Униполярные транзисторы с изолированным затвором.

унитрон – полевой транзистор плоской конфигурации. В полевых тран-рах с изолированным затвором электрод затвора изолирован от полупроводниковой области канала слоем диэлектрика. Эти транзисторы имеют структуру металл – диэлектрик – полупроводник. Сопротивление канала изменяется за счет изменения концентрации подвижных носителей в поверхностном слое полупроводника под действием внешнего электрического поля. Поле создается напряжением, кот прикладывается к затвору. Затвор – металлический электрод, кот отделен от поверхности полупроводника слоем тонкой диэлектрической пленки. Наличие пленки позволяет подавать на затвор либо положительное, либо отрицательное напряжение. Ток через затвор в обоих случаях отсутствует. Транзисторы подразделяется на два класса:

со встроенным и с индуцированным каналами.*При U_си ≠ 0 и Uз=0 течет ток стока I_с. При Uз<0 в канал притягиваются дырки – режим обогащения, ток I_с растет. При Uз>0 от затвора отталкиваются дырки – режим обеднения, ток I_с снижается.В транзисторе с индуцир каналом отсутствует структурно выраженный канал.

При Uз =0, Uси не=0, то I_с =0 т к отсутствует проводимость между стоком и истоком. При Uз > 0 электроны притягиваются к поверхности I_с=0. Режим обеднения не применяется. При Uз < 0 притягиваются дырки и образуется индуцированный канал, по кот течет ток.

Тиристор, динистор.

динистор- сочетание двух транзисторов: p-n-p и n-p-n типов (7.2)Почти всё внешнее напряжение U падает на переходе П2. Через прибор течет ток I = I_ко запертого коллекторного перехода. суммарный ток , где М – коэффициент умножения; α₁, α₃ – коэффициенты передачи тока от П1 и П3 к П2.ВАХ можно разбить на 4 участка:а) 1 – малые токи и больш напряжениями – прибор выключен; б) П – переходный участок с отрицательным сопротивлением, процесс идет лавинообразно;в) Ш – динистор включен, напряжения малы, токи велики г) 1У – прибор выключен, обратная ветвь ВАХ, как у обычного диода.* Тиринстор- Прибор имеет дополнительный вывод от управляющего электрода, от n1 или р2 (7.4) возможно управление моментом включения прибора. ВАХ тиристора. Здесь I_у ‑ ток управления, при I_y0 характеристика совпада ет с характеристикой динистора. Изменяя I_у, можно менять U_вкл независимо от внешнего напряжения.С увеличением I_у увеличивается α, М_α = 1 наступает раньше при меньшем U_вкл. При некотором I_у участок отрицательного сопротивления исчезает. Применяются в импульсных схемах, усилителях, генераторах, выпрямителях

25.Однопереходный транзистор. ‑ это полупроводниковый прибор с одним р-n переходом и тремя выводами. Представляет собой кристалл n -типа (база), в котором создается эмиттерная область р -типа. Вах I_Э = f(Uэ)| _=const В точке 0 при U_Б > 0 и Uэ = 0 через Б1 и Б2 течет небольшой ток смещения и создает падение напряжения U_Б1 на участке базы Б1. На участке 01 напряжение U_Б> 0, 0 ≤ U_Э ≤ U_Б1, переход (ЭБ1) смещен в обратном направлении и течет ток I_Э0, причем при увеличении U_Э ток I_Э0 уменьшается.В точке 1 ток I_Э0 = 0 при U_Э0 = U_Б1. В точке А при протекании прямого тока I_Э в базе Б1 идет накопление носителей, сопротивление R_Б1 и напряжение U_Б1 уменьшаются, а уменьшение U_Б1 равносильно увеличению U_Э относительно Б1. При U_Э = U_ВКЛ этот процесс идет лавинообразно: допустим I_Э увеличивается, тогда R_Б1 уменьшается, уменьшается U_Б1, Uэ увеличивается, уменьшается потенциальный барьер φ_к, увеличивается инжекция и ток I_э, уменьшается R_Б1 и т. д.На участке АВ резко увеличивается I_Э, уменьшается U_Э, это участок отрицательного сопротивления.В точке Д, когда слой Б1 насыщается зарядами, его сопротивление перестает уменьшаться.На участке СВ ток Iэ увеличивается из-за увеличения Uэ. При увеличении I_Э ВАХ смещается параллельно вправо, при умен U_Б ‑ влево, при U_Б = 0 ‑ совпадает с харкой диода.

26.Светодиод. В основе работы светодиода лежит излучательная рекомбинация в p-n - переходе. При прямом смещении инжектированные неосновные носители вблизи перехода рекомбинируют в базе с основными. При этом излучаются кванты света. Излучение может быть в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частях спектра.

Плоская конструкция (8.7,а) Рабочая поверхность большая, но мала эффективность. Используется в матричных устройствах с большой плотностью упаковки.Полусферическая (8.7,б) по технологии сложней, но выигрывает в эффективности.Светодиод с перестраиваемым цветом свечения (8.7,в) представляет двухдиодную структуру, каждый из p-n переходов управляется независимо. Недостатками являются:а) низкая эффективность;б) старение.

Достоинства: а) механическая прочность;б) высокая надёжность;в) малые габариты;г) низкие рабочие температуры;д) малое потребление энергии;е) безынерционность.

 

 

Фотодиод, ВАХ.

Фотодиод – фотоэлектронный прибор, в основе раб кот лежит фотоэффект в запирающем слое, возникает ЭДС в p-n переходе под действием светового потока.вентильный режим фотодиода – Е_вн = 0:1) при Ф = 0равновесное состояние, p-n переход заперт, следовательно, суммарный ток через переход равен нулю;2) при Ф > 0. Если энергия падающего фотона больше ширины запрещенной зоны, то валентный электрон перейдёт в зону проводимости и образуется пара подвижных носителей - электрон и дырка. дырки переходят в р -зону, а электроны – в n -зону на выводах образуется фотоэдс j_Ф=j_Т∙_∙ln[(I_Ф/I₀+1)].* фотодиодный режим. а) при Ф = 0 через переход течёт обратный тепловой ток – I₀;б) под действием Ф > 0 увеличивается обратный ток – фототок. Общий ток через диод I_общ=I₀+I _Ф. ВАХ I=f(U)|Ф= const (8.8).в IV квадранте отражен генераторный режим:1) при I = 0 х.х. U = j_ф – фотоэдс;2) при U = 0 к.з. течет ток I_кз;3) при R_H ¹ 0 ток I = j_ф / R_H. В III квадранте фотодиодный режим. В I квадранте – при Ф = 0 ВАХ как у выпрямительного диода. При Ф > 0 I_{п р} >> I_Ф и I_Ф не отличить на фоне I_пр.

28.Оптрон- это активный элемент, сочетающий источник света и согласованный с ним фотоприемник, в котором внешний электрический сигнал преобразуется в оптический, усиливается, затем снова преобразуется в электрический, коэффициент усиления должен быть больше единицы. достоинство – возможность разделения входной и выходной цепей.а) оптрон с внешней фотонной связью 8.14 яркость В _ВЫХ изменяется пропорционально В_ВХ. Оптический сигнал преобразуется в электрич, затем усиливается электронным усилителем и снова преобразуется в оптический.

Если В_ВЫХ > В_ВХ, то имеет место гомохроматическое усиление излучения, при В_ВЫХ > В_ВХ и разных спектрах – гетерохроматическое усиление или преобразование излучения. Можно преобразовывать одну длину волны в другую. При оптических ФП и ИС происходит усиление света. б) оптрон с внутренней фотонной связью (8.16). Электрический сигнал преобразуется в оптический, усиливается и вновь преобразуется в электрический.Оптроны используются для преобразования, усиления, генерирования, формирования электрического сигнала и т.д.