Расчет измерительных преобразователей. Полупроводниковый диод
Расчет измерительных преобразователей. Полупроводниковый диод
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Филиал в г.Прокопьевске Курсовая работа ДИСЦИПЛИНА ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Тема: Расчет измерительных преобразователей. Полупроводниковый диод Выполнил: студент группы И-608 Кузнецов В.А. Проверил: д.т.н. профессор Масалов Е.В. Прокопьевск 2009г Содержание Введение 1. Назначение и область применения 2. Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов 3. Общий принцип действия 4. Конструкция полупроводниковых диодов 5. Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов 6. Выпрямительные диоды 7. Стабилитроны, варикапы, светодиоды и фотодиоды 8. Импульсные, высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды 9. Диод Есаки (туннельный диод) и его модификации 10. Эффекты полупроводника 11. Переход Шоттки 12. Изготовление 13. Достоинства и недостатки 14. Перспективы развития Заключение Список литературы Введение Диодами называют двухэлектродные элементы электрической цепи, обладающие односторонней проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя, один из которых обладает дырочной (p), а другой - электронной (n) электропроводностью. Полупроводниковый диод представляет собой прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным переходом. 1. Назначение и область применения Назначение и применение полупроводниковых диодов в современной технике весьма разнообразно и зависит от вида конкретного диода. Основные виды диодов: 1) Выпрямительные диоды - п/п диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери и выше КПД выпрямителя. 2) Высокочастотные диоды (СВЧ-диоды) - эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет сотые и десятые доли пикофарад. 3) Варикапы - это диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью. 4) Стабилитроны - это диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой. 5) Туннельные диоды - при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний. 6) Импульсные диоды - это диоды, предназначенные для работы в импульсных схемах. В таких диодах перераспределение носителей зарядов в p-n-переходах при смене полярности напряжения происходит в десятые доли наносекунды. Чем меньше время переходных процессов, тем меньше искажается форма импульсов. Для ускорения переходных процессов уменьшают до возможного предела межэлектродную емкость, а также легируют область p-n-перехода небольшой присадкой золота. 2. Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов Классификация диодов производится по следующим признакам: 1) По конструкции: - плоскостные диоды; - точечные диоды; - микросплавные диоды. 2) По мощности: - маломощные; - средней мощности; - мощные. 3) По частоте: - низкочастотные; - высокочастотные; - СВЧ. 4) По функциональному назначению: - выпрямительные диоды; - импульсные диоды; - стабилитроны; - варикапы; - светодиоды; - тоннельные диоды и так далее. Условное обозначение диодов подразделяется на два вида: - маркировка диодов; - условное графическое обозначение (УГО) - обозначение на принципиальных электрических схемах. По старому ГОСТу все диоды обозначались буквой Д и цифрой, которая указывала на электрические параметры, находящиеся в справочнике. Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений: I - показывает материал полупроводника: Г (1) - германий; К (2) - кремний; А (3) - арсенид галлия; И (4) - соединения индия. II - тип полупроводникового диода: Д - выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды; А - диоды СВЧ; C - стабилитроны; В - варикапы; И - туннельные диоды; Ф - фотодиоды; Л - светодиоды; Ц - выпрямительные столбы и блоки. III - три цифры - группа диодов по своим электрическим параметрам (приведены в таблице 1). IV - модификация диодов в данной (третьей) группе. а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки Рисунок 1 - Условное графическое обозначение Таблица 1. Кодовая маркировка полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ 10862-72 |
1-й элемент | Исходный материал | 2-й элемент | Подкласс прибора | 3-й элемент | Группа внутри подкласса | | Г или 1 | Германий | Д | Выпрямительные диоды | 101-399 | Диоды выпрямительные малой мощности (Iпр.ср.<0,3A) | | К или 2 | Кремний | | | 201-299 | Диоды выпрямительные средней мощности (0,3 | | А или 3 | Арсенид галлия или другие соединения галлия | | | 301-399 | Импульсные | | | | | | 401-499 | Диоды импульсные с временем восстановления (tвос.обр.>150 нс) | | | | | | 501-599 | Диоды импульсные с временем восстановления 30 нс | | | | | | 601-699 | Диоды импульсные с временем восстановления 5 нс | | | | | | 701-799 | Диоды импульсные с временем восстановления 1 нс | | | | | | 801-899 | Диоды импульсные с временем восстановления <1 нс | | | | Ц | Выпрямительные столбы и блоки | 101-199 | Выпрямительные столбы малой мощности (Iпр.ср.<0,3A) | | | | | | 201-299 | Выпрямительные столбы средней мощности (0,3 | | | | | | 301-399 | Выпрямительные блоки малой мощности (Iпр.ср.<0,3A) | | | | | | 401-499 | Выпрямительные блоки средней мощности (0,3 | | | | А | Сверхвысокочастотные диоды | 101-199 | Смесительные | | | | | | 201-299 | Детекторные | | | | | | 301-399 | Модуляторные | | | | | | 401-499 | Параметрические | | | | | | 501-599 | Регулирующие | | | | | | 601-699 | Умножительные | | | | | | 701-799 | Генераторные | | | | B | Варикапы | 101-199 | Подстроечные | | | | | | 201-299 | Умножительные | | | | И | Диоды туннельные и обращенные | 101-199 | Усилительные | | | | | | 201-299 | Генераторные | | | | | | 301-399 | Переключающие | | | | | | 401-499 | Обращенные | | | | С | Стабилитроны и стабисторы | 201-299 | Стабилитроны малой мощности (до 0,3 Вт) от 10 до 99 В | | | | | | 301-399 | Стабилитроны малой мощности (до 0,3 Вт) от 100 до 199 В | | | | | | 401-499 | Стабилитроны средней мощности (от 0,3 до 15 Вт) от 0,1 до 9,9 В | | | | | | 501-599 | Стабилитроны средней мощности (от 0,3 до 15 Вт) 10 от до 99 В | | | | | | 601-699 | Стабилитроны средней мощности (от 0,3 до 15 Вт) от 100 до 199 В | | | | | | 701-799 | Стабилитроны большой мощности (от 5 до 25 Вт) от 0,1 до 9,9 В | | | | | | 801-899 | Стабилитроны большой мощности (от 5 до 25 Вт) от 10 до 99В | | | | | | 901-999 | Стабилитроны большой мощности (от 5 до 25 Вт) от 100 до 199В | | | | Л | Излучатели | 101-199 | Инфракрасного излучения | | | | | | 201-299 | Видимого излучения с яркостью менее 500 кд/м2 | | | | | | 301-399 | Видимого излучения с яркостью более 500 кд/м2 | | | | Н | Динисторы | 101-199 | Динисторы малой мощности со средним током в открытом состоянии менее 0,3 А | | | | | | 201-299 | Динисторы средней мощности со средним током в открытом состоянии от 0,3 до 10 А | | | | У | Тиристоры | 101-199 | Тиристоры малой мощности со средним током в открытом состоянии менее 0,3 А | | | | | | 201-299 | Тиристоры средней мощности со средним током в открытом состоянии от 0,3 до 10 А | | | | | | 301-399 | Запираемые тиристоры малой мощности с запираемым током менее 0,З А | | | | | | 401-499 | Запираемые тиристоры средней мощности с запираемым током от 0,3 до 10 А | | | | | | 501-599 | Симисторы малой .мощности с действующим током до 0,3 А | | | | | | 601-699 | Симисторы средней мощности с действующим током от 0,3 до 10 А | | |
3. Общий принцип действия В полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны; их концентрация значительно превышает концентрацию дырок (nn >> np). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (np >> nn). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу (рис.1). Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости (так называемый запирающий слой) обычно достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,35 В для германиевых n-p-переходов и 0,6 В для кремниевых.
Страницы: 1, 2, 3
|