Полупроводниковые приборы

Полупроводниковые приборы их виды

Лекция № 22  Полупроводниковые диоды и транзисторы

Полупроводниковые диоды. Полупроводниковый диод — это прибор, который состоит из двух полупроводниковых кристаллов с разной проводимостью, и образующегося между ними электронно-дырочного перехода (толщина ~10(-7) м). Полупроводниковые диоды в промышленности выпускают различного исполнения, но можно говорить о двух видах диодов: точечных и плоскостных.

В плоскостных диодах, изготовленных диффузионным или сплавным методом, в кремниевый или германиевый кристалл вплавлен индий. Такие диоды могут пропускать в одном направлении сравнительно большие токи при высоких приложенных к ним напряжениях, от этого они широко используются в выпрямителях переменного тока.

В точечных диодах, изготовленных методом вплавления тонкой металлической проволоки в базу диода, полупроводниковый кристалл кремний или германий соприкасается с контактной металлической иглой. Они используются в телевизионной, приемной и радиовещательной аппаратуре. Также используются в различных измерительных приборах.  Ниже приведены вольт-амперная характеристика и напряжения на входе и выходе выпрямительного диода.

полупроводниковые приборыТипы разных полупроводниковых диодов имеют следующие обозначения: материал, из которого изготовлен диод, указывает первая цифра или буква «Г или же 1-германий; К или же 2-кремний; А или же 3-арсенид галлия». Второй буквой определяют тип диода «Д — импульсный, выпрямительный, универсальный; А — сверхвысокочастотный; Н — неуправляемый».

Числом, находящимся после второй буквы, определяют электрические свойства диода. О подробных данных по обозначению полупроводниковых диодов, а также их типах и параметрах, можно узнать в специальном справочнике о полупроводниковых приборах.

Транзисторы. Из трех полупроводниковых кристаллов состоит транзистор, из которых два обладают одинаковой проводимостью, а присутствующий между ними третий кристалл — с противоположной проводимостью. Таким образом, в транзисторе находятся два электронно-дырочных перехода. Три части различают в транзисторах: эмиттер, коллектор и базу (основание).

Транзистор усиливает электрические сигналы — в этом можно убедиться следующим образом. Пока не включен источник переменной ЭДС. Так как эмиттер соединен с положительным полюсом источника тока, а коллектор — с отрицательным, то эмиттер на границах — база и база коллектор дырки не наталкиваются на заметное сопротивление, от этого сила тока коллектора приблизительно равна силе тока эмиттера (сила тока коллектора немного меньше вследствие рекомбинации электронов и дырок).

Если же в цепь эмиттера в дополнение включить источник переменной ЭДС — «входной сигнал», то ток эмиттера, а значит и ток коллектора, сменятся пропорционально изменению этой ЭДС. При всём этом сопротивление резистора подключенного в цепь коллектора, можно выбрать большим (множество десятков тысяч Омов), и от этого напряжение на резисторе, сберегая форму входного сигнала, будет иметь значительную амплитуду, это означает, что входной сигнал усилится.

Поэтому транзисторы широко применяют для усиления электрических сигналов. Более подробную информацию о транзисторных данных можно отыскать в справочниках по полупроводниковым приборам.

Тиристоры. Полупроводниковый электропреобразовательный прибор с имеющимися тремя электронно-дырочными переходами называют тиристором, который обладает вентильным свойством.

Динистор(неуправляемый тиристор), тиристор(управляемый тиристор)

Он работает по следующим принципам: Если соединить с источником напряжения четырехслойный кристалл р1 — п1 — р2 — п2 всего в несколько вольт, то от этого в электронно-дырочных переходах П1 и П3 определится прямой ток, переход П2 будет заперт. В зависимости от увеличения напряжения, которое приложено к тиристору, проводимость его сначала незначительно возрастает. Тем не менее, при напряжении установленного порядка десятков или сотен вольт тиристор переходит скачкообразно в состояние с большой проводимостью, так сказать, включается и в нём образуется ток, определяемый напряжением источника тока и сопротивлением внешней цепи.

Эти явления, совершающиеся при этом в тиристоре, связаны с движением электронов и их процессах, а также дырок через переходы П1, П2 и П3. Мы не будем здесь это рассматривать из-за относительной сложности объяснения этого явления.

Напряжение, при котором осуществляется  скачкообразное переключение тиристора из состояния с небольшой проводимостью в состояние большей по величине проводимости, называют напряжением переключения.

Похожий эффект возможно получить, присоединив управляющий электрод к слою р2 тиристора, по которому пропущен ток, схожий по направлению с током через П3 переход.

Совершив изменение значения силы тока в управляющем электроде, возможно при стабильном напряжении источника тока включать или запирать тиристор. Самое малое значение силы тока в управляющем электроде, от которого осуществляется переключение тиристора, называют током управления.

Немного о представлении тиристора: к крайним областям монокристалла приставлены силовые электроды — катод и анод, а к одному из промежуточных слоев — управляющий электрод. В изготовлении тиристора четырехслойный монокристалл припаивают на кристаллодержатель и вмещают в герметичный корпус.

Действующее оформление в металлическом корпусе штыревого тиристора в основном не отличается от обычного плоскостного полупроводникового диода. Также тиристор имеет внешний вид таблеточного типа. Тиристор во включённом состоянии пропускает большие токи, от чего впоследствии нагревается. Поэтому во время работы тиристоры нужно охлаждать, то есть к его металлокерамическому корпусу крепят радиатор (охладитель).

Тиристоры имеют широкое применение в управлении электроприводом, в вычислительной технике, в автоматике.

Симистор обладает способностью пропускать ток в обоих направлениях — это отображается в его условном графическом изображении.

Понравилась запись - поделись!

Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Яндекс
Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Ваш комментарий или трекбек: Адрес для трекбека.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.