Ммс ПТ. Модель Хофстайна (индуцированный канал)

На основании рассмотрения физических процессов в канале МДП-транзисторов получают рассмотренные характеристики, которые описывают уравнениями

, при U_з – U_с > U_отс

, при U_с ≥ U_з – U_отс

Полная эквивалентная схема, включающая Эквивалентная схема

нелинейный источник тока I_с, определяемый

уравнением Хофстайна

U_зи – входная емкость,

U_зс – проходная емкость,

r_зи , r_зс – сопротивления утечек,

r’_с , r’_и – сопротивления выводов и пассивных областей.

C_зи, C_зс, C_кс – емкости.

Цепочка C_r учитывает инерционность движения носителей в канале.

r_к – сопротивление канала.

 

Глава 5. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы: фоторезистор. Фотодиод

Уровень 2

РАЗНОВИДНОСТИ ДИОДОВ

Выпрямительные диоды

Назначение. Преобразование переменного напряжения относительно низкой частоты (сеть – 50 Гц; вторичные источники питания – 1 кГц до 100 кГц…) в постоянное напряжение.

Пробивное напряжение кремниевых выпрямительных (силовых) диодов – до 1,5÷2 кВ. Падение напряжения на диодах при протекании прямого тока обычно не превышает 1,5 В. Для диодов типа Ge – 0,6 В.

Выпрямительные диоды подразделяются на диоды малой, средней и большой мощности:

– малой – выпрямленный ток до 0,3 А,

– средней – выпрямленный ток от 0,3 до 10 А,

– большой – выпрямленный ток свыше 10 А.

Используются при температуре Ge до 70÷80

Si до 120÷150 .

Выпрямительные свойства диодов оцениваются с помощью коэффициента К, который определяют при как отношение

.

Выпрямительные диоды, как правило, пропускают большие токи, поэтому имеют большую площадь перехода, являются низкочастотными элементами.

Для удобства построения схем применяют диодные сборки типа КЦ, которые работают без снижения режимов

КЦ 401 до 1 кГц,

КЦ 402 ÷405 до 5 кГц,

КЦ 407А до 20 кГц.

Выпускают диоды, работающие на частотах до 100 кГц без снижения режимов (типа КД213).

Высокочастотные диоды

 

Применяются для детектирования (выпрямления токов высокой частоты), модуляции, преобразования частот, в измерительных схемах.

Для обеспечения малой емкости перехода до 1 пФ используют точечные диоды.

Эквивалентная схема включения диода включает: – сопротивление p–n перехода; - емкость диода; – сопротивления базы; – индуктивность и – емкость выводов диода, их действие проявляется на СВЧ – частотах.

 

 

Основные параметры:

Емкость высокочастотного диода, работающего при малом сигнале, можно считать независимой от внешнего напряжения и равна зарядной ёмкости p-n перехода.

,

.

 

Варикапы

 

В варикапах используется зависимость ёмкости диода от обратного напряжения на диоде

Применяются в схемах подстройки частоты.

Варикапы, применяемые в диапазоне СВЧ, в параметрических усилителях – называются параметрическими диодами.

Параметры:

Емкость между выводами определяемая при заданном где А – постоянный коэффициент,

Высокочастотные варикапы имеют ёмкость выводов равную нескольким десяткам пФ. Низкочастотные – несколько десятков тысяч пФ.

Коэффициент перекрытия по ёмкости .

Добротность подстроечного варикапа

 

Стабильность варикапа (работы)

– температурный коэффициент емкости,

– температурный коэффициент добротности варикапа.

 

Стабилитроны

 

П/п диоды, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне и который предназначен для стабилизации напряжения.

Для Si диодов токи и в области пробоя малы, нагрев диода не носит лавинообразный характер. Рабочий участок идет почти вертикально и не имеет отрицательного наклона.

Пробой либо туннельный, либо лавинный или смешанный в зависимости от сопротивления базы .

Низкоомная база – более вероятен туннельный пробой.

Высокоомная база – лавинный. (Сравнительно высоковольтные диоды).

Параметры

1. – напряжение стабилизации.

2. – максимальный и минимальный ток стабилизации.

3. Дифференциальное сопротивление

Чем меньше тем лучше осуществляется стабилизация.

4. Статическое сопротивление (рабочая точка).

5. Температурный коэффициент стабилизации на один градус.

Значение может быть как положительным, так и отрицательным («+» – лавинный пробой, «–» – туннельный).

Для обеспечения температурной компенсации два стабилитрона с разными включают последовательно или последовательно со стабилитроном включают диод в прямом направлении.

 

Диоды Шоттки

 

В основе лежит контакт между металлом и полупроводником, который при определенных условиях может обладать выпрямительными свойствами. Для этого необходимо, чтобы приповерхностный слой п/п в равновесном состоянии был обеднён основными носителями, чтобы сопротивление обедненного слоя было значительно больше сопротивления остальной части п/п ()

Необходимо

1. Ограничить контакт металл – полупроводник без каких либо промежуточных слоев.

2. (Главное). Сопротивление п/п пластины должно быть мало, не жертвуя при этом ее удельным сопротивлением, так как в противном случае уменьшается пробивное напряжение.

Преимущества диодов Шоттки

1. Отсутствует эффект инжекции (накопление зарядов и их рассеивание).

2. Инерционные свойства определяются зарядовой емкостью , которая мала в следствии малости размеров, . Рабочая частота лежит в пределах 3÷15 ГГц. Время переключения – до 0,1 нс.

3. ВАХ шире чем у p-n перехода, так как отсутствует модуляция сопротивления базы неосновными носителями.

от 15 до 500 В.

Прямой ток (S–мала) мал, но есть диоды с А при напряжении на диоде в прямом включении меньше 0,5 В. В, что вдвое меньше чем для Si диодов.

Для ИС используют бескорпусные диоды Шоттки с предельной частотой доведенной до 500 ГГц.