Электротехника. ЭКЗ_ВОПРОСЫ. Общее понятие о полупроводниках
 Скачать 24.23 Kb.
|
|
Полупроводник – материал, занимающий промежуточное место между проводником и диэлектриком. При абсолютном нуле становится диэлектриком, а при повышении температуры повышает свойства проводимости. Примером могут стать: кремний, германий, селен, теллур и мышьяк Различают несколько видов полупроводников: По характеру проводимости Собственная проводимость Примесная проводимость По виду проводимости Дырочные (p-тип. Positive. Положительный заряд основных носителей). Основные носители заряда – дырки Электронные (n-тип. Negative. Отрицательный заряд основных носителей) Основные носители заряда – электроны проводимости Примесная проводимость Электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей. Примесная проводимость намного повышает собственную проводимость, поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него примесей. Дырка – квазичастица, носитель положительного заряда. (Когда электрон покидает атом гелия, то на его месте остается дырка) Примесными центрами могут быть: Атомы или ионы хим. Веществ, внедренные в решетку полупроводника Избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки Дефекты и искажения в кристаллической решетке. Примеси можно разделить на два типа: Донорные (отдающие) Акцепторные (принимающие) Когда полупроводник легируют донором, то получают полупроводник n-типа. Когда полупроводник легируют акцептором, то получают полупроводник p-типа. P-n переход Это область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости (дырочной p и электронной n). Этот переход является основой работы нелинейных вольтамперных характеристик (диодов, транзисторов) Если между двумя p и n проводниками установить контакт, то будет диффузный ток (когда основные носители заряда хаотично перетекают из большей в меньшую область). Емкость p-n перехода – емкости объемных зарядов, накопленных в полупроводниках на p-n переходе и за его пределами На этом принципе работает диод. Имея p и n полупроводник. Он указывает направление тока. Также применяется в транзисторах, тиристорах, стабилитронах, стабисторах и светодиодах P-n переход под действием внешнего напряжения Делят два способа приложения внешнего напряжения: Прямое смещение – приложение внешнего напряжения так, что электрическое поле идет обратно существующему. Увеличение диффузионного тока. Обратное смещение – приложение внешнего тока так, что электрическое полу идет параллельно существующему. Уменьшение диффузионного тока. Полупроводниковые выпрямительные диоды Используются для преобразования переменного тока в постоянный. Частотный диапазон невелик, рабочая частота от 50Гц до 20КГц. Стабилитроны и стабисторы Стабилитрон- полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя (пробой – явление резкого возрастания тока в диэлектрике, возникающее при приложении напряжения выше критического). Основное назначение – стабилизация напряжения. Стабистор – полупроводниковый диол, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ (то есть в области прямого смещения). Отличие от стабилитрона – меньшее напряжение стабилизации, 0.7В. Последовательное соединение двух-трех стабисторов дает возможность получить удвоенного или утроенного значения стабилизации. Варикап - полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной емоксти p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой емкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура. Биполярный транзистор, конструкция, типы - трехэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов. В полупроводниковой структуре сформированы два p-n перехода, перенос заряда через которые осуществляется носителями двух полярностей – электронами и дырками. Именно поэтому и получил название «биполярный». Конструкция: состоит из трех полупроводниковых слоев с чередующимся типом примесной проводимости: эмиттера, базы и коллектора. К каждому из слоя подключены проводящие невыпрямляющие контакты. Эммитер и коллектор с точки зрения проводимости – неразличимы. Для повышения частотных параметров базу делают меньше, но тогда снижается предельное коллекторное напряжение, поэтому толщину выбирают умом. Различают два вида биполярных транзисторов. n-p-n и p-n-p. Отличие в том, что при пнп (носитель - дырки) при подаче напряжения на коллектор ток протекает от эмиттера к коллектору и при нпн (носитель - электрон) наоборот всё (Они просто противоположны друг другу) Б.Т. Как четырехполюсник Иногда б.т. используют в качестве четырехполюсника. Из-за того, что часто связь между токами и напряжениями можно описать двумя нелинейными функциями, то при малых изменениях эти функциональные зависимости можно аппроксимировать на конфигурацию б.т. Полевой транзистор, конструкция, типы Униполярный транзистор – полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечными электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением. Исток – область, из которой носители заряда уходят в канал. Сток – область, в которую уходят из канала. Затвор – управляет протекающим током, протекающий через него Типы: с управляющим p-n переходом, с изолированным затвором ПТ как четырехполюсник Также как и б.т. п.т. в режиме малого сигнала (при использовании низких частот) можно представить в виде четырехполюсника. Наличие большого входного сопротивления позволяет удобно их описывать. С помощью У- параметров (величинами, характеризующими их свойства) Тиристоры -полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n переходами и имеющий два устойчивых состояния: 1. Закрытое – состояние низкой проводимости 2. Открытое – состояние высокой проводимости Основная задача – управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляемый электрод. Разделяют два вида тиристоров: По способу управления, по способу проводимости (проводящие в одном направлении, проводящие в двух направлениях) ВАХ нелинейна и показывает, что сопротивление тиристора – отрицательное дифференциальное. Прибор, неимеющий управляющего электрода – диодный тиристор. Полупроводниковые датчики Датчики – основанные на полупроводниках, имеющие возможности получения информации определенной информации, путем изменения в них тока. Бывают датчики температуры, давления, света, радиоактивности. Каждый датчик реагирует на изменения во внешней среде, изменяя проходимость тока через себя. Из плюсов дешевизна, надежность. Из минусов большая погрешность и малая скорость реакции. Индикаторы Прибор для наглядного отображения сигналов и информации. Может показывать наличие входного сигнала и/или его величину без указания погрешности. Бывают визуальные, акустические, тактильные, изобразительные индикаторы. Динамическая индикация Метод отображения целостной картины через быстрое последовательное отображения отдельных элементов этой картины. Целостность достигается благодаря инерционности человеческого зрения. Применяется в визуальном отображении. Обозначение микросхем Включает в себя несколько групп символов: Применение (К,Э,Нет символа) Исполнение корпуса (А, Ф, Б, Е, М, Р, Н) Группа (1,5,6,7 – полупроводниковые. 2,4,8 – гибридные, 3 - прочие) Функциональное назначение (А-, АА, АГ, АП, АФ, БМ…) Основные параметры цифровых микросхем Оценивают параметры по нескольким основным параметрам: быстродействию, напряжению питания, потребляемой мощности, коэффициенту разветвления по выходу, коэффициенту объединения по входу, помехоустойчивости, энергии работе переключения, надежности, стойкости к климатическим и механическим воздействиям. Частотные характеристики усилителей Зависимость коэффициента усиления от частоты называют частотной характеристикой усилителя. У идеального усилителя его частотная характеристика представляет собой прямую, паралелльную оси абсцисс. Согласование каскадов усилителей Обратные связи в усилителях RC каскад на биполярном транзисторе Режим по постоянному току RC каскада Режим по переменному току RC каскада Транзистор – усилительный элемент Параметры RC каскада Операционный усилитель Амплитудные характеристики ОУ Инвертирующие включения ОУ НЕ инвертирующие включения ОУ Параметры ОУ по постоянному току Сумматоры на ОУ Интегратор и дифференциатор на ОУ Основные понятия о цифровой технике Комбинационная логика, инвертор Схемы 2И, 2И-НЕ Схемы 2ИЛИ, 2ИЛИ-НЕ Шифратор, дешифратор Мультиплексор, демультиплексор Последовательностная логика, RS-триггер D – триггер Двоичный счетчик Делитель частоты Запоминающий регистр Усилитель мощности без трансформатора Каскад усилителя мощности без трансформатора Классификация микросхем памяти Структура цифроаналоговых преобразователей Резистивные матрицы ЦАП Погрешности ЦАП Назначение и виды аналого-цифровых преобразователей Параллельные АЦП АЦП с регистром последовательного приближения Интегрирующие АЦП Основные понятия об автоматической регулировке усиления Регулирующие элементы АРУ Усилительный каскад с АРУ Общие сведения об источниках питания Параметрические стабилизаторы напряжения Импульсные стабилизаторы напряжения Широтно-импульсные стабилизаторы напряжения Модуляция. Основные понятия |