dioda si tranzistorul

8/19/2019 Dioda Si Tranzistorul

1/30

Diode si tranzistoriProiectFizica


2/30

Dioda semiconductoare

Dioda semiconductoare este un dispozitiv electronicconstituit dintr-o joncţiune pn prevăzută cu contactemetalice la regiunile p şi n şi introdusă într-o capsulă dinsticlă, metal, ceramică sau plastic.

Regiunea p a joncţiunii constituie anodul diodei, iar joncţiunea n , catodul.

Dioda semiconductoare se caracterizează princonductivitate unidirecţională, ca şi dioda cu vid:

- în cazul polarizării în sens direct permite trecerea unuicurent mare curent direct!,

- în cazul polarizării în sens invers permite trecerea unuicurent mic curent invers!.


3/30


4/30

"lasi#care:

După materialul din care se realizează:- diodă cu germaniu, diodă cu siliciu.

După caracteristicile joncţiunii:- diodă redresoare- diodă sta$ilizatoare de tensiune diodă %ener!- diodă de comutaţie

- diodă cu capacitate varia$ilă varactor sauvaricap!- diodă tunel- diodă diac

- diodă &unn


5/30


6/30

Dioda Redresoare"ele mai des 'olosite diode semiconductoare sunt diodele

redresoare .

(le 'uncţionează datorita proprietăţii de a se comportadiferit la tensiuni de polarizare directe şi tensiuni de

polarizare inverse.

)st'el la tensiuni de polarizare directe rezistenţa directăeste 'oarte mică iar la polarizarea inversă rezistenţainversă este 'oarte mare.

Datorită acestei proprietăţi la aplicarea unei tensiunialternative ele 'uncţionează pe alternanţa pozitivăconduc*nd un curent mare.

Pe alternanţa negativă se vor $loca lăs*nd să treacăcurenţi 'oarte mici.


7/30

)cest proces de trans'ormare a unui semnal alternativ într-un semnal continuu poarta numele de R(DR(+)R(.

)ceste diode sunt 'olosite la construcţia redresoarelor carelucrează cu semnale mari şi 'recvenţe mici z !

+e pot realiza at*t din germaniu c*t şi din siliciu .

"ele cu siliciu au următoarele avantaje 'aţă de cele cugermaniu:

/. "urentul invers este mult mai mic.

0. 1ensiunea de străpungere este mult mai mare2. 1emperatura ma3imă de lucru de /4 grade 'aţă de 4

grade la germaniuDezavantaj- se consideră tensiunea de desc5idere puţin mai

mare.

Per'ormanţele unei diode redresoare sunt caracteristice prin0 mărimi limită care nu tre$uie depăşite în timpul'uncţionării :

- 6ntensitatea ma3imă a curentului direct

- 1ensiunea inversă ma3imă.


8/30

Dioda %ener(ste o diodă sta$ilizatoare de tensiune. Funcţionarea ei

se $azează pe proprietatea joncţiunii p-n de a avea inregiunea de străpungere o tensiune la $orne constantă într-o gamă largă de variaţie a curentului invers.

Dioda 'uncţionează intr-un regim de străpungerecontrolat în care at*t curentul c*t şi puterea disipatăsunt menţinute la valori pe care dioda le poate suporta în regim permanent 'ără să se distrugă.

Dioda zener este construită din siliciu-c*nd este polarizată direct 7 pe anod şi 8 pe catod!

'uncţionează ca o diodă cu joncţiune.-c*nd este polarizată invers - pe anod şi 7 pe catod!

'uncţionează în regim de străpungere.


9/30

Funcţionarea diodei zener este caracteristică următoarelormărimi:

1 Tensiunea de stabilizare este tensiunea la care apareregimul de străpungere9 poate avea valori între -0 ;!

2 Rezistenţa dinamică este rezistenţa internă a diodei înregiunea de străpungere! Rd < ∆=>∆6

- cu c*t rezistenţa dinamică este mai mică cu at*ttensiunea diodei este mai mică.

3 Curentul invers maxim este valoare ma3imă a curentuluipe care o poate suporta dioda 'ără să se deterioreze!

4 Putere maximă disipată este produsul dintre tensiuneade străpungere şi curentul invers ma3im9 are valori cuprinse

între ,0- ?!5 Coecientul de temperatură a tensiunii de stabilizare care reprezintă variaţia tensiunii de sta$ilizare pentru o

variaţie a temperaturii de /grad "+z < ∆=>∆ 1 =z

- acest coe#cient este negativ pentru tensiunea la $ornelediodei adică =z mai mic de @; şi pozitiv pentru tensiuni maimari de @;.


10/30

Dioda cu contactpuncti'orm

(ste 'olosită pentru 'recvenţe înalte. (ste alcătuitădin: o capsulă de sticlă stră$ătută de 0 electrozimetalici. Aa capătul unui electrod se găseşte unmonocristal de germaniu semiconductor de tip n!."elălalt electrod se continuă cu un conductor deBol'ram care vine în contact cu monocristalul.

Dacă se trece un impuls de curent scurt dar puternicla contactul dintre conductori şi monocristal îninteriorul acestuia din urmă se 'ormează o regiune detip p .

)pare ast'el o joncţiune de tip p-n de supra'aţă 'oartemică, cu o capacitate 'oarte mică /pF !Datorită acestei joncţiuni dioda 'uncţionează la

'recvenţe 'oarte înalte. )cest tip de diodă poate #'olosit ca detector, sc5im$ător de 'recvenţă sau ca

diodă de comutaţie.


11/30

Diodele ;)R6")P+unt diode cu joncţiune care 'uncţionează în regim de polarizare

inversa p*nă la valoarea de străpungere .

)ceste diode utilizează proprietatea joncţiunii p-n de a secomporta ca o capacitate ce depinde de tensiunea continuă depolarizare inversă acesta este capacitatea de $arieră!.

)ceastă posi$ilitate de a varia o capacitate într-un circuit prinvarierea unei surse de polarizare este necesară în circuitele desc5im$are a 'recvenţei. "ircuitele de reglaj automat al 'recvenţeiprecum şi modulaţia 'recvenţei.

Diodele varicap au capacităţi de ordinul pF sau zecilor de pF şi seconstruiesc din siliciu pentru a avea o rezistenţă internă maimare în polarizarea inversă.

Cn acest 'el ele pot # asimilate cu un condensator cu pierderineglija$ile.


12/30

Dioda 1unel )re o concentraţie mare de impurităţi duc*nd la

micşorarea lăţimi regiunii de trecere p*nă la /la-0microni!.

Datorită acestei lăţimi mici a $arierei de potenţial9apare un 'enomen numit e!ectul tunel" Datorităacestui e'ect electronii pot învinge $ariera depotenţial c5iar dacă lipseşte energia suplimentară.

Datorită acestui e'ect apare curentul tunel care sesuprapune peste curentul normal al unei joncţiuni p-nmodi#c*nd caracteristica curent-tensiune,caracteristică ce se deose$eşte de cea a unei diodesemiconductoare prin:

- în regiunea de polarizare inversă dependenţa curent-tensiune este liniară deci dioda nu prezintă conducţieunilaterală

- în regiunea polarizării directe pentru valori mici aletensiunii caracteristica are 'ormă de E.


13/30

Cn acest domeniu dioda prezintă o rezistenţănegativă care de o$icei este de valoarea zecilor deo5mi

Pentru o bună funcţionare este de dorit ca raportuldintre curentul maxim şi curentul minim să e câtmai mare.

Dioda tunel lucrează la puteri mici de ordinul Batilor. "aracteristica diodei nu depinde de variaţiile de

temperatură de aceea ea poate lucra la 'recvenţe'oarte înalte de ordinul / la a Gz. Datorită caracteristicii în E şi a 'uncţionării la

'recvenţe această diodă este 'olosită la realizareaurmătoarelor circuite:

/. )mpli#catoare de 'recvenţe 'oarte înalte0. Hscilatoare de 'recvenţe 'oarte înalte

2. circuite $asculante monosta$ile, $ista$ile şi asta$ile Dezavantajul diodei tunel este că are numai două

borne şi deci nu se poate face separarea între

circuitul de intrare şi cel de ieşire.


14/30


15/30

"aracteristiciPrincipalele caracteristici ale diodelor, trecute în cataloage,sunt următoarele:

#RR$ % tensiunea inversă repetitivă maximă, estetensiunea ma3imă inversă la care poate rezista dioda, atuncic*nd această tensiune este atinsă în mod repetat. 6deal,această valoare ar # in#nită.

#R sau #DC % tensiunea maximă inversă de curent

continuu, este valoarea ma3imă a tensiunii la care diodapoate 'uncţiona neîntrerupt, 'ără distrugerea acesteia. 6deal,această valoare a # in#nită.

#& % tensiunea 'de polarizare( directă maximă, de o$iceieste speci#cată împreună cu valoarea curentului direct. 6deal,această valoare ar # zero: ideal, dioda nu ar prezenta niciun 'el

de opoziţie în 'aţa deplasării electronilor. Cn realitate, tensiuneadirectă este descrisă de ecuaţia diodei. )&'*#( % valoarea maximă 'medie( a curentului direct+

valoarea ma3imă medie a curentului pe care $o$ina o poatesuportă la polarizarea directă. )ceastă limitarea este practic olimitare termică: c*tă căldură poate suporta joncţiunea P-E,

av*nd în vedere că puterea disipată reprezintă produsul dintrecurent şi tensiune, iar tensiunea de polarizare directă depinde


16/30

)&,$ sau i!'v-r!( % curentul de polarizare directă maxim,reprezintă curentul de v*r' ma3im pe care dioda îl poate conduce lapolarizare directă, 'ără ca acest curent să ducă la distrugerea diodei.Din nou, această valoare este limitată de capacitatea termică a

joncţiunii diodei, şi este de o$icei mult mai mare dec*t valoareacurentului mediu datorită inerţiei termice. 6deal, această valoare ar #in#nită.

PD % puterea maximă disipată totală, reprezintă valoarea puteriiîn ?att! pe care dioda o poate disipa 'ără ca această putere să ducăla distrugerea diodei. )ceastă valoare este limitată de capacitatea

termică a diodei. 6deal, această valoare ar # in#nită.T. % temperatura de !uncţionare a /oncţiunii , reprezintătemperatura ma3imă admisă a joncţiunii P-E a diodei, valoare dată deo$icei în o". "ăldura reprezintă punctul critic al dispozitivelorsemiconductoare: acestea tre$uie menţinute la o temperatură c*t maiapropiată de temperatura camerei pentru 'uncţionarea lor corectă şi odurată de 'uncţionare c*t mai lungă.

T,T0 % temperatura de depozitare, reprezintă valoareatemperaturii

C. % capacitatea tipică a /oncţiunii , reprezintă capacitateaintrinsecă joncţiunii, datorită comportării zonei de golire precum undielectric între anod şi catod. )ceastă valoare este de o$icei 'oartemică, de ordinul pico'arazilor pF!. de stocare a diodelor nepolarizate!.


17/30

R'( % rezistenţa termică, reprezintă di'erenţa dintre temperatura joncţiunii şi temperatura aerului e3terior diodei RI!J)!, sau dintre joncţiune şi contacte RI!JA!, pentru o anumită putere disipată. ;aloareaeste e3primată în o">?. 6deal, această valoare ar # zero, ceea ce ar înseamna că învelişul carcasa! diodei ar # un conductor şi radiator

termic per'ect, #ind capa$il să trans'ere energie su$ 'ormă de căldurădinspre joncţiune spre mediul e3terior sau spre contacte! 'ără niciodi'erenţă de temperatură e3istentă în grosimea carcasei. H rezistenţătermică ridicată se traduce prin 'aptul că dioda va stoca o temperaturăe3cesivă în jurul joncţiunii punctul critic!, în ciuda e'orturilor susţinute derăcire a mediului e3terior diodei9 acest lucru duce la limitarea puteriima3ime disipate.

)R % curentul maxim de polarizare inversă, reprezintă valoareacurentului prin diodă la polarizarea inversă şi aplicarea tensiunii depolarizare inversă ma3imă de curent continuu;D"!. Gai este cunoscut şisu$ numele de curent de scăpări. 6deal, această valoare ar # zero,deoarece o diodă per'ectă ar $loca toţi curenţii atunci c*nd estepolarizată invers. Cn realitate, această valoarea este mică în comparaţiecu valoarea curentului ma3im de polarizare directă.

trr % timpul de revenire invers, reprezintă durata de timp necesarăstingerii diodei atunci c*nd tensiunea la $ornele sale alternează întrepolarizare directă şi polarizare inversă. 6deal, această valoare ar # zero:dioda se stinge imediat după inversarea polarităţii. Pentru o diodăredresoare tipică, timpul de revenire este de ordinul zecilor demicrosecunde ms!9 pentru o diodă de comutaţie rapidă, acest timp poateajunge la doar c*teva nanosecunde ns!.


18/30


19/30

1ranzistorulTranzistorul este un dispozitiv electronic din categoriasemiconductoarelor care are cel puţin trei terminale $orne sauelectrozi!, care 'ac legătura la regiuni di'erite ale cristaluluisemiconductor. ste folosit mai ales pentru a amplica şi a comutasemnale electronice şi putere electrică.

)spectul tranzistoarelor depinde de natura aplicaţiei pentru caresunt destinate. Cn 0/2 încă unele tranzistori sunt am$alateindividual, dar mai multe sunt găsite încorporate în circuiteintegrate.

!ranzistorul este componenta fundamentală a dispozitivelor

electronice moderne" şi este omniprezent în sistemele electronice."a urmare a dezvoltării sale la începutul anilor /4, tranzistorul arevoluţionat domeniul electronicii" şi a desc#is calea pentruec#ipamente electronice mai mici si mai ie'tine cum ar # aparatede radio, televizoare, tele'oane mo$ile, calculatoare de $uzunar,computere şi altele.


20/30


21/30

6storic 1ranzistorul a 'ost inventat în la$oratoarele Kell 1elep5one din EeB JerseL la data de /@ decem$rie /4M de către $o#n %ardeen"

&alter 'ouser %rattain" şi &illiam %radford (#oc)le* de la Kelltelep5one Aa$oratories care au încercat să creeze un dizpozitivelectronic capa$il să inlocuiască tu$urile electronice cu catod încălzit.

)cesta urma să #e utilizat în ampli#catoarele 'olosite întele'onia la mare distanţă , încercările au durat aproape N ani, iarnoul dispozitiv era 'ormat dintr-o plăcuţă de germaniu de tip n şidouă #rişoare metalice care 'ăceau c*te un contact puncti'orm cuplăcuţa. )cest dispozitiv a căpătat numele de trazistor prin unireaa două cuvinte trans'er şi resistor . Primul tranzistor avea oampli#care egală cu la o 'recvenţă de / 5z. )st'el detranzistoare nu se mai 'a$rică astăzi , în timpul care s-a scurs de lainventarea tranzistorului au 'ost ela$orate o serie de te5nologii de'a$ricaţie şi deci şi de tipuri de tranzistoare . metodele cunoscutesunt :te#nica alierii " te#nica difuziei " metoda planară " epitaxial- planară şi mesa-planară.


22/30

Getode de o$tinere Cn te5nologia de aliere , punctul de plecare îl

constituie o plăcuţă dintr-un monocristal de germaniudotat cu impurităţi de tip n. De o parte şi de alta aplăcuţei se #3ează c*te o $ilă de indiu , care pentrugermaniu este o impuritate de tip p . )nsam$luse încălzeşte la temperatura de topire a indiului .

6ndiul pătrunde în reţeaua cristalină asemiconductorului ast'el înc*t după racire su$ $ilelede indiu apar zone de tip p.Perla care 'ormeazăcolectorul este mai mare dec*t cea a emitorului şimai sla$ dotată .

&rosimea $azei depinde şi de durata procesului dealiere . Pe cele trei regiuni ale tranzistorului sesudează #rele de cone3iuni sistemul este #3at pe oplăcuţă suport şi apoi încapsulat . 1ot ast'el se pot'a$rica tranzistoare de tip npn prin alierea a două

perle de antimoniu pe o placuţă de germaniu de tipp . Principalul dezavantaj al trazistoarelor aliate este


23/30

1ranzistoarele sunt dispozitivesemiconductoare care îndeplinesc condiţiile

necesare ampli#carii unor semnale .

După tipul de purtători ce contri$uie la'uncţionarea lor ele sunt:

Kipolare 8 purtători de am$ele polarităţi

-majoritari electroni!

-minoritari goluri!

=nipolare 8 Purtători de o singurăpolaritate 8 electroni sau goluri.


24/30

=tilizare 1ranzistoarele pot # 'olosite în ec5ipamentele

electronice cu componente discrete în ampli#catoarede semnal în domeniul audio, video, radio!,ampli#catoare de instrumentatie, oscilatoare,modulatoare si demodulatoare, #ltre, surse dealimentare liniare sau în comutaţie sau în circuite

integrate, te5nologia de astăzi permiţ*nd integrarea într-o singură capsulă a milioane de tranzistori.

+im$olurile 'olosite în mod curent pentru tranzistori:


25/30

"lasi#care


26/30

Tranzistoare de mică putere - )ceste tranzistoare sunt încapsulate în plastic sau metal şi nu sunt destinate montării peradiator.

Tranzistoare de putere - )ceste tranzistoare sunt încapsulate în plastic sau metal şi sunt destinate montării pe radiator.

Tranzistoare de /oasă !recvenţă - +unt tranzistoaredestinate utilizării p*nă la 'recvenţa de circa /Oz, în circuiteaudio şi de control al puterii.

Tranzistoare de naltă !recvenţă - +unt tranzistoaredestinate aplicaţiilor la 'recvenţe peste /Oz, cum este

domeniul radio 81;, circuite de microunde, circuite decomutaţie etc. Tranzistorul bipolar principiul de 'uncţionare

Cn 'uncţionare normală joncţiunea emitor8$ază este polarizatădirect, iar joncţiunea colector8$ază este polarizată invers.

- $oncţiunea emitor+bază, #ind polarizată direct, este parcursă deun curent directcurent de di'uzie! 6(, mare în raport cucurentul invers rezidual! şi, într-o plajă largă de curenţi, =(K const, cu valori tipice de ,@ - ,M ; +i! sau ,0 -,2; &e!.

- $oncţiunea colector+bază, #ind polarizată invers, estecaracterizată de un curent propriu, invers, 'oarte mic, de

ordinul nanoamperilor pentru tranzistoarele de siliciu şi deordinul microamperilor pentru tranzistoarele de germaniu.


27/30


28/30

Parametrii speci#citranzistoarelor&actorul de ampli!icare '!(

Temperatura maximă a /oncţiunilor - ;aloareatemperaturii ma3ime a joncţiunilor p*nă la caretranzistorul 'uncţionează normal depinde de natura

semiconductorului 'olosit. )st'el, tranzistoarele realizatedin siliciu 'uncţionează corect p*nă spre 0 grade ", întimp ce cele realizate din germaniu sunt limitate în'uncţionare în jurul valorii de / grade ".

H$servaţie: Aa temperaturi mai mari dec*t celemenţionate, are loc creşterea e3traordinar de rapidă aconcentraţiei purtătorilor minoritari şi semiconductorulse apropie de unul intrinsec, dispozitivul pierz*ndu-siproprietăţile iniţiale.


29/30

Puterea maximă disipată - Puterea disipată de tranzistorapare datorită trecerii curentului prin dispozitiv. H parte dinaceastă putere este radiată în mediul am$iant şi o parteproduce încălzirea tranzistorului. Puterea disipată de un

tranzistor este , în principal, puterea disipată în cele două joncţiuni ale acestuia

Curentul de colector maxim - Reprezintă valoareama3imă pe care o poate atinge curentul de colector al unuitranzistor 'ără ca acesta să se distrugă. (l este indicat încataloage şi depinde de particularităţile te5nologice aletranzistorului.

Tensiunea maximă admisă - Reprezintă valoarea ceamai mare a tensiunii pe care o poate suporta un tranzistor

'ără ca acesta să se deterioreze. )ceastă valoare estelimitată de tensiunea de străpungere a joncţiunii colector$ază polarizată invers!.)cest parametru are valori di'erite în 'uncţie de cone3iuneatranzistorului şi este prezentat în 'oile de catalog pentru#ecare situaţie în parte.


30/30

dioda si tranzistorul

Documents