다이오드. "반도체. p-n형 반도체의 접촉을 통한 전류. 반도체 다이오드. 트랜지스터" 주제에 대한 물리학 수업 다이오드 유형 주제 프레젠테이션
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주제에 대한 프레젠테이션:다이오드
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터널 다이오드. 터널 장치 제작의 현실을 확인한 첫 번째 작업은 Esaki 다이오드라고도 불리는 터널 다이오드에 관한 것이며 L. Esaki가 1958년에 출판했습니다. 퇴화된 게르마늄 p-n 접합에서 내부 전계 방출을 연구하는 과정에서 Esaki는 "비정상적인" 전류-전압 특성을 발견했습니다. 특성 섹션 중 하나의 차동 저항이 음수였습니다. 그는 양자역학적 터널링의 개념을 사용하여 이 효과를 설명하고 동시에 이론적 결과와 실험적 결과 사이의 수용 가능한 일치를 얻었습니다.
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터널 다이오드. 터널 다이오드는 고농도로 도핑된 영역이 있는 p+-n+ 접합을 기반으로 하는 반도체 다이오드로, 전류-전압 특성의 직접 섹션에서 전압에 대한 전류의 n형 의존성이 관찰됩니다. 알려진 바와 같이, 불순물 농도가 높은 반도체에서는 불순물 에너지 밴드가 형성됩니다. n-반도체에서 이러한 띠는 전도대와 겹치고, p-반도체에서는 원자가 띠와 겹칩니다. 결과적으로, 불순물 농도가 높은 n형 반도체의 페르미 준위는 Ec 레벨보다 높고, p형 반도체에서는 Ev 레벨보다 낮습니다. 결과적으로, 에너지 간격 DE=Ev-Ec 내에서 n형 반도체의 전도대의 모든 에너지 준위는 전위 장벽 뒤의 동일한 에너지 준위에 해당할 수 있습니다. p-반도체의 가전자대에 있다.
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터널 다이오드. 따라서 DE 간격 내의 에너지 상태를 갖는 n 및 p 반도체의 입자는 좁은 전위 장벽에 의해 분리됩니다. p형 반도체의 가전자대와 n형 반도체의 전도대에서 DE 범위의 에너지 상태 중 일부는 자유입니다. 결과적으로 양쪽에 비어있는 에너지 준위가 있는 좁은 전위 장벽을 통해 입자의 터널링 운동이 가능합니다. 장벽에 접근할 때 입자는 반사를 경험하고 대부분의 경우 되돌아오지만 터널 전이의 결과로 장벽 뒤에 있는 입자를 감지할 가능성은 여전히 존재하며 터널 전류 밀도 jt0도 0이 아닙니다. 축퇴된 p-n 접합의 기하학적 폭을 계산해 봅시다. 이 경우 p-n 접합의 비대칭성이 유지된다고 가정합니다(p+는 더 많이 도핑된 영역입니다). 그러면 p+-n+ 전이의 폭은 작습니다. 간단한 관계식을 통해 전자의 De Broglie 파장을 추정합니다.
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터널 다이오드. p+-n+ 전이의 기하학적 폭은 전자의 드브로이 파장과 비슷한 것으로 나타났습니다. 이 경우 축퇴된 p+-n+ 접합에서 양자 역학적 효과의 발현을 기대할 수 있으며 그 중 하나는 전위 장벽을 통한 터널링입니다. 좁은 장벽의 경우 터널이 장벽을 통과할 확률은 0이 아닙니다!!!
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터널 다이오드. 터널 다이오드의 전류. 평형 상태에서 접합을 통과하는 총 전류는 0입니다. 접합에 전압이 가해지면 전자는 가전자대에서 전도대로 또는 그 반대로 터널링할 수 있습니다. 터널링 전류가 흐르기 위해서는 다음 조건이 충족되어야 합니다. 1) 전자 터널이 채워져야 하는 전이 측의 에너지 상태; 2) 전환의 반대편에서는 동일한 에너지를 갖는 에너지 상태가 비어 있어야 합니다. 3) 전위 장벽의 높이와 폭은 유한한 터널링 확률이 있을 만큼 충분히 작아야 합니다. 4) 준운동량은 보존되어야 한다. 터널 다이오드.swf
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터널 다이오드. 전류-전압 특성의 특정 지점을 특성화하는 전압 및 전류가 매개변수로 사용됩니다. 피크 전류는 터널링 효과 영역의 최대 전류-전압 특성에 해당합니다. 전압 상승은 전류 Ip에 해당합니다. 밸리 전류 Iв 및 Uв는 전류 최소 영역의 전류-전압 특성을 나타냅니다. 솔루션 전압 Upp는 특성 확산 분기의 전류 값 Iп에 해당합니다. 종속성의 하강 구간 I=f(U)는 음의 차동 저항 rД= -dU/dI를 특징으로 하며, 그 값은 다음 공식에 의해 약간의 오차로 결정될 수 있습니다.
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역방향 다이오드. 전자와 정공 반도체의 페르미 에너지가 일치하거나 전도대 하단 또는 가전자대 상단에서 ± kT/q 거리에 있는 경우를 생각해 보겠습니다. 이 경우 역 바이어스에서 이러한 다이오드의 전류-전압 특성은 터널 다이오드의 전류-전압 특성과 정확히 동일합니다. 즉, 역 전압이 증가하면 역 전류가 급격히 증가합니다. 순방향 바이어스 전류의 경우 전도대에 완전히 채워진 상태가 없기 때문에 전류-전압 특성의 터널 구성 요소가 전혀 없습니다. 따라서 이러한 다이오드를 밴드갭의 절반보다 크거나 같은 전압으로 순방향 바이어스하면 전류가 발생하지 않습니다. 정류기 다이오드의 관점에서 볼 때 이러한 다이오드의 전류-전압 특성은 반대입니다. 즉, 역방향 바이어스에서는 전도성이 높고 순방향 바이어스에서는 전도성이 낮습니다. 이와 관련하여 이러한 유형의 터널 다이오드를 역방향 다이오드라고 합니다. 따라서 역방향 다이오드는 음의 차동 저항을 갖는 부분이 없는 터널 다이오드이다. 0에 가까운 낮은 전압(마이크로볼트 정도)에서 전류-전압 특성의 높은 비선형성으로 인해 이 다이오드는 마이크로파 범위에서 약한 신호를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.
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일시적인 프로세스. 기존 p-n 접합을 기반으로 하는 반도체 다이오드의 전압이 급격히 변하면 정전류-전압 특성에 해당하는 다이오드를 통한 전류 값이 즉시 확립되지 않습니다. 이러한 전환 중 전류 설정 프로세스를 일반적으로 과도 프로세스라고 합니다. 반도체 다이오드의 과도 프로세스는 다이오드가 직접 켜질 때 다이오드 베이스에 소수 캐리어가 축적되고 다이오드 전압 극성의 급격한 변화에 따라 베이스에 재흡수되는 것과 관련이 있습니다. 기존 다이오드의 베이스에는 전기장이 없기 때문에 베이스에서 소수 캐리어의 이동은 확산 법칙에 의해 결정되며 상대적으로 느리게 발생합니다. 결과적으로, 베이스의 캐리어 축적 동역학과 그 흡수는 스위칭 모드에서 다이오드의 동적 특성에 영향을 미칩니다. 다이오드가 순방향 전압 U에서 역방향 전압으로 전환할 때 전류 I의 변화를 고려해 보겠습니다.
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일시적인 프로세스. 정지 상태의 경우 다이오드의 전류 값은 다음 방정식으로 설명됩니다. 과도 프로세스가 완료된 후 다이오드의 전류 값은 J0와 같습니다. 과도 과정의 동역학, 즉 직접 전압에서 역전압으로 전환할 때 p-n 접합 전류의 변화를 고려해 보겠습니다. 다이오드가 비대칭 pn 접합을 기반으로 순방향 바이어스되면 비평형 정공이 다이오드 베이스에 주입됩니다. 베이스에 주입된 비평형 구멍의 시간과 공간 변화에 대해 설명합니다. 연속 방정식:
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일시적인 프로세스. 시간 t = 0에서 베이스에 주입된 캐리어의 분포는 확산 방정식에 의해 결정되며 다음과 같은 형식을 갖습니다. 일반 규정에 따르면 다이오드의 전압을 정방향에서 역방향으로 전환하는 순간의 값은 역방향 전류는 다이오드의 열 전류보다 훨씬 더 큽니다. 이는 다이오드의 역전류가 전류의 드리프트 성분으로 인해 발생하고 그 값이 소수 캐리어의 농도에 의해 결정되기 때문에 발생합니다. 이 농도는 이미터로부터의 정공 주입으로 인해 다이오드 베이스에서 상당히 증가하며 초기 순간에 동일한 방정식으로 설명됩니다.
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일시적인 프로세스. 시간이 지남에 따라 비평형 캐리어의 농도가 감소하므로 역전류도 감소합니다. 역저항 회복 시간 또는 흡수 시간이라고 불리는 시간 t2 동안 역전류는 열전류와 동일한 값에 도달합니다. 이 과정의 동역학을 설명하기 위해 연속 방정식의 경계 및 초기 조건을 다음 형식으로 작성합니다. 시간 t = 0에서 베이스에 주입된 캐리어의 분포에 대한 방정식은 유효합니다. 특정 순간에 정지 상태가 확립되면 베이스의 비평형 운반체의 고정 분포는 다음 관계식으로 설명됩니다.
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일시적인 프로세스. 역전류는 p-n 접합의 공간전하 영역 경계로의 정공 확산에 의해서만 발생합니다. 역전류의 동역학을 찾는 절차는 다음과 같습니다. 경계 조건을 고려하여 연속 방정식이 풀리고 시간과 좌표에 대한 기본 p(x,t)의 비평형 캐리어 농도의 의존성이 발견됩니다. 그림은 서로 다른 시간에 농도 p(x,t)의 좌표 의존성을 보여줍니다. 서로 다른 시간에 농도 p(x,t)의 좌표 의존성
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일시적인 프로세스. 동적 농도 p(x,t)를 대체하면 역전류 J(t)의 운동학적 의존성을 찾을 수 있습니다. 역전류 J(t)의 의존성은 다음과 같은 형식을 갖습니다. 여기에는 다음과 같은 추가 오류 분포 함수가 있습니다. 추가 오류 함수의 첫 번째 확장은 다음과 같습니다. 크고 작은 경우에 함수를 계열로 확장해 보겠습니다. 번: t > p. 우리는 다음을 얻습니다: 이 관계로부터 t = 0인 순간에 역전류의 크기는 무한히 커질 것입니다. 이 전류에 대한 물리적 제한은 역전압 U에서 다이오드 베이스 rB의 옴 저항을 통해 흐를 수 있는 최대 전류입니다. 컷오프 전류 Jav라고 하는 이 전류 값은 Jav = U/rB와 같습니다. 역전류가 일정한 시간을 차단시간이라 한다.
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일시적인 프로세스. 펄스 다이오드의 경우 차단 시간 τav와 다이오드 역저항의 복구 시간 τv가 중요한 매개변수입니다. 가치를 줄이는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 첫째, 베이스의 준중성 볼륨에 깊은 재결합 센터를 도입함으로써 다이오드 베이스의 비평형 캐리어의 수명을 줄이는 것이 가능합니다. 둘째, 비평형 캐리어가 베이스 뒷면에서 재결합되도록 다이오드 베이스를 얇게 만들 수 있습니다. perpr_pn.swf 다이오드를 스위칭할 때 시간에 따른 역전류의 의존성.
2장 반도체 다이오드반도체
다이오드
~이다
당신 자신
하나의 p-n 접합과 두 개의 p-n 접합을 갖는 반도체 장치
결론. 대부분의 다이오드는 다음을 기반으로 합니다.
비대칭 pn 접합. 동시에, 한 지역
일반적으로 (p+) 고도로 도핑되어 이미터라고 불리는 다이오드,
다른
(N)
가볍게 합금된
–
베이스.
Pn 접합
가볍게 합금되어 있기 때문에 베이스에 배치됩니다.
결론의 구조, 기호 및 이름
그림에 표시됩니다. 3.1. 각 외곽 지역 사이
반도체와 그 출력에는 옴 접촉이 있습니다.
그림에서 어느 3.1은 굵은 선으로 표시됩니다.
제조 기술에 따라 다음이 있습니다.
포인트 다이오드, 합금 및 미세합금, 확산 포함
베이스, 에피택셜 등
에 의해
기능의
목적
다이오드
각기 다른:
정류기, 범용, 펄스, 제너 다이오드 및
안정기, 바리캡, 터널 및 역방향, 마이크로파 다이오드 등
기능적 목적과 UGO에 따른 다이오드 분류
2.1. 다이오드의 전류-전압 특성
실제 다이오드의 전류-전압 특성은 p-n 접합의 전류-전압 특성과 많은 차이가 있습니다(그림 3.2).순방향 바이어스의 경우 체적 저항을 고려해야 합니다.
다이오드의 기본 rb 및 이미 터 rе 영역 (그림 3.3.), 일반적으로 rb >> rе. 가을
다이오드 전류의 볼륨 저항 양단의 전압은 다음과 같습니다.
수 밀리암페어를 초과하는 전류에서는 중요합니다. 게다가,
전압의 일부는 단자 저항 전체에서 강하합니다. 결과적으로
p-n 접합의 직접 전압은 전압보다 낮습니다.
다이오드의 외부 단자에 적용됩니다. 이로 인해 라인의 변위가 발생합니다.
전류-전압 특성의 오른쪽 분기(곡선 2)와 적용된 전압에 대한 거의 선형 의존성
전압.
볼륨 저항을 고려한 다이오드의 전류-전압 특성은 다음 식으로 표현됩니다.
∅U
나 나는 0 전자 T 1
Uø Irb
나 나는 0 전자 T 1
여기서 Upr은 단자에 적용되는 전압입니다. r은 총 기본 저항이고
다이오드 전극, 일반적으로 r=rb.
다이오드가 역방향 바이어스되면 다이오드 전류는 I0와 동일하게 일정하게 유지되지 않습니다.
저것들. 역전류의 증가가 관찰됩니다.
이는 다이오드의 역전류가 세 가지 구성 요소로 구성된다는 사실로 설명됩니다.
Iobr =I0 + Itr + Iut
U Φ Irb
티
나 나는0e
1
여기서 I0는 전이의 열 전류입니다.
Itr - 열 발생 전류. 역전압이 증가함에 따라 증가합니다.
이는 pn 접합이 팽창하여 부피가 증가하고
결과적으로, 생산되는 소수 캐리어의 수가 증가합니다.
열 발생으로 인해 발생합니다. 이는 현재 I0보다 4~5배 더 큽니다.
Iut – 누설 전류. 이는 표면 전도도의 유한값과 관련이 있습니다.
다이오드가 만들어지는 결정. 현대 다이오드에서는 항상
열 전류가 적습니다.
반도체 다이오드
반도체 다이오드는 전기를 변환하는 반도체이다.하나의 전기 접합부와 두 개의 단자를 사용하는 장치
p-n 접합의 다양한 특성(단방향 전도성, 전기적 파괴,
터널 효과, 엘. 용량).
정류다이오드
게르마늄 다이오드 실리콘 다이오드
제너다이오드
바리캡
터널 다이오드
역방향 다이오드
2.2. 다이오드 등가 회로
이것은 다음을 고려한 전기 요소로 구성된 회로입니다.pn 접합에서 발생하는 물리적 과정과 영향
전기적 특성에 대한 구조적 요소.
작은 p-n 접합의 등가 등가 회로
신호, 다이오드의 비선형 특성을 무시할 수 있는 경우
그림에 표시됩니다. .
여기서 CD는 모드에 따른 다이오드의 총 커패시턴스입니다. Rп = Rdiff
- 차동 전이 저항, 그 값
주어진 작동에서 다이오드의 정전류-전압 특성을 사용하여 결정됩니다.
포인트(Rdiff = U/ I|U=const); rb - 분산 전기
다이오드 베이스, 전극 및 단자의 저항, Rth –
누설 저항.
때로는 등가 회로가 단자 사이의 정전 용량으로 보완되는 경우도 있습니다.
다이오드 SV, 커패시턴스 Svh 및 Svyh(점선으로 표시) 및
단자 LV의 인덕턴스.
큰 신호의 등가 회로는 유사합니다.
이전 것. 그러나 차동 저항을 다음과 같이 대체하여 p-n 접합의 비선형 특성을 고려합니다.
소스 종속 전류 소스 I = I0(eU/ T – 1).
2.3. 다이오드의 전류-전압 특성에 대한 온도의 영향
I0(T)=I(에)2(T-에)/T*,주변 온도는 다음 사항에 큰 영향을 미칩니다.
다이오드의 전류-전압 특성. 약간의 온도 변화로
전류-전압 특성의 순방향 및 역방향 분기 과정이 변경됩니다.
온도가 증가함에 따라 비염기성 물질의 농도가 증가합니다.
반도체 결정의 캐리어. 이로 인해 역전류가 증가합니다.
전환(두 구성요소인 I® 및 Itr의 전류 증가로 인해)
기본 영역의 체적 저항을 줄입니다. 증가할 때
온도에 따라 역포화 전류는 약 2배 증가합니다.
10°C마다 게르마늄, 실리콘 다이오드의 경우 2.5배. 탐닉
역전류 대 온도는 다음 식으로 근사화됩니다.
I0(T)=I(에)2(T-에)/T*,
여기서: I(T0)-전류는 온도 T0에서 측정됩니다. T – 현재 온도; 티*
- 역방향 전류 배가 온도 - (5-6) 0С – Ge의 경우 및 (9-10) 0С – Si의 경우.
다이오드 역전류의 최대 허용 증가는 다음을 결정합니다.
다이오드의 최대 허용 온도는 80-100 ° C입니다.
게르마늄 다이오드의 경우, 실리콘 다이오드의 경우 150~200°C입니다.
누설 전류는 온도에 따라 약하게 변하지만 온도에 따라 크게 달라질 수 있습니다.
시간이지 나면서 바뀌다. 따라서 주로 시간을 결정합니다.
전류-전압 특성의 역방향 분기가 불안정합니다.
전류-전압 특성의 직접적인 분기는 온도가 증가함에 따라 왼쪽으로 이동하고
더 가파르게 됩니다(그림 3.3). 이는 Irev(3.2)의 성장과
rb를 줄이면 후자는 베이스의 전압 강하를 줄입니다.
접합점의 직접 전압은 일정한 전압에서 증가합니다.
외부 핀에.
직접 분기의 온도 불안정성을 평가하기 위해 다음을 소개합니다.
전압 온도 계수(TKN) t = U/ T, 표시
다이오드의 순방향 전압은 온도 변화에 따라 어떻게 변합니까?
고정 순방향 전류에서 10C. -60에서 온도 범위
+60 "С t -2.3mV/°С.
2.4. 정류기 다이오드
정류기 다이오드 - 저주파를 정류하도록 설계됨AC 전류이며 일반적으로 전원 공급 장치에 사용됩니다. 교정 중
양극성 전류가 단극성 전류로 변환되는 것을 이해합니다. 교정용
다이오드의 주요 특성, 즉 단방향 전도성이 사용됩니다.
큰 전류를 정류하기 위한 전원 공급 장치의 정류기 다이오드
평면 다이오드를 이용한 전류. 그들은 큰 접촉 면적 p와 n 영역을 가지고 있습니다.
그리고 큰 배리어 커패시턴스(커패시턴스 Xc=1/(ΩC))는 허용하지 않습니다.
높은 주파수로 교정합니다. 또한, 이러한 다이오드는 크기가 크다.
역전류.
정류기 다이오드를 특징짓는 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
(그림 2.1):
- 최대 순방향 전류 Ipr max;
- 주어진 순방향 전류 Ipr 값에서 다이오드 양단의 전압 강하(Upr
게르마늄 다이오드의 경우 0.3...0.7 V, 실리콘 다이오드의 경우 Upr 0.8...1.2 V);
- 다이오드 Urev max의 최대 허용 일정 역전압;
- 주어진 역방향 전압 Urev에서 역방향 전류 Irev(값
게르마늄 다이오드의 역전류는 게르마늄 다이오드의 역전류보다 2~3배 더 큽니다.
규소);
- 역전압이 인가될 때 다이오드의 장벽 용량
어느 정도의 크기;
- Fmax - 다이오드가 큰 문제 없이 작동할 수 있는 주파수 범위
정류 전류 감소;
- 작동 온도 범위(게르마늄 다이오드는 60...+70°C 범위에서 작동하고, 실리콘 다이오드는 -60...+150°C 범위에서 작동합니다.
실리콘 다이오드의 역전류).
다이오드 Рср Д의 평균 전력 손실 - 해당 기간 동안의 평균 전력
전류가 순방향과 역방향으로 흐를 때 다이오드에 의해 소산됩니다.
최대 허용 값을 초과하면 기간이 급격히 단축됩니다.
서비스 또는 다이오드 고장.
냉각 조건(환기, 라디에이터 사용)을 개선하여 가능합니다.
전력 출력을 높이고 열 고장을 방지합니다. 라디에이터의 적용
또한 순방향 전류를 증가시킬 수도 있습니다. 단상 반파 정류기
단상 전파
중간 지점 정류기
산업
발행된다
규소
최대 수백 암페어 및 역방향 전류용 정류기 다이오드
최대 수천 볼트의 전압. 업무상 부득이한 경우
허용 Urev를 초과하는 역전압
하나의 다이오드, 그 다음 다이오드는 직렬로 연결됩니다. 을 위한
증가하다
곧게 펴다
현재의
할 수 있다
적용하다
다이오드의 병렬 연결.
1) 반파 정류기. 변신 로봇
교류전압의 진폭을 감소시키는 역할을 한다.
다이오드는 교류를 정류하는 데 사용됩니다.
2) 전파 정류기. 이전 다이어그램
상당한 단점이 있습니다. 그렇지 않다는 사실로 구성됩니다.
기본 전원 에너지의 일부가 사용됩니다.
(음의 반주기). 결핍은 다음에서 제거됩니다.
전파 정류기 회로.
첫 번째 양(+) 반주기에서 전류
다음과 같이 진행됩니다: +, VD3, RH↓, VD2, - .
두 번째 – 음수(-)는 다음과 같습니다: +, VD4, RH↓ , VD1,- .
두 경우 모두 그는
부하를 통해 한 번에 흐릅니다.
방향 ↓ - 위에서 아래로, 즉 교정이 일어난다
현재의.
단상 브리지 정류기
2.5. 펄스 다이오드
펄스 다이오드는 펄스 회로의 스위칭 모드에서 작동하도록 설계된 다이오드입니다.이러한 회로에서는 전기 스위치 역할을 합니다. 전기 키에는 두 가지 상태가 있습니다.
1. 저항이 0 Rvd =0일 때 닫힙니다.
2. 저항이 무한대 Rvd=무한일 때 개방됩니다.
이러한 요구 사항은 적용된 전압의 극성에 따라 다이오드로 충족됩니다. 그들은 거의 가지고 있지 않습니다
순방향으로 바이어스되면 저항이 높아지고, 반대 방향으로 바이어스되면 저항이 높아집니다.
1. 스위칭 다이오드의 중요한 매개변수는 스위칭 속도입니다. 요인
다이오드 스위칭 속도를 제한하는 것은 다음과 같습니다:
a) 다이오드 커패시턴스.
b) 소수 전하 캐리어의 확산 속도와 관련 축적 및 재흡수 시간.
펄스 다이오드에서는 p-n 접합의 면적을 줄임으로써 높은 스위칭 속도를 얻을 수 있습니다.
다이오드 커패시턴스 값. 그러나 이는 다이오드의 최대 순방향 전류(Idirect max.)를 감소시킵니다. 맥박
다이오드는 정류기와 동일한 매개변수가 특징이지만 다음과 관련된 특정 매개변수도 있습니다.
스위칭 속도. 여기에는 다음이 포함됩니다. 다이오드에 순방향 전압을 설정하는 시간(tset): tset. –
순방향 전류가 켜졌을 때 다이오드의 전압이 다음과 같이 정상 값에 도달하는 시간
지정된 정확도. 이 시간은 확산 속도와 관련이 있으며 베이스 영역의 저항 감소로 구성됩니다.
이미터에 의해 주입된 소수 전하 캐리어의 축적으로 인해. 처음에는 높기 때문에 작은
전하 캐리어 농도. 순방향 전압을 가한 후 베이스에 소수 전하 캐리어가 집중됩니다.
증가하면 다이오드의 순방향 저항이 감소합니다. 다이오드 역저항 회복 시간
(trecovery) : 스위칭 후 다이오드가 전류를 역전시키는 시간으로 정의
정방향에서 역방향으로 적용된 전압의 극성은 주어진 값으로 고정 값에 도달합니다.
정확성. 이 시간은 흐름 중에 축적된 소수 전하 캐리어 베이스로부터의 재흡수와 관련됩니다.
직류. 트레스토어 – 다이오드를 스위칭할 때 다이오드를 통과하는 역전류가 해당 전류에 도달하는 시간
주어진 정확도 I0의 고정 값은 일반적으로 최대 역전류의 10%입니다. 트레스토어= t1.+ t2. , 어디
t1. – pn 접합 경계에서 소수 전하 캐리어의 농도가 다음과 같이 변하는 흡수 시간
제로, t2. – 다이오드 베이스의 부피에서 소수 전하의 재흡수와 관련된 확산 커패시턴스의 방전 시간. 안에
일반적으로 회복시간은 스위치처럼 다이오드를 끄는데 걸리는 시간이다.
2.7. 제너 다이오드 및 안정기
제너 다이오드는 약하게 만들어진 반도체 다이오드입니다.상수를 안정화하는 데 사용되는 도핑된 실리콘
전압. 역바이어스 제너다이오드의 전류-전압 특성은 작은 구간을 갖는다.
그것을 통해 흐르는 전류에 대한 전압의 의존성. 이 영역은 뒤에 나타납니다.
전기적 고장 계산(그림 1.5)
제너 다이오드의 특징은 다음과 같습니다.
정격 안정화 전압 Ust. 공칭 - 정격 전압
작동 모드의 제너 다이오드에서 (주어진 안정화 전류에서)
정격 안정화 전류 Ist.nom - 제너 다이오드를 통과하는 전류
정격 안정화 전압;
최소 안정화 전류 Ist min - 최저 전류 값
항복 모드가 안정적인 안정화;
최대 허용 안정화 전류 Ist max - 최고 전류
제너 다이오드의 가열이 허용 한계를 초과하지 않는 안정화.
차동 저항
Rst - 전압 증분 비율
안정화를 유발하는 안정화 전류 증가: Rst =
TKN – 안정화 전압의 온도 계수:
TKN
Ust / Ist.
U st.nom.
100%
U st.nom. 티
– 제너 다이오드의 상대적인 전압 변화가 1로 감소합니다.
도.
Ust.nom.< 5В – при туннельном пробое.
Ust.nom. > 5V – 눈사태 고장 중.
제너 다이오드의 매개변수에는 최대 허용 순방향 전류도 포함됩니다.
Imax, 최대 허용 펄스 전류 Ipr 및 max, 최대 허용
소산 전력 P 최대. 파라메트릭 전압 안정기(그림 9). 제공하는 역할을 합니다
정전압이 변할 때 부하 양단의 정전압(Un)
공급(Upit) 또는 부하 저항(Rн).
부하(소비자)는 제너 다이오드와 병렬로 연결됩니다. 제한적
저항(Rogr)은 올바른 모드를 설정하고 유지하는 역할을 합니다.
안정화. 일반적으로 Rogr은 제너 다이오드의 전류-전압 특성의 중간점에 대해 계산됩니다(그림 5).
이 회로는 IVD의 재분배로 인해 전압 안정화를 제공합니다.
안에
회로의 동작을 분석해 봅시다.
두 번째 법칙에 따르면 Upit = (IVD + IN) Rogr + Un 비율을 씁니다.
공급 전압을 Upit으로 변경하면 증가가 나타납니다.
Un에서 부하 전체의 전압 및 전류 IVD = Un/rst, IH = Un/Rn. 적어보자
증분에 대한 원래 방정식:
Upit = (Un/rst + Un/Rn) Rogr+ Un = Un(1/rst + 1/Rn) Rogr+ Un.
Un에 관해 해결해 보면 Un = Un/이 됩니다.
Rogr/rst가 크므로 Un은 작습니다. Rogr이 많을수록 첫 번째가 적을수록 적습니다.
출력 전압의 변화.
회로 계산(일반적으로 Usupply 및 RN이 지정됨):
조건에서 제너 다이오드 VD1 선택:
및 Ist.nom.>In.
2)계산
로림.
유인. U st.nom.
나는 st.nom.
U st.nom. 유 아웃
제너 다이오드의 유형:
1. 정확성. 작은 TKN 값과 정규화된 값을 가집니다.
Ust.nom. 작은 TKN은 제너 다이오드와 직렬로 연결하여 달성됩니다.
(VD2), 순방향에 양의 TKN 다이오드(VD1)가 있으며, 그 TKN
부정적인. 총 TKN은 그 합과 같으므로 다음과 같이 작은 것으로 나타납니다.
크기.
2. 2노드 제너다이오드. 2개의 제너 다이오드로 구성됩니다.
역순차적으로 변수의 진폭을 안정화하는 데 사용됩니다.
스트레스.
안정기는 반도체 다이오드입니다.
전압 안정화는 전류-전압 특성의 직접 분기를 사용합니다. 그런
다이오드에서는 베이스에 불순물(rb→0)이 많이 도핑되어 있으므로 직접적으로
가지가 거의 수직으로 뻗어있습니다. 안정기 매개변수는 유사합니다.
제너 다이오드 매개변수. 그들은 작은 것을 안정시키는 데 사용됩니다
전압 (Ust.nom. ≒0.6V), 안정기 전류 - 1mA에서 수
수십 mA 및 음의 TKN.
2.9. 터널 및 역방향 다이오드
불순물 농도가 높게 도핑된(축퇴된) p-n 구조의 경계에서터널효과가 있습니다. n 10 20el/cm 3
순방향 바이어스를 사용하면 전류-전압 특성이 직접 분기에 나타납니다.
음의 저항 Rdiff = U/ I|AB=r- 0인 하강 구간 AB.
그래프의 점선은 다이오드의 전류-전압 특성을 나타냅니다.
이를 통해 증폭기 및 발전기에 이러한 다이오드를 사용할 수 있습니다.
펄스 장치뿐만 아니라 마이크로파 범위의 진동.
역방향 바이어스에서는 터널 항복으로 인한 전류가 작은 순간에도 급격하게 증가합니다.
전압
터널 다이오드의 주요 매개 변수는 다음과 같습니다.
피크 전류 및 피크 전압 Ip, Up - 지점 A의 전류 및 전압;
밸리 전류 및 전압 IB - 지점 B의 전류 및 전압;
현재 비율 Iп/Iв;
피크 전압 - 피크 전류에 해당하는 순방향 전압;
솔루션 전압 Up - 밸리 전압보다 큰 직접 전압
전류는 피크와 동일합니다. 인덕턴스 LD - 총 직렬 인덕턴스
주어진 조건 하에서 다이오드; 특정 용량 Сд/Iп - 터널 용량의 비율
피크 전류에 대한 다이오드; 차동 저항 gdif - 역수 값
전류-전압 특성의 가파른 정도; 터널 다이오드의 공진 주파수 fo - 설계 주파수
이는 p-n 접합의 총 리액턴스와 하우징의 인덕턴스입니다.
터널 다이오드는 0이 됩니다. 제한 저항 주파수 fR - 계산됨
임피던스의 활성 성분이 직렬로 연결된 주파수
p-n 접합과 손실 저항으로 구성된 회로는 0이 됩니다. 소음
터널 다이오드 상수 Ksh - 다이오드의 잡음 계수를 결정하는 값.
터널 다이오드의 손실 저항 Rn은 수정의 전체 저항이고,
연락 연결 및 결론.
최대 허용 매개변수에는 최대 허용 상수가 포함됩니다.
터널 다이오드의 순방향 전류 Ipr max, 최대 허용 순방향 펄스 전류
Ipr. 및 최대 허용 정역 전류 Irev max,
최대 허용 마이크로파 전력 Rmicrowave max는 다이오드에 의해 소산됩니다. 고조파 발진기의 구성표
TD는 그림에 표시됩니다. . 요소의 목적: R1,
R2 – 저항기, 터널의 작동점 설정
IV 특성 중간에 음극이 있는 다이오드
저항; Lk, Ck - 진동 회로; SBL
용량
블로킹,
에 의해
변하기 쉬운
터널 다이오드를 연결하는 구성 요소
진동 회로와 평행.
병렬로 연결된 터널 다이오드
진동하는
윤곽
보상하다
그의
부정적인
저항
저항
발진 회로의 손실 및 그에 따른 발진
그것은 무한정 계속될 수 있습니다.
역방향 다이오드는 일종의
터널 다이오드. 그 안에 불순물의 농도
터널보다 다소 적습니다. 이것 때문에,
그들을
결석한
구성
와 함께
부정적인
저항. 스트레스까지 직선 가지에
0.3-0.4V
사용 가능
거의
수평의
직류 전류가 낮은 지역(그림),
어떻게
현재의
뒤집다
가지
시작
와 함께
작은
터널 고장으로 인해 전압이 급격히 증가합니다.
증가합니다. 이 다이오드에서는 작은 변수에 대해
신호,
직접
나뭇가지
할 수 있다
세다
아니다
전류를 전도하고 그 반대도 전도합니다. 따라서
이 다이오드의 이름.
개종하다
다이오드
사용된다
을 위한
작은 진폭(100300)mV의 마이크로파 신호 정류.
2.10. 반도체 다이오드 마킹
마킹은 다음과 같은 6가지 요소로 구성됩니다.KD217A
또는 K C 1 9 1 E
123456
123456
1 - 다이오드가 만들어지는 재료의 유형을 나타내는 문자 또는 숫자:
1 또는 G – Ge(게르마늄); 2 또는 K – Si(실리콘); 3 또는 A – GeAs.
2 - 문자는 기능적 목적에 따라 다이오드 유형을 나타냅니다.
D – 다이오드; C – 제너 다이오드, 안정기; B - 바리캡; 나 – 터널 다이오드; ㅏ -
마이크로파 다이오드.
3. 목적 및 전기적 특성.
4 및 - 5는 개발 일련 번호 또는 전기적 특성을 나타냅니다.
(제너 다이오드에서는 안정화 전압이고, 다이오드에서는 서수입니다.
숫자).
6. - 문자는 다이오드를 매개변수 그룹으로 나누는 것을 나타냅니다.
정류기 다이오드 – 제너 다이오드에서 Urev.max 매개변수에 따른 분할
TKN에 따른 구분).
분야: 전기공학 및 전자공학
강사: Pogodin Dmitry Vadimovich기술 과학 후보자,
RIIT학과 부교수
(무선전자공학과 및
정보와 측정
기술)
전기전자
사진, 디자인, 슬라이드가 포함된 프레젠테이션을 보려면, 파일을 다운로드하여 PowerPoint에서 엽니다.당신의 컴퓨터에서.
프레젠테이션 슬라이드의 텍스트 내용:섹션 1. 반도체 장치 주제: 반도체 다이오드저자: Larisa Mikhailovna Bazhenova, 이르쿠츠크 지역 Angarsk Polytechnic College 교사, 2014. 목차1. 반도체 다이오드의 설계, 분류 및 주요 매개변수1.1. 반도체 다이오드의 분류 및 기호1.2. 반도체 다이오드의 설계1.3. 반도체 다이오드의 전류-전압 특성 및 주요 매개변수2. 정류기 다이오드2.1. 정류다이오드의 일반적인 특성 2.2. 정류기 회로의 정류기 다이오드 켜기 1.1. 다이오드 분류 반도체 다이오드는 하나의 pn 접합과 두 개의 외부 리드가 있는 반도체 장치입니다. 1.1. 다이오드 마킹반도체 재료다이오드 유형매개변수별로 그룹화그룹에서 수정KS156AGD507BAD487VG (1) – 게르마늄; K(2) – 실리콘; A (3) - 갈륨 비소 D - 정류기, RF 및 펄스 다이오드, C - 제너 다이오드, I - 터널 다이오드, C - 정류기 포스트 그룹: “D”의 첫 번째 숫자: 1 – Ipr< 0,3 A2 – Iпр = 0,3 A…10A3 – Iпр > 0.3A 1.1. 다이오드의 기존 그래픽 표현(UGO)a) 정류기, 고주파수, 마이크로파, 펄스; b) 제너 다이오드; c) 바리캡; d) 터널 다이오드; e) 쇼트키 다이오드; f) LED; g) 포토다이오드; h) 정류기 블록 1.2. 반도체 다이오드 설계 억셉터 불순물 물질을 베이스에 도포하고 고온(약 500°C)의 진공 오븐에서 억셉터 불순물이 다이오드 베이스로 확산되어 p형 전도성 영역이 형성됩니다. p-영역의 출력을 양극, n-영역의 출력을 음극이라고 합니다. 1) 평면 다이오드 반도체 결정 금속판 평면 및 포인트 다이오드의 기본은 n-입니다. 베이스 1.2라고 불리는 유형의 반도체 결정. 반도체 다이오드의 설계 2) 포인트 다이오드 포인트 다이오드의 베이스에는 억셉터 불순물 원자가 도핑된 텅스텐 와이어가 공급되고, 이를 통해 최대 1A의 전류 펄스가 전달된다. 가열점에서 수용체 불순물의 원자가 베이스로 이동하여 p-영역을 형성합니다. 이로 인해 매우 작은 면적의 p-n 접합이 생성됩니다. 이로 인해 포인트 다이오드는 고주파수이지만 낮은 순방향 전류(수십 밀리암페어)에서만 작동할 수 있습니다. 미세 합금 다이오드는 p형 및 n형 반도체의 미세 결정을 융합하여 생산됩니다. 미세합금 다이오드는 본질적으로 평면형이고 매개변수는 점형입니다. 1.3. 반도체 다이오드의 전류-전압 특성 및 주요 매개변수 실제 다이오드의 전류-전압 특성은 이상적인 p-n 접합의 전류-전압 특성보다 낮습니다. 즉, 베이스 저항의 영향을 받습니다. 1.3. 다이오드의 기본 매개변수 최대 허용 순방향 전류 Ipr.max. 최대 순방향 다이오드 전압 강하. 직류 Upr.max. 최대 허용 역전압 Urev.max = ⅔ ∙ Uel.samp. 최대에서 역방향 전류. 허용 역전압 Irev.max. 주어진 순방향 및 역방향 전압에서 다이오드의 순방향 및 역방향 정적 저항 Rst.pr.=Upr./Ipr.; Rst.rev.=Urev./Irev. 다이오드의 순방향 및 역방향 동적 저항. Rd.pr.=Δ Upr./ Δ Ipr. 2. 정류기 다이오드 2.1. 일반적 특성. 정류 다이오드는 전원 회로, 즉 전원 공급 장치에서 교류를 직류로 변환하도록 설계된 반도체 다이오드입니다. 정류기 다이오드는 항상 평면형이며 게르마늄 다이오드 또는 실리콘일 수 있습니다. 정류된 전류가 다이오드의 최대 허용 순방향 전류보다 크면 다이오드의 병렬 연결이 허용됩니다. 분기의 전류를 균등화하기 위한 추가 저항 Rd(1-50Ω). 회로의 전압이 최대 허용 Urev를 초과하는 경우. 다이오드인 경우 이 경우 다이오드의 순차적 연결이 허용됩니다. 2.2. 정류기 회로에 정류기 다이오드 포함 1) 반파 정류기 하나의 다이오드를 사용하면 부하의 전류가주기의 절반 동안 흐르므로 이러한 정류기를 반파라고합니다. 단점은 효율성이 낮다는 것입니다. 2) 전파 정류기 브리지 회로 3) 변압기의 2차 권선에서 중간점 출력을 갖는 전파 정류기 강압 변압기에 중간점(2차 권선의 중간에서 출력)이 있는 경우 전파 정류기 다이오드 2개를 병렬로 연결하면 정류기를 만들 수 있다. 이 정류기의 단점은 다음과 같습니다. 중간점이 있는 변압기를 사용해야 합니다. 역전압 측면에서 다이오드에 대한 요구 사항이 증가했습니다. 작업: 회로에 있는 단일 다이오드 수와 다이오드 브리지 수를 결정합니다. 과제1. 반도체 장치의 이름을 해독하십시오. 옵션 1: 2S733A, KV102A, AL306D2 옵션: KS405A, 3L102A, GD107B 옵션 3: KU202G, KD202K, KS211B 옵션 4: 2D504A, KV107G, 1A304B5 옵션: AL102A; 2V117A; KV123A2. 다이어그램에 현재 경로를 표시합니다. 1, 3, 5 var.: 소스의 상단 "플러스" 터미널에 있습니다. 2.4 var.: 소스의 상단 "마이너스" 터미널에 있습니다.
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