Провідність різних середовищ

[ред.]Вакуум

У вакуумі відсутні електричні заряди, тож його провідність нескінченно мала. Проте, якщо інжектувати електрони у вакуум, то він стає гарним провідником. Це явище використовується у вакуумних лампах. Електрони в них інжектуються у вакуум з нагрітого катода завдяки явищу термоелектронної емісії. Провідність вакууму обмежена утворенням області просторового заряду - негативно зарядженої електронної хмари між катодом та анодом, яка чинить перепони вильоту електронів з катода.

[ред.]Гази

Як і у вакуумі, у газах звичайно немає вільних носіїв заряду. Їх можна інжектувати з катода. Проте при своєму русі до анода інжектовані в газ електрони зазнають зіткнень із атомами газу й розсіюються. З одного боку це зменшує провідність, але з іншого боку, електрони, розігнані електричним полем до високих швидкостей, можуть іонізувати атоми газу, вибиваючи з них електрони й створюючи позитивні йони. Нові електрони та йони рухаються до аноду чи катоду, відповідно, збільшуючи електричний струм. В залежності від прикладеної напруги та хімічного складу газу ці явища призводять до виникнення низки різноманітних типів газових розрядів, розшарування проміжку між анодом і катодом на зони з різними властивостями тощо.

[ред.]Електроліти

Більшість рідин не мають вільних носіїв заряду і є діелектриками. Виняток становлять електроліти, наприклад вода чи розчини солей у воді. В електролітах частина нейтральних молекул дисоціює, утворюючи негативно й позитивно заряджені йони. Електропровідність електролітів зумовлена рухом цих йонів до аноду й катоду, відповідно. На аноді й катоді йони відновлюються чи окислюються, вступають в хімічні реакції. Усе це призводить до виникнення різноманітних гальванічних ефектів.

[ред.]Метали

У металах є вільні носії зарядів - електрони. Зонна структура металів характеризується наполовину заповненою валентною зоною. Проте лише електрони із енергіями близькими до рівня хімічного потенціалу можуть прискорюватися електричним полем. На заваді прискорення електронів з меншою енергією стає принцип виключення Паулі. Таким чином, в провідність вносять вклад лише електрони із енергіями, що лежать у проміжку (k< - стала Больцмана, Т - температура) від рівня Фермі. Провідність металів обмежена актами розсіяння прискорених електронів у результаті зіткнення з іншими електронами, розсіяння на коливаннях кристалічної ґратки, домішках тощо. Провідність металів зменшується із збільшенням температури завдяки тому, що при вищих температурах посилюються коливання атомів кристалічної ґратки й акти розсіяння частішають.

[ред.]Напівпровідники

Надпровідники можуть нескінченно довго підтримувати електричний струм навіть, коли електричне поле, яке його викликало, виключити.

Формально провідність напівпровідників нескінченна. Надпровідний стан існує лише при низьких температурах, хоча теоретично верхня границя температури переходу із надпровідного в звичайний стан не встановлена.

Фізична природа нескінченної провідності надпровідників в тому, що в надпровідниках подавлені канали розсіяння енергії. Носіями заряду в надпровідниках є куперівські пари - зв'язані стани двох електронів із протилежними спінами й протилежними напрямками руху.

Куперівські пари утворюються завдяки непрямому притягуванню між електронами, зумовленому взаємодією із кристалічною ґраткою. Електрон, рухаючись в кристалі, деформує ґратку, створюючи «канал», який притягає інший електрон. Куперівські пари мають унікальні властивості. У них неможливо забрати енергію, бо електрони, які увійшли до їх складу, вже віддали енергію на утворення пари.

Розвалити пару можна лише надавши їй доволі значну порцію енергії, але при низьких температурах таку енергію взяти нізвідки - енергії теплового руху не вистачає. Таким чином, куперівські пари, утворившись, приречені вічно блукати кристалом, переносячи із собою два електричні заряди й створюючи електричний струм.

Куперівські пари розвалюються, коли температура стає вищою певної критичної температури, або ж у достатньо сильному зовнішньому магнітному полі (вищому за певне критичне значення).

[ред.]Ізолятори

Ізолятори або діелектрики схожі за зонною структурою на напівпровідники, тільки із дуже широкою забороненою зоною. Велика ширина забороненої зони призводить до того, що ймовірність теплового збудження електронів із валентної зони у зону провідності стає нікчемно малим. Фотопровідність можлива, але для цього потрібне світло із частотою, яка лежить в ультрафіолетовому діапазоні.

Проте, якщо інжектуквати електрони у діелектрики, приклавши до них дуже сильне електричне поле, деякі з них чудово поводять струм. Це явище називається пробоєм діелектрика. При цьому зазвичай виділяється настільки велика енергія, що діелектрик починає плавитися.

Крім браку носіїв заряду, причиною низької провідності може служити надзвичайно часте розсіяння електронів завдяки взаємодії з іншими електронами. В дуже забруднених речовинах електрони можуть застрявати у певних пастках, віддалених одна від одної, що приводить до зовсім іншого виду провідності, так званої стрибкової провідності.

Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику (на противагу діелектрику). Для провідника характерні високі тепло- або електропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали). Діелектрики, типу скла чи кераміки, мають мало вільних електронів. Вуглець — єдиний неметал, що є (у деяких формах) провідником тепла й електрики. Речовини типу кремнію і германію, електропровідність яких має проміжне значення у порівнянні з провідниками й діелектриками називаються напівпровідниками. Їх електропровідність може змінюватися у широкому діапазоні під впливом тепла, світла і напруги.

Діеле́ктрики — це матеріали, в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини тіла в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в склад атомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою.

На практиці абсолютних діелектриків немає. Розглядання певного тіла як діелектрика залежить від постановки експерименту — якщо заряд, що пройшов через певне тіло малий у порівнянні з зарядами, що пройшли через інше тіло в даному експерименті, то перше тіло можна вважати діелектриком.

5)

Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких складає порядку декількох електронвольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а арсенід індію — до вузькозонних. До числа напівпровідників належать багато простих речовин хімічних елементів (германій, кремній, селен, телур, арсен та інші), величезна кількість сплавів і хімічних сполук (арсенід галію та ін.).

Залежно від того, чи віддає домішковий атом електрон або захоплює його, його називають донорними або акцепторними. Характер домішки може змінюватися в залежності від того, який атом решітки вона заміщує, в яку кристалографічну площину вбудовується.

Провідність напівпровідників сильно залежить від температури. Поблизу абсолютного нуля температури напівпровідники мають властивості діелектриків.

Фізичні властивості

Характерна риса напівпровідників — зростання електропровідності зі зростанням температури; при низьких температурах електропровідність мала. При температурі близькій до абсолютного нуля напівпровідники мають властивості ізоляторів. Кремній, наприклад, при низькій температурі погано проводить електричний струм, але під впливом світла, тепла чи напруги електропровідність зростає.

Електри́чний струм — впорядкований рух заряджених частинок у просторі. У металах це електрони, напівпровідниках - електрони та дірки, у електролітах - позитивно та негативно заряджені іони, у іонізованих газах — іони та електрони. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металах протилежний напрямку руху електронів.

Рези́стор або о́пір (від лат. resisto — опираюся) — елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опору^[1]. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики значення електричного струму через резистор в залежності від електричної напруги описується законом Ома. напівпровідникові резистори — використовують опір слабколегованого напівпровідника. Ці резистори можуть бути як лінійними, так і можуть мати значну нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються у складі інтегральних мікросхем, де інші типи резисторів застосувати важче.

6)

p-n перехід — область контакту напівпровідників p- та n-типу, яка характеризується одностороннім пропусканням електричного струму.

електронно-дірковий перехід (p — n -переход), область напівпровідника, в якій має місце просторова зміна типа провідності (від електронної n до діркової p). Оскільки в р -області Е.-д. п. концентрація дірок набагато вища, ніж в n -області, дірки з n -області прагнуть дифундувати в електронну область. Електрони дифундують в р -область. Проте після відходу дірок в n -області залишаються негативно заряджені акцепторні атоми, а після відходу електронів в n -області — позитивно заряджені донорні атоми. Т. до. акцепторні і донорні атоми нерухомі, то в області Е.-л. п. утворюється подвійний шар просторового заряду — негативні заряди в р -області і позитивних зарядах в n -області (мал. 1). Контактне електричне поле, що виникає при цьому по величині і напряму таке, що воно протидіє дифузії вільних носіїв струму через Е.-д. п.; в умовах теплової рівноваги за відсутності зовнішньої електричної напруги повний струм через Е.-д. п. дорівнює нулю. Т. о., в Е.-д. п. існує динамічна рівновага, при якій невеликий струм, що створюється неосновними носіями (електронами в р -області і дірках в n -області), тече до Е.-д. п. і проходить через нього під дією контактного поля, а рівний по величині струм, що створюється дифузією основних носіїв (електронами в n -області і дірках в р -області), протікає через Е.-д. п. у зворотному напрямі. При цьому основним носіям доводиться долати контактне поле (потенційний бар'єр). Різниця потенціалів, що виникає між p- і n -областямі із-за наявності контактного поля (контактна різниця потенціалів або висота потенційного бар'єру), зазвичай складає десяті долі вольта.

Напівпровідниковий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник.

Вольт-ампе́рною характери́стикою, скорочено ВАХ матеріалу чи пристрою називається залежність струму в ньому від прикладеної напруги.

Вольт-амперну характеристику можна визначити також, як залежність падіння напруги на пристрої від струму, що в ньому протікає.

Вольт-амперну характеристику можна визначити також, як залежність падіння напруги на пристрої від струму, що в ньому протікає.

Вольт-амперна характеристика зображається зазвичай у вигляді графіка, в якому напруга відкладається вздовж осі абсцис, а струм вздовж осі ординат.

Для матеріалів вольт-амперна характеристика часто приводиться у вигляді залежності густини струму від напруженості прикладеного поля.

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода схематично показана на рисунку (без збереження масштабу). Рисунок демонструє чотири режими роботи напівпровідникового діода. При оберненій напрузі, більшій за , наступає пробій — різке збільшення струму, яке використовується в роботі лавинних діодів та діодів Зенера. При оберненій напрузі, меншій від , існує тільки малий струм насичення, здебільшого, порядку мікроамперів. При прикладенні напруги в прямому напрямку, струм зростає експоненційно, залишаючись малим до напруги , — напруги відкривання діода. Ця напруга може бути різною, в залежності від типу діода, — від 0,2 В для діодів Шоткі, до 4 В у блакитних світлодіодів.

7) Транзи́стор (англ. transfer — «переносити» і англ. resistor — «опір»)— напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електроданапруги.

Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Принцип дії

Дія біполярного транзистора базується на використанні двох p-n переходів між базою та емітером і базою та колектором. В області p-n переходів виникають шари просторового заряду, між якими лежить тонка нейтральна база. Якщо між базою й емітером створити напругу в прямому напрямку, то носії заряду інжектуються в базу й дифундують до колектора. Оскільки вони є неосновними носіями в базі, то легко проникають через p-n перехід між базою й колектором. База виготовляється достатньо тонкою, щоб носії заряду не встигли прорекомбінувати, створивши значний струм бази. Якщо між базою й емітером прикласти запірну напругу, то струм через ділянку колектор-емітер не протікатиме.

Будова

Колектором служить напівпровідник n-типу, легований донорами до невисокої концентрації 10¹³-10¹⁵ см⁻³. Перед створенням бази напівпровідник покривають фоторезистом і за допомогою літографії звільняють вікно для легування акцепторами. Атоми акцептора дифундують в глибину напівпровідника, створюючи область із доволі високою концентрацією — 10¹⁷-10¹⁸ см⁻³. На третьому етапі знову створюється вікно для легування донорами й утворюють емітер із ще вищою концентрацією домішок, необхідною для того, щоб спочатку компенсувати акцептори, а потім створити напівпровідник n-типу. Відношення домішок у емітері й у базі повинно бути якомога більшим для забезпечення гарних характеристик транзистора.

8)

Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Класифікація ^[2]

Транзистори класифікуються за вихідним матеріалом, розсіюваною потужністю, діапазоном робочих частот, принципом дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, середніх та високих частот, за потужністю — на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низьких і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності — на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. За технологічними ознаками розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

[ред.]Позначення типу транзистора

Позначення типу транзистора встановлено галузевим стандартом ОСТ 11 336.919-81. Перший елемент позначає вихідний матеріал із якого виготовлений транзистор: германій чи його сполуки — Г, кремній або його сполуки — К, сполуки галію — А. Другий елемент — підклас напівпровідникового приладу. Для біполярних транзисторів другим елементом є літера Т. Третій елемент — призначення приладу (таблиця). Четвертий елемент — число від 01 до 99, що позначає порядковий номер розробки типу приладу. Допускається тризначний номер — від 101 до 999, якщо номер розробки перевищує 99. П'ятий елемент позначення — літера російського алфавіту, що визначає класифікацію за параметрами приладів, виготовлених за єдиними технологіями.

Використання

Біполярні транзистори використовуються в підсилювачах, генераторах, перетворювачах сигналу, логічних схемах.

9)

МДН-транзистор (MOS — transistor) — напівпровідниковий прилад, що як базовий фізичний принцип використовує ефект поля.

Типовий МДН-транзистор складається з МД/ОН- структури (метал- діелектрик/окисел- напівпровідник, наприклад n— типу), та двох p— карманів для електродів джерела (source) та стоку (drain). Металічний управляючий електрод називається затвором (gate), а напівпровідниковий — підкладкою (bulk). Відомо, що МДН-структури мають три режими роботи: збагачення або акумуляції (з власною провідністю напівпровідника); слабої інверсії (із змішаною провідністю) та сильної інверсії (з інверсною провідністю). Тому в принципі можна використовувати будь-який з цих трьох режимів роботи для практичної реалізації МДН-транзистора, і на перших порах в 60-х роках їх і використовували при серійному виробництві (звідси має витік певна неоднозначність навіть в назвах цих приладів, оскільки одні працювали на основних носіях, другі — на неосновних, а треті мали змішану провідність, тому їх просто називали польові транзистори). Проте з часом переміг один режим роботи МДН-транзистора — «режим сильної інверсії», і тому сьогодні тільки з ним і пов"язується однозначно назва «МДН-транзистор». Але навіть в цьому разі реальні прилади можуть працювати в двох режимах роботи: слабої (при включенні), та сильної (нормальний режим) інверсій. В загальному випадку можлива реалізація МДН-транзисторів двох типів: n— канальних та p— канальних. Більше того, обидва типи МДН-транзисторів можуть бути виготовлені на одній підкладці. В цьому випадку говорять про комплементарні (КМОН-) транзистори. На КМОН- транзисторах досить легко реалізувати цифрові логічні схеми (наприклад — «інвертори»). Вигода від використання КМОН- логічних інверторів очевидна, оскільки вони в статичному режимі не споживають енергії. Дійсно, не залежно від логічного стану на виході інвертора, завжди один із послідовно включених транзисторів є «відкритий», а інший «закритий», тому струм через них не протікає. Проте при перемиканні логічного інвертора із одного стабільного стану в інший (перехідний процес) звичайно струм протікає, і його слід враховувати (особливо при високих тактових частотах логічних схем).

Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виходи, один з яких — керуючий електрод — використовується для різкого переводу тиристора у включений стан.

Тиристор суміщає в собі функції випрямляча, вимикача і підсилювача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

тиристор, як і діод, проводить в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

тиристор переводиться з вимкненого стану у ввімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану у ввімкнений, значно менший (декілька міліампер) при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер. Тому тиристор володіє властивостями підсилювача струму;

середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор при цьому є регулятором потужності.

10)

Тиpістори відносяться до класу чотирьохшарових напівпровідникових приладів, які складаються з чотирьох областей із провідністю р- і n типу які послідовно чергуються.
Діодний тіpіcтoр (діод - тірістор, діністор) має виводи від двох крайніх областей. Часто такі прилади називають також некерованими перемикаючими діодами.
Тріодний тіpіcтop (тріод - тірістор, тріністор) - це напівпровідниковий прилад, що представляє собою чотирьохшарову структуру типу рnрn (чи прпр), що має виводи від двох крайніх областей і від однієї внутрішньої (базової) області. Такі прилади називають також керованими перемикаючими діодами.
Схематичні зображення чотирьохшарових структур показані на рисунку 1. В цих структурах крайні електронно – діркові переходи називаються емітерними, середній перехід — колекторним, внутрішні області структури, що лежать між переходами, називаються базами. Електрод, що забезпечує електричний зв'язок із зовнішньою n - областю, називається катодом, а з зовнішня р - областю — анодом. У тріод-тірісторах із внутрішньою р - областю (р - базою) з'єднаний керуючий електрод.
При виготовленні тиристорів кристал зі структурою рnрn - типа припаюється на кристал тримач і герметизується в металевому корпусі. Конструктивне оформлення тірістора практично не відрізняється від оформлення звичайного площинного діода

Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виходи, один з яких — керуючий електрод — використовується для різкого переводу тиристора у включений стан.

Тиристор суміщає в собі функції випрямляча, вимикача і підсилювача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

тиристор, як і діод, проводить в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

тиристор переводиться з вимкненого стану у ввімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану у ввімкнений, значно менший (декілька міліампер) при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер. Тому тиристор володіє властивостями підсилювача струму;

середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор при цьому є регулятором потужності.

11)

Оптоелектронний елемент, що містить джерело і приймач випромінювання, оптично і конструктивно зв'язані один з одним, називається оптоелектронної парою або Оптрон.

У більшості оптронів в якості джерела випромінювання використовується світлодіод. Зазвичай це світлодіоди на основі GaAs, AlGaAs, GaP або GaAsP. Іноді як випромінювачів використовуються інжекційні лазери на основі AlGaAs або InGaAsP. Назва оптрона відповідає типу використовуваного фотодетектора (резисторний, діодний, транзисторний, тиристорний). У діодних, транзисторних і тиристорних оптронів основним матеріалом для приймача випромінювання служить кремній (Si). У резисторних оптронах широко використовуються приймачі на основі CdS і CdSe, добре узгоджуються по спектру з випромінювачами на основі GaAsP і GaP. Оптичної передавальної середовищем оптрона служить повітря, скло та інші речовини.

Вхідний електричний сигнал I 1 перетвориться джерелом випромінювання 1 в світловий потік P1, який передається по оптичному каналу 2 на фотодетектор 3. Тут відбувається зворотне перетворення світлового потоку в електричний сигнал I 2. Середа оптичного каналу може бути керованою (володіючи, наприклад, електрооптичні властивості). Тому в загальному випадку світловий потік P1 може бути перетворений в світловий потік P2 за допомогою спеціального елемента керування 4.

Елементарний оптрон є чотириполюсником, тому його властивості визначаються трьома основними характеристиками - вхідний, передавальної і вихідний. Вхідний є вольт-амперна характеристика випромінювача, а вихідний - вольт-амперна характеристика фотоприймача при заданому струмі на вході оптрона. Передатною характеристикою називається залежність струму на виході оптрона від струму на його вході I 2 (I 1). Швидкодія оптрона визначається часом перемикання, а також граничною частотою, яка для різних оптронів варіюється від одиниць кілогерц до десятків мегагерц. Опір ізоляції між входом і виходом оптрона досягає 1012 Ом. На змінному струмі певну роль відіграє прохідна ємність оптрона, типове значення якої дорівнює 1 пФ.

Оптопари (оптрони) - електронний прилад, що складається з випромінювача світла (зазвичай - світлодіод, в ранніх виробах - мініатюрна лампа розжарювання) і фотоприймача (біполярних і польових фототранзисторів, фотодіодів, фототірісторов, фоторезисторів), пов'язаних оптичним каналом і як правило об'єднаних в загальному корпусі. Принцип роботи оптрона полягає в перетворенні електричного сигналу в світ, його передачі по оптичному каналу і наступному перетворенні назад в електричний сигнал.

класифікація

 

За ступенем інтеграції

оптопари (або елементарні оптрони) - складаються із двох і більше елементів (в т. ч. зібрані в одному корпусі)

оптоелектронні інтегральні схеми, які містять одну або кілька оптопар (з додатковими компонентами, наприклад, підсилювачами, або без них).

За типом оптичного каналу

з відкритим оптичним каналом

із закритим оптичним каналом

За типом фотоприймача

з фоторезисторів (резисторні оптопари)

з фотодіодом

з біполярним (звичайним або складовим) фототранзистором

з фотогальванічних генератором (сонячної батарейкою); такі оптрони зазвичай забезпечуються звичайним польовим транзистором, затвором якого управляє фотогальванічні генератор.

з фототірістором або фотосімістором.

12)

Функціональна (мікро) електроніка - один з сучасних напрямів мікроелектроніки, засноване на використанні фізичних принципів інтеграції та динамічних неоднорідностей, що забезпечують несхемотехніческіе принципи роботи пристроїв. Функціональна інтеграція забезпечує роботу приладу, як єдиного цілого. Поділ його на елементи приводить до порушення функціонування [1].

У функціональній мікроелектроніці використовується взаємодія потоків електронів зі звуковими хвилями в твердому тілі, оптичні явища в твердому тілі, властивості напівпровідників, магнетиків і надпровідників в магнітних полях і др

напрямки

Залежно від типу використовуваної динамічної неоднорідності, континуальної середовища, тієї чи іншої комбінації фізичних полів або явищ розрізняють такі напрямки функціональної електроніки як:

Функціональна акустоелектроніка,

Функціональна магнітоелектроніки,

Функціональна оптоелектроніка,

Функціональна діелектрична електроніка,

молекулярна електроніка

і т.д.

Існують також змішані напрямки (акустооптика, магнітооптоакустіка та інші).

13)

МІНІАТЮРИЗАЦІЯ

Напрям в конструюванні приладів, механізмів, машин та ін пристроїв (головним чином в радіоелектроніці, радіотехніці і приладобудуванні) зі значно меншими розмірами і масою (в порівнянні з існуючими зразками). Необхідність М. в електроніці обумовлена ​​безперервним ускладненням РЕА і збільшенням числа містяться в ній елементів у зв'язку з постійним розширенням функцій і сфери використання електронних устр-в в автоматиці, обчислить. техніці, радіотехніці, медицині та ін.

Спочатку (у 40 - 50-х рр..) Уявлення про М. пов'язувалося головним чином з простим зменшенням розмірів і маси вузлів і елементів устр-в і компактнішим їх розміщенням на шасі (монтажній платі), підвищенням щільності компонування РЕА за рахунок більш раціонального використання конструктивних обсягів. Роботи в цьому напрямку привели до створення, наприклад, малогабаритних («пальчикових») приймально-підсилить. ламп бесцокольние конструкції, а також мініатюрних резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності, з'єднувачів та ін електро-та радіокомпонентів.

З появою нП приладів, які дозволили істотно зменшити масу і розміри РЕА, почалися пошуки нових конструктивно-технологич. рішень, які завершилися розробкою друкованого монтажу та мікромодулів. У нач. 60-х рр.. виник новий напрям в електроніці - мікроелектроніка, в рамках якої проблема М. вирішується шляхом створення конструктивно, технологічно і електрично пов'язаних структур - інтегральних схем.

В ІС об'єднано велике число мікромініатюрних (з субмікронними розмірами) елементів і їх елект. з'єднань, які виробляються за принципово новою технологією, зокрема пленарного технології, що одержала широке поширення. З появою мікроелектроніки змінилося саме поняття «електронний пристрій» (щось зібране, змонтоване з отд. Елементів), т. к. будучи виготовлено у вигляді ІВ, воно являє собою неподільне ціле й саме є елементом в більш складних системах. Досягнення мікроелектроніки дозволили в 70-х рр.. перейти від використання отд. ІС до створення РЕА на основі великих і надвеликих ІС, в т. ч. однокристальних мікро-ЕОМ і мікропроцесорів, і істотно (на неск. Порядків) підвищити їх надійність і осн. техн. характеристики, знизити вартість.

14)

Інтегра́льна мікросхе́ма (рос. интегральная микросхема, англ. integrated circuit, IC; нім. integral Mikroschema n) — мініатюрний мікроелектронний виріб, елементи якого нерозривно пов'язані конструктивно, технологічно та електрично. Виконує визначені функції перетворення і має високу щільність упаковки електрично з'єднаних між собою елементів і компонентів, які є одним цілим з точки зору вимог до випробувань та експлуатації.

За способом об'єднання розрізняють:

напівпровідникові,

монолітні (осн. тип),

плівкові,

гібридні.

За видом оброблюваної інформації — на

цифрові та

аналогові.

За складністю і якістю оцінки І.м. поділяються на:

малі І.м. (МІС),

середні І.м. (СІС),

великі І.м. (ВІС),

надвеликі І.м. (НВІС).

Надвелика інтегральна схема

(НВІС) — інтегральна мікросхема зі ступенем інтеграції понад 1000 елементів в кристалі.

Використовується в різних аналогових та цифрових елементах автоматики, вимірювальної та обчислювальної техніки.

 

15)