теплоустойчивость до +450 0 )

4. Карбит кремния (SiC):

— высокая стойкость к радиации

— большая стабильность поверхностных свойств

— Wзз≈3,…… эВ (t 0 до + 700 0 )

Используется для изготовления выпрямителей, сигнальным источником света, счетчиков высокой энергии.

Энергия ē может принимать только значение энергетического уровня.

Ближе к ядру ē обладает меньшей W и находится на более низких энергетических уровнях.

Когда ē переходит с более высокого э/у на более низкий выделяется некоторое количество энергии наз. (квантом или фотоном)

Если атом поглощает 1 квант W ē переходит переходит на более высокий э/у.

Таким образом W ē изм. только порциями.

Эн/у объединяются в зоны.

ē высшей Эл. оболочки атома в валентную зону (Wзз) они участвуют в Эл-их, химических процессов. На более высоких э/у объединяются в зоны проводимости (Wз.п.) ē хаотично передвигаются они позволяют Ме проводить Эл. ток, тем самым обеспечивая электропроводимость Ме.

ЗАПРЕЩАЮЩИЕ ЗОНЫ – ЭТО УРОВНИ ЭНЕРГИИ НА КОТОРЫХ Ē НЕ МОЖЕТ НАХОДИТЬСЯ.

При низких t 0 п/п являются диэлектриками, а при нормальной большинство ē переходят из вал. зоны в зону проводимости.

Электропроводность- свойство вещества проводить ток.

Удельная проводимость- величина характеризующая электропроводимость.

Чистый полупроводник – п. в котором отсутствуют примеси, и он может содержать только подвижные носители заряда.

Дырка- это вакантное место, которое покинул ē.

зона проводности

+

Эл. дырки которые могут перемещаться называются подвижными носителями заряда

Под действием t˚ возник. пар. носителей называется генерацией, а исчезновение пар. носителей – рекомбинация.

Их скорости должны быть равны:

Если в п/п им. крекаято примесь, то появляется примесная (электронная или дырочная)

Примесь в которой атомы отдают ē называются донорами.

Их называют электронными п/п или п/п «n» — типа.

п/п с преобладающей дырочной эл. проводностью называется дырочным или п/п «р»-типа

Вещества отбирающие ē и создающие примесную электропроводимость называются акцепторами.

В эл. проводнике ē – основные

В дырочном проводнике- дырка.

Принцип работы п/п характеризуются тем, что существует два вида электропроводности (дырочная и электронная)

Электронная— обусловлена перемещением ē проводимости под действием тепла и т.п.

Дырочная – под действием приложенного напряжения, при ней ē переходят именно на соседние атомы, при электронной, ē более подвижны.

В электронике постоянное движение ē от «-» к «+»

ē и дырки могут перемещаться поэтому созд. электропровод и наз. им. подвижными носителями заряда.

Лекция № 3. Удельная электропроводность п/п.

В.1 Концентрация носителей заряда в собственном п/п и Ме.

В.2 Концентрация носителей заряда в приместном п/п

В.3 Влияние t 0 и концентрации н.з. в приместном п/п

п/п без примесей называется собственным п/п. Он обладает собственной электропроводностью которая складывается из электронной и дырочной. ē-ая преобладает из-за большей подвижности ē.

Удельная электропроводность зависит от концентраций носителей заряда: т.е. от их числа, в единицы объема.

где: е=1*6*10 -9 Кл- заряд ē

n и p- концентрация ē и дырок

М_n и М_р— подвижность ē и дырок

М_n= Vn (скорость ē) / Е (напряженность)

только в собственном п/п

В Ме число ē- проводимости не меньше или равно числу атомов

В п/п при повышении t˚ повышается генерация, концентрация носителей заряда, нежели у меньшая их подвижность. След с ростом t˚ удельная электропроводность растет

В М_е концентрация ē- проводимости не зависит от t˚, почти, и с ростом t˚ электропроводность уменьшается в следствии уменьшения подвижности ē.

Всегда!

В.2 Если в п/п имеется примесь двух веществ, то дополнительно к собственной электропроводности добавляется еще примесная электропроводность (электронная или дырочная)

п/п- с приобладанием эл. проводимости наз. проводником «n» — типа.

п/п с преобладающей дырочной электронной проводимости называется п/п «р»- типа

Таким образом прим. п/п характерен тем, что в нем концентрация носителей одного знака преобладает над концентрацией носителей заряда другого знака.

Н.з. концентрация которых в данном п/п преобладает называется основными носителями заряда.

Нехновными называются те носители заряда концентрация которых в п/п меньше.

Ничтожное количество примесей существенно изменяет характер электропроводности.

Один атом прим. на 4 мин. атомов. Ge. в результате этого концентрация н.з. возрастает в 1000 раз. при этом собственный п/п должен быть 1 на 10 млд.

Т₁ означает обл. низких t˚ ротобусл. ионизацией атомов.

Т₂ атомы примесей полностью ионизированы, след конц. не изм.

Т₃ обл. повышенной t˚ резко растет концентрация, вызванная ионизацией собственного оп/п

Лекция № 4. «Кинематика НЗ в твердом теле»

В.1 Виды движения.

В.2 Движение НЗ. в ТВ. числе под действием электронного поля. (Дрейф). Механизм рассеивания заряда.

В п/п состояние равновесия носит. заряда движ. под действием тепловой энергии, хаотически внутри кристаллической решетки в идеале они движутся прямолинейно и с V_const т.о. направление движения н/з в п/п преобр при двух условиях:

— при возникновении в кристалле эл. поля (дрейф н/з)

— под действием и изменением концентрации (диффузия)

В.2 Эл. поле всегда изм. Wē и Vē между ними всегда имеется энергетическое взаимодействие

Дрейф- движение н/з под действием эл./п.

М- подвижность н/з (способность дрейфовать в эл. поле)

Подвижность н/з в различных п/п различна, и с повышением Т умножается, т.к. увеличивается число столкновений в атомах.

Механизм рассеивания- основные механизмы столкновений

В.3 Движение н/з под действием разности концентраций называется диффузией (её причина-различие в концентрациях и совершается она за счет собственной энергии теплового движения)

— неравновестная (в разных местах п/п)

— равновестная ( одинаковая по всему п/п)

— избыточная ( п/п облучить)

Стремление к выравниванию с помощью собственной Wк

Диффузная длина н/з

Vдиф- диффузная скорость

D_M— интенсивность диффузии.

V_T— тепловой потенциал- это связь между подвижностью н/з и коэф. диффузии.

При прекращении действий излучения, п/п переходит к состоянию равновесия путем раскомбинации в течении определенного времени.

То время в течение которого избыточная концентрация уменьшается и становится первоначальной называется время жизни н/з.

Эл./п. которое ускоряет Эл. дырки сообщая им еще некоторые движения представляет собой ток проводимости (ток дрейфа)

Плотность тока – количество электричества проходящего через 1 площади за 1 сек.

Диффузное движение подвижных зарядов называется диффузным током.

Jпдиф = eDn dn/dx

Градиент концентрации- это какого изм. концентрации за единицу длинны.

J= Jпдр+Jрдр+ Jп.диф+…..

Лекция № 5 Электронно-дырочный переход.

Тема 2 Физические процессы при контакте твердых тел.

В.1 Виды контактов твердых тел в п/п приборах

В.2 Образование и свойства эл-д перехода

В.3 Контактная разность потенциалов и толщина «р-n»- перехода

1) контакт одного и того же п/п с ….

2) контакты п/п с различной шириной запрещающей зоны гетеропереходы

3) контакты прим. п/п и Ме (переход с барьером Шоттки)

4) контакты структур Ме+диэл. + проводник

5) п/п + Ме (омический контакт)

В.2 Область на границе двух п/п с различными типами эл/проводности называется эл/дырочным или «р-n»-переходом

Он обладает несимметричной подвижностью, следовательно имеет нелинейное сопротивление

Они бывают: симметричные(одинаковой концентрации примесей), несимметричные, резкие, плавные.

Экстракция- это выведение н/з из обл. где они являются неосновными, через ЭДП ускоряющим эл. полем.

— Контактная разность — для Ge=0,35В

— Толщина перехода составляет от 0,1 до 1 мкм.

Лекция № 6. ЭДП по действием напряжений включения.

В.1 Прямое включение «р-n» перехода

В.2 Обратное включение «р-n» перехода

В.3 ВАХ идеального «р-n» перехода

эл./п создаваемое в «р-n» переходе прямым V действует навстречу поля контактной разности потенциалов.

Результирующее поле становится слабее и разность потенциалов уменьшается, возрастает ток диффузии т.к. большое число н/з может преодолеть потенциальный барьер (ток дрейфа не изменится). Тем самым ток диффузии» тока дрейфа.

Iпр = Iдиф- Iдр>0 Iдиф » Iдр. ≥ Iпр ≈ Iдр.

При прямом V не только снижается п/б, но снижается толщина запрещающего слоя.

(1-100Ом) для значения понижения п/б достаточно приложить малое V, следовательно большой прямой ток можно получить при очень небольшом V.

ē из n-обл. движется через переход в р-обл., а на встречу им движутся дырки т.е. через переход протекает два тока.

Во внешней цепи п/п движ. только ē от «-» к «+» источника к «n»-обл. и компенсируют оба ē дуфундирующих через «р-n» переход. В р-обл. а из нее ē уходят к «+» и тогда там образуются новые дырки, такой процесс непрерывен и ток прямой непрерывен.

Под действием Vобр. протекает небольшой обратный ток.

После создания Vобр. складывается с полей контактной разности потенциалов.

Результирующее поле усиливается, а высота п/б повышается.

Уже при небольшом увеличении п/б дифузион. перемещения н/з основным прекращается и = 0 т.к. собственных их скоростей н/з предостаточно, чтобы преодолеть п/б.

То выведение неосновных н/з через переход. ускорение эл. п. создает Vобр. называется экстракцией. (извлечение). Т.о. Iобр. определяет собой Iпр. вызван перемещением неосновных н/з. Iобр. мал так как неосновного н/з мало.

То есть при повышении Vобр. поле в месте перехода становится сильнее и больше н/з выталкивается из пограничного слоя вглубь «р-n» переходника. Следовательно с повышением Vобр. повышается п/б и толщина запирающего слоя, этот слой еще сильнее объединяется н/з и сопр. повышается (Rобр > R пр.)

При сравнительно малом Vобр., Iобр. становится практически постоянным, так как число неосновных н/з становится ограниченным. С повышением t 0 концентрация повышается, I обр. повышается, R обр. понижается.

Лекция № 8.. Свойства и характеристики диодной структуры с «р-n» переходом.

В.1 Параметры. Максимально допустимые.

В.2 Диодные схемы и частотные свойства ДС.

В.3 Шумовые свойства ДС.

Свойства: к основным свойствам относятся:

— свойство односторонней проводимости

Свойства подразделяются на статические и емкостные

— сопротивление по постоянному току

— сопротивление по переменному току (диффузное)

При определенной t 0 = 300К

Диодная структура с «р-n» переходом обладает свойством аккумулировать заряды, эту емкость представляют в виде двух составляющих: барьерная ёмкость, ярко проявляется при обратном включении когда диффузная емкость отсутствует.

Диффузная емкость преобладает при прямом включении (барьерная емкость)

Барьерная емкость может быть представлена Sпл. конденсатора

Время жизни (рекомбинация) является постоянная времени заряда конденсатора с емкостью С_d через резистор сопротивления Rдиф. пр. и она расп. в пределах 1 мк.Ф

В.2 Они подразделяются:

— электрические: — (ток, Iпр, Iобр, Vпр., Vобр., Rпр., Rобр)

— климатические (t 0, t 0 окр. среды= min= до 60 0 давление от 0,5 до 300 Па)

— механические (удары, вибрации)

Диодная структура эквив сх. по переменному току представ. в виде:

Завис. свойств «р-n» перехода от частоты дейст. в структуре переменного тока или V.

С част. свойствами ДС оценивает максимальную частоту и они связаны с постоянным временем.

Под действием t 0 заряды хаотично перемещаются относительно груд друга вызывая перераспределение заряда. Не зависимо от частоты

Нерегулярное во времени число н/з, пересекает «р-n» переход в обоих направлениях с ростом частоты он растет (10 5 Гц)

— Избыточные шумы (низкочастотные)

Это нерегуляр актов раскомбинации н/з

Тема: Характеристики и параметры диодной структуры с «р-n» переходом.

В.1 Вольт-амперные характеристики стр. 45-47

В.2 Пробой д/с влияние t 0 на ВАХ стр. 47-50

В.3 Емкости д/с. стр. 51-54

— Iпр. при повышении t 0 повышается не так сильно как Iобр. так как Iпр. возникает за счет примесных проводников, а концентрация примесей не зависит от t 0

— Барьерная емкость – это зло! она влияет на выпрямление переменного Т.

— На ее основе строятся такие п/п диоды как варикап, варактор, используются как кондиционер переменной емкости для настройки колебательных контуров.

Диф. емкость возникае при прямом напр. это ни что иное, как накопление подвижной н/з в обл.

Дырки, ē не могут мгновенно раскомбинироваться => каждому значению Vпр. соответствует значение зарядов.

Сдиф. нигде не применяется

Контакты п/п-ов с Ме

Процессы при контакте п/п-ка с Ме зависят от работы выхода.

т.е. от той энергии которую должен затратить ē, чтобы выбраться из Ме или п/п.

Чем работа ē может выйти.

Тема 4. Полупроводниковые диоды

Лекция 9 п/п-вые диоды общего назначения

В.2 Выпрямительные, универсальные

В.3 Импульсные диоды

1. По конструкции: — плоскостные

2. По мощности: — маломощные

3. По частоте: — низкочастотные

4. По функц. назнач: — фотодиод

— выпрям. блоки

— выпрямительные

— стабилитроны

— варикапы

— светодиоды

— тоннельные диоды

— диод Шотки

Iг- мат. изготовления

Г(1)- Ge

IIгр.- тип п/п диодов

Д- Выпрямительные, ВЧ, импульсные

Ц- выпрямительные столбы и блоки

IIIгр. – группа диодов по своим параметрам

Применяются: в выпрямительных устройствах для питаний, (сплавы)

диоды малой мощности средней Р большой Р

300-10А 10А и выше

Для выпрямления высоких напряжений применяются выпрямительные столбы.

Выпрямительные точечные диоды (универсальные) прим. ВЧ и на СВЧ (сотни МГц)

Предельное Vобр.=150В=Iпр max= 100мА

10 ков – один из важнейших процессов в радиоэлектронике. След., т.к. п/п диоды хорошо проводит I в прямом направлении, но плохо в обратном их и применяют для этого.

Схема простого выпрям с п/п диодом.

При выпрямлении более высоких напряжений приходится соединять диоды последовательно.

Для того, чтобы напряжение распределилось равномерно применяется шунтирующее сопротивление методом подбора

//-ые соед. прим. когда нужно получить I пр гораздо больше чем дает один диод.

Rу-уравнивающее сопротивление сосд. не больше 3-х диодов.

Импульсные диоды предназначаются для работы в импульсных цепях с длительностями импульсов от нескольких нс до мкс.

Лекция 10. п/п приборы специального назначения.

В.2 Стабилитроны и стабиотроны

В.3 Туннельные и обращенные диоды

Это плоскостной диод (параметрический) работает он при обратном напряжении.

(Переменная емкость конденсатора управляется не механически, а электрически)

Схема включения для понижения стабилизации

Предназначен для переключения I и V в различных логических схемах вычислительной техники для усиления и генерирования колебаний.

Обращенный диод- это п/п диод с р-n-переходом созд. в вырожд. п/п с высокой концентрацией примесей.

Пример: в детекторах, смесителях, импульсных устройствах.

Они высокочуствительны что позволяет им работать при малых мощностях, малые размеры и низкий уровень шума.

Рабочий режим диода.

Диод обладает нелинейным сопротивлений => расчет тока делают графически.

Уравнение для R_Н первой степени, его график- прямая линия, называется линией нагрузки.

Дата добавления: 2015-12-16 ; просмотров: 518 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ