POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
1
Półprzewodniki i zł cze półprzewodnikowe PN
Podstawowe wielko ci charakteryzuj ce wła ciwo ci elektryczne półprzewodnika:
szeroko pasma zabronionego – E
g
[eV],
czas ycia no ników mniejszo ciowych -
τ [ns],
graniczna cz stotliwo pracy – f
max
[MHz],
dopuszczalna g sto ci głego przewodzenia pr du – j [A/cm
2
],
dopuszczalna temperatura pracy – T
jmax
[
o
C].
German, Ge: niskie napi cie progowe, du a niestabilno temperaturowa,
pierwszy znany półprzewodnik. E
g(300K)
= 0,66[eV],
τ = ...[ns], f
max
= ...[MHz], j =
...[A/cm
2
], T
jmax
= ...[
o
C].
Krzem, Si: stosowany powszechnie do budowy elementów elektronicznych i
energoelektronicznych, tani, dobrze zachowuje si przy pracy w wy szych
temperaturach oraz w.cz; E
g(300K)
= 1,12[eV],
τ = 1200[ns], f
max
= 0,5[MHz], j =
200[A/cm
2
], T
jmax
= 200[
o
C].
Diament, C: posiada bardzo dobr przewodno ciepln E
g(300K)
=5,47[eV],
τ =
7[ns], f
max
= 5[MHz], j = 800[A/cm
2
], T
jmax
= 800[
o
C].
Powłoki
Liczba elektronów na poszczególnych podpowłokach
sferycznych
2n
2
n = 1, 2, 3 ..
2(2l + 1)
l = 0, 1, 2, ...
s
p
d
f
g
h
i
K
(n=1)
2
2
L
(n=2)
8
2
6
M
(n=3)
18
2
6
10
N
(n=4)
32
2
6
10
14
O
(n=5)
50
2
6
10
14
18
P
(n=6)
72
2
6
10
14
18
22
Q
(n=7)
98
2
6
10
14
18
22
26
powłoka liczba elektronów
2
2
2
2
]
[
:
p
s
He
C
=
rdze podpowłoka
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
2
4N stanów - p.przewodnictwa
4N stanów - p.walencyjne
8N
sta
nów
6N stanów
2N stanów
W
g
2p
2s
1s
W giel C=[He]2s
2
2p
2
Krzem Si=[Ne]3S
2
3p
2
He
Ne
Ar
German Ge=[Ar]3d
10
4s
2
4p
2
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
3
Zł cze PN
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
4
DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE
Ogólna charakterystyka diod półprzewodnkowych
−
=
1
exp
T
D
s
U
I
I
ϕ
≈
T
D
s
U
I
I
ϕ
exp
=
s
T
D
I
I
U
ln
ϕ
=
−
=
−
=
∆
1
2
1
2
1
2
ln
ln
ln
I
I
I
I
I
I
U
U
U
T
s
s
T
ϕ
ϕ
Rys.6.1. Charakterystyka statyczna, pr dowo-napi ciowa diody: a) dla pełnego
zakresu pracy, b) dla stanu zaporowego i przewodzenia opisana równaniem
Shockley’a
Parametry statyczne : U
F
, U
RRM
, U
RSM
, U
RWM
, U
BR
, R=V
D
/I
D
.
Parametry dynamiczne: r
d
, t
rr
, Q
rr
.
I
D
I
2
2
I
D
U
D
I
1
1
U
D
∆U
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
5
Charakterystyka niektórych rodzajów diod
-
Dioda uniwersalna:
-
Diody prostownicze
(sieciowe)
Parametry: U
FO
, r
F
, I
F/AV/M
, I
FRM
, I
FSM
, U
BR
, U
RSM
, U
RRM
, U
RWM
, I
R
(przy
U
R
=U
RRM
), t
rr
, Q
rr
,
Przykłady zastosowania
-
Diody stabilizacyjne
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
6
Układ bezpo redniej stabilizacji napi cia za
pomoc diody Zenera
min
max
max
min
L
Z
Z
we
I
I
U
U
R
+
−
≈
max
min
min
max
L
Z
Z
we
I
I
U
U
R
+
−
≈
max
min
R
R
R
<
<
Z
r
R
>>
wy
we
U
U
)
4
2
(
÷
≈
wy
we
U
U
)
2
2
,
1
(
min
÷
≈
max
min
1
,
0
Z
Z
I
I
≈
max
max
9
,
0
z
L
I
I
≈
L
Z
Z
we
I
I
U
U
R
+
−
=
współczynnik stabilizacji napi cia
wy
we
U
U
G
∆
∆
=
(im wi kszy – lepsza stabilizacja)
POŁPRZEWODNIKI DIODY czI
J.Piłaci ski: Elektronika – materiały pomocnicze do wykładu
7
wzgl dny współczynnik stabilizacji napi cia:
wy
wy
we
we
U
U
U
U
S
∆
∆
=
(im wi kszy–lepsza
stabilizacja)
Parametry:
• U
Z
const
I
Z
Z
Z
Z
I
U
r
=
∆
∆
=
|
•
Z
Z
Z
I
U
R
=
•
const
I
Z
Z
Z
UZ
Z
dT
dU
U
=
=
|
1
α
•
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
S
r
R
dI
dU
I
U
I
U
dU
dI
U
dU
I
dI
K
=
=
=
=
-
Diody pojemno ciowe.
Diody w.cz.: warikapy (VARIable
CAPacitance)
i
Waraktory
(VARiable reACTOR)
]
- Dioda tunelowa