Полупроводниковые диоды
DESCRIPTION
Полупроводниковые диоды. на основе p-n переходов и барьеров Шоттки. Выполнили студенты группы 21306 варшуков а.г . Нифаев г. С. Полупроводниковый диод. Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами. Виды полупроводниковых диодов. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/1.jpg)
НА ОСНОВЕ P-N ПЕРЕХОДОВ И БАРЬЕРОВ ШОТТКИ
Полупроводниковые диоды
ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТЫ ГРУППЫ
21306 ВАРШУКОВ А.Г.
НИФАЕВ Г. С.
![Page 2: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/2.jpg)
Полупроводниковый диод
Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами.
![Page 3: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/3.jpg)
Виды полупроводниковых диодов
В зависимости от внутренней структуры, типа, количества и уровня легирования внутренних элементов диода и ВАХ различают :1) Диод Шоттки
2) Стабилитроны3) Выпрямительные диоды
4) Варикапы5) Обращенные диоды
6) Туннельные диоды
![Page 4: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/4.jpg)
Барьер Шоттки
Рассмотрим контакт металл–полупроводник (на примере контакта Au-Si n-типа) при условии
Зонная диаграмма при различных значениях напряжения VG на затворе: а) VG = 0; б) VG > 0, прямое смещение; в) VG < 0, обратное смещение
п/пMeп/пМе ; jjФФ
![Page 5: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/5.jpg)
Барьер Шоттки
Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки
В условиях равновесия VG = 0 ток из полупроводника в металл уравновешивается током из металла в полупроводник . При приложении напряжения этот баланс нарушается и общий ток будет равен сумме этих токов.
)1(4
10//
GVsnnMМnn eqnJJJ
;
![Page 6: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/6.jpg)
Диод Шоттки
Диод Шоттки— полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды на основе барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, так как в них отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы. Это свойство используется в интегральных микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. В силовой электронике малое время восстановления позволяет строить выпрямители на частоты в сотни кГц и выше.
![Page 7: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/7.jpg)
p-n переход
Электронно-дырочным, или p-n переходом, называют контакт двух полупроводников одного вида с различными типами проводимости (электронным и дырочным).
ВАХ p-n перехода имеет вид:
Плотность тока насыщения Js равна:
)1( Gs VeJJ
p
n0p
n
p0n
p
n0p
n
p0ns
pqLnqL
L
pqD
L
nqDJ
![Page 8: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/8.jpg)
p-n переходыпрямое смещение
JnD – диффузионная
компонента
электронного тока
JnD – диффузионная
компонента
дырочного тока
Jрек – рекомбинационный ток
![Page 9: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/9.jpg)
JnE – дрейфовая
компонента
электронного тока
JpE – дрейфовая
компонента
дырочного тока
Jген – генерационный ток
p-n переходыобратное смещение
![Page 10: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/10.jpg)
Выпрямительные диоды
Основа – электронно-дырочный переходВАХ имеет ярко выраженную нелинейность
![Page 11: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/11.jpg)
Выпрямительные диоды
Выпрямление в диоде происходит при больших амплитудных значениях Uвх >0,1 В |Vg|>> kT/q
VG, B 0,01 0,025 0,1 0,25 1
K, отн. ед. 1,0 1,1 55 2,3·104 2,8·1020
1
1G
G
V
V
e
e
J
JK
Учтем, что величина -1 при комнатной температуре составляет -1 = 0,025 В.
![Page 12: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/12.jpg)
Характеристическое сопротивление
Дифференциальное сопротивление:
Сопротивление по постоянному току:
На прямом участке ВАХ сопротивление по постоянному току больше, чем дифференциальное сопротивление RD > rD, а на обратном участке – меньше RD < rD.
Вблизи нулевого значения VG << kT/q
s
1
D
/
II
qkT
dU
dI
dI
dUr
10
1
D
UeI
U
U
I
I
UR
D0
D
1r
Iq
kTR
![Page 13: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/13.jpg)
Эквивалентная малосигнальная схема диода для низких частот
rоб – омическое сопротивление базы диодаrд – дифференциальное сопротивлениеСд – диффузионная ёмкостьСб – барьерная ёмкость
![Page 14: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/14.jpg)
Варикап
Варикап – это полупроводниковый диод реализующий зависимость барьерной емкости от напряжения обратного смещения.Максимальное значение емкости варикап имеет при VG=0
Емкость варикапа определяетсяшириной обедненной зоны. В случае однородного легирования
![Page 15: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/15.jpg)
Стабилитрон
Стабилитроном называется полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке вольт-амперной характеристики.
Основное назначение – стабилизация напряжения на нагрузке при изменяющимся напряжении во внешней цепи
При U<Uстаб Rдиф→0Стабилитрон также называют
опорным диодом
Два механизма:лавинный пробой; туннельный пробой
![Page 16: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/16.jpg)
Туннельный диод
Туннельным диодом называют полупроводниковый диод на основе p+‑n+ перехода с сильнолегированными областями, на прямом участке вольт-амперной характеристики которого наблюдается N‑образная зависимость тока от напряжения.
![Page 17: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/17.jpg)
Туннельный диод
Один из методов применения туннельного диода: в качестве активного нелинейного элемента в схемах генераторов колебаний.
![Page 18: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/18.jpg)
Обращённый диод
Обращенный диод – это туннельный диод без участка с ОДС. Высокая нелинейность ВАХ при малых напряжениях вблизи нуля позволяет использовать этот диод для детектирования слабых сигналов в СВЧ‑диапазоне.
ВАХ такого диода при обратномсмещении такая же, как и у туннельного.
![Page 19: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/19.jpg)
Используемые ресурсы
«Твердотельная электроника», В. А. Гуртов
http://dssp.karelia.ru/vgurt/moel2/flash.htm flash-анимации по микрооптоэлектронике
![Page 20: Полупроводниковые диоды](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062722/56813b03550346895da3a3e8/html5/thumbnails/20.jpg)
БЛАГОДАРИМ за
ВНИМАНИЕ !