Charakterystyka prądowo-napięciowa

Zależność prądu płynącego przez złącze od napięcia polaryzującego

Charakterystyczne zakresy pracy złącza oznaczone są różnymi kolorami:

- czerwony (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - U < U_D, złącze praktycznie nie przewodzi, prąd jest bardzo mały; - niebieski (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - U > U_D, złącze przewodzi, wraz ze wzrostem napięcia prąd znacząco rośnie; - zielony (polaryzacja w kierunku zaporowym) - płynie niewielki prąd unoszenia; - źółty (polaryzacja w kierunku zaporowym) - przebicie lawinowe lub zenera, prąd gwałtownie rośnie.

Dioda warstwowa (prostownicze) to rodzaj diody przeznaczonej głównie do prostowania prądu przemiennego o małej częstotliwości, której głównym zastosowaniem jest dostarczenie odpowiednio dużej mocy prądu stałego (duża moc to pojęcie względne).

Głównymi parametrami diod prostowniczych jest maksymalne dopuszczalne napięcie wsteczne (napięcia pomiędzy anodą i katodą w stanie zatkania) i maksymalny prąd przewodzenia, parametry te określają możliwość użycia diody w konkretnym zastosowaniu. Innymi parametrami ważnymi w tego rodzaju zastosowaniach jest maksymalny prąd chwilowy (określający odporność na przeciążenia), maksymalna moc tracona na diodzie, czas odzyskiwania zdolności zaworowej (wyznacza maksymalną częstotliwość prądu prostowanego).

Spotykane w praktyce zakresy pracy diod prostowniczych obejmują prądy o wartości od kilku mA (miliamperów) do kilku kA (kiloamperów) i napięcia o wartości od kilkudziesięciu V (woltów) do kilkudziesięciu kV (kilowoltów). Mogą być wykonywane w postaci półprzewodnikowych diod złączowych (ze złączem p-n) lub diod Schottky'ego (ze złączem metal-półprzewodnik) gdy liczy się szybkość diody, oraz lamp elektronowych np. dioda próżniowa i gazotron.

Dioda jest elementem elektronicznym wyposażonym w dwie elektrody - anodę i katodę. Cechą charakterystyczną jest jednokierunkowy przepływ prądu od anody do katody, a dokładniej znacząca różnica w oporności przy przewodzeniu prądu w kierunku od anody do katody (mała oporność), a kierunkiem od katody do anody (duża oporność)

W zależności od wykonania wyróżnić można diodę:

- próżniową zrealizowaną jako lampa próżniowa - półprzewodnikową zrealizowaną jako połączenie półprzewodników - Schottky'ego - dioda będąca złączem metal-półprzewodnik

W zależności od funkcjonalności diodę:

- uniwersalną - o parametrach uśrednionych, możliwa do zastosowania w prostych układach w różnych funkcjach. - prostowniczą - impulsową - pojemnościową - tunelową (Esakiego) - elektroluminescencyjną (LED) -Zenera (stabilitron)

Dioda elektroluminescencyjna (LED ang. Light Emitting Diode) - Diodę elektroluminescencyjną zaliczamy do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitują one promieniowanie w zakresie światła widzialnego, jak i podczerwieni. Pojawiła się w latach sześćdziesiątych. Jej działanie opiera się zjawisku rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem pasowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu.

Półprzewodnikiem cechującym się tego rodzaju przejściami jest arsenek galu (GaAs) i między innymi dzięki tej własności głównie on jest wykorzystywany do produkcji źródeł promieniowania (drugim powodem jest bardzo duża sprawność kwantowa - jest to parametr określający udział przejść rekombinacyjnych w wyniku których generowane są fotony do ilości nośników ładunku przechodzących przez warstwę zaporową złącza p-n, przejścia rekombinowane zachodzą w obszarze czynnym złącza).

przy czym N_fot - całkowita ilość fotonów generowanych wewnątrz obszaru czynnego; N_nośo - całkowita ilość nośników wstrzykiwanych do obszaru czynnego złącza; P_prom - moc promieniowania generowanego wewnątrz półprzewodnika; h - stała Plancka; v - częstotliwość generowanego promieniowania; I - prąd elektryczny doprowadzony do diody; q - ładunek elektronu.

W krzemie i germanie dominują przejścia skośne.

Luminescencja jest zjawiskiem fizycznym polegającym na emitowaniu przez materię promieniowania elektromagnetycznego pod wpływem czynnika pobudzającego, które dla pewnych długości fali przewyższa emitowane przez tę materię promieniowanie temperaturowe. W diodzie LED mamy do czynienia z tzw. elektroluminescencją, przy wytworzeniu której źródłem energii pobudzającej jest prąd elektryczny dostarczony zewnątrz, czasami pole elektryczne. Najefektywniejsza elektroluminescencja w półprzewodniku powstaje w wyniku rekombinacji swobodnych nośników ładunku w złączu p-n, gdy jest one spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Intensywność świecenia zależy od wartości doprowadzonego prądu, przy czym zależność ta jest liniowa w dużym zakresie zmian prądu. Zjawiska przeszkadzające elektroluminescencji to: pochłanianie wewnętrzne i całkowite wewnętrznego odbicia. Długość fali generowanego promieniowania:

przy czym: W_g = W_c - W_v - szerokość pasma zabronionego lub różnica energii poziomów, między którymi zachodzi rekombinacja, c - prędkość światła, h - stała Plancka.

Miarą strat na odbicie wewnętrzne i pochłanianie jest stosunek zewnętrznej do wewnętrznej sprawności kwantowej n_qz/n_nw. O ile wewnętrzna sprawność kwantowa n_qw jest zależna od technologii procesu wytwarzania złącza oraz właściwości zastosowanego półprzewodnika, o tyle na zewnętrzną sprawność kwantową ma także wpływ kształt diody.

Przekroje diod elektroluminescencyjnych a) płaskiej; b) półsferycznej

Na rysunku a) przekrój diody elektroluminescencyjnej płaskiej, a na rysunku b) półsferycznej. Kąt krytyczny, przy którym występuje pełne odbicie wewnętrzne

przy czym n* jest współczynnikiem załamania.

Pochłanianie wewnętrzne może być wyrażane za pomocą funkcji exp[-a(l)x], gdzie a(l) jest współczynnikiem absorpcji dla danej długości fali, x zaś określa odległość od miejsca rekombinacji promienistej do powierzchni emitującej promieniowanie diody na zewnątrz.

Całkowitą sprawność zamiany energii elektrycznej na energię promienistą w przypadku omawianej diody płaskiej określa zależność: przy czym: P - moc wejściowa elektryczna; 4n*/(n*+1)² - współczynnik transmisji (przepuszczalności) promieniowania z wnętrza półprzewodnika do powietrza; f(l) - strumień fotonów; R - współczynnik odbicia od kontaktu tylnego; α_n, α_p - współczynnik absorpcji w obszarze n lub p diody; x_n ,x_p - grubość obszaru n lub p diody.

Złącza p-n diod elektroluminescencyjnych z GaAs wykonuje się zazwyczaj techniką dyfuzyjną, co zapewnia im wysoką sprawność kwantową.

Charakterystyki spektralne diod elektroluminescencyjnych z GaAs pomierzone w temperaturach 77 K i 295 K.

Promieniowanie diod elektroluminescencyjnych z GaAs można uczynić widzialnym za pomocą przetworników podczerwieni, na przykład przez pokrycie powierzchni diody odpowiednim luminoforem. Promieniowanie widzialne emitują diody elektroluminescencyjne z półprzewodników trójskładnikowych GaAsP, w których tak samo jak w GaAs są spełnione warunki dla prostych przejść rekombinacyjnych. Diody z GaAsP emitują światło o długości fali l = 0,65 mm.

Długość fali emitowanego promieniowania zwiększa się ze wzrostem temperatury złącza. Diody emitują promieniowanie w bardzo wąskim przedziale widma: od 490 nm - kolor niebieski do 950 nm - bliska podczerwień.

Charakterystyki widmowe diod elektroluminescencyjnych.

Diody elektroluminescencyjne są wytwarzane z materiałów półprzewodnikowych (pierwiastki z III i V grupy układu okresowego np. GaAs, GaP, GaAsP o odpowiednim domieszkowaniu). Barwa promieniowania emitowanego przez diody LED zależy od materiału półprzewodnikowego są to barwy: niebieska, żółta, zielona, pomarańczowa, czerwona.

Materiał	Barwa
GaAs	podczerwień
GaP	czerwona, zielona, żółta
GaAs1-xPx	czerwona, pomarańczowa, żółta
AlxGa1-xAs	czerwona, podczerwień

Charakterystyka prądowo-napięciowa diody LED.

Średni prąd przewodzenia I_F nie powinien przekraczać 20 - 100 mA, zależnie od typu diody i ogranicza się go za pomocą odpowiednio dobranego rezystora.

Charakterystyka kątowa promieniowania diody LED.

Zalety diod elektroluminescencyjnych:

- mały pobór prądu - mała wartość napięcia zasilającego -duża sprawność - mała moc strat - małe rozmiary - duża trwałość - duża wartość luminacji

Odmiany i zastosowania diod LED:

- IR - emitujące promieniowanie podczerwone - wykorzystywane w łączach światłowodowych, a także w urządzeniach zdalnego sterowania

- HBLED, High Brightness LED - diody o wysokiej jasności świecenia; za takie uważa się, których jasność przekracza 0.2 cd; znajdują one zastosowanie w miejscach, gdzie zwykle używa się tradycyjnych źródeł światła - w sygnalizacji ulicznej, w oświetleniu pojazdów, w latarkach

- tricolor LED - dioda mająca struktury do generowania trzech podstawowych barw (czerwony, zielony, niebieski), a co za tym idzie, przez możliwość ich mieszania, praktycznie dowolnej barwy

- warm white LED - dioda LED generująca światło bardzo zbliżone do światła żarówki (temperatura barwy 3500 K, odpowiednio dobrana jaskrawość)

Dioda pojemnościowa - dioda, w której wykorzystuje się zjawisko zmiany pojemności złącz P-N pod wpływem zmiany napięcia przyłożonego w kierunku zaporowym. Konstrukcja złącz stosowanych w diodach pojemnościowych jest specjalnie przystosowane do wykorzystania tej właściwości; półprzewodnik z jakiego wykonywane są diody to zazwyczaj krzem lub arsenek galu.

Wyróżnia się dwa rodzaje diod pojemnościowych:

- Warikapy (od variable capacitance, zmienna pojemność) są używane głównie w układach automatycznego strojenia, jako elementy obwodów rezonansowych.

- Waraktory (od variable reactor, zmienna reaktancja), są używane w technice wysokich częstotliwości (mega-, gigaherców): w mieszaczach, detektorach i in.

Diodę charakteryzują dwie skrajne pojemności: C_tmin oraz C_tmax.

Zależność pojemności diody od napięcia

Pojemność C_tmin jest osiągana dla dużych napięć, U₂ jest bliskie maksymalnemu napięciu wstecznemu. Pojemność C_tmax na ogół określa się przy zerowym, lub bliskim zeru napięciu polaryzacji diody U₁ - pojemność ta jest rzędu pikofaradów.

Pojemność C_t jest w przybliżeniu proporcjonalna do U ^{− n};
w zależności od materiału i konstrukcji złącza.

Przy budowaniu diod pojemnościowych dąży się do zmaksymalizowania współczynnika przestrajania:
. Parametr, który mówi jak zmienia się pojemność pod wpływem zmiany napięcia nazywany jest czułością i określony jest zależnością:
.

Dioda Zenera (stabilitron) to odmiana diody, której głównym parametrem jest napięcie przebicia złącza PN. W kierunku przewodzenia (anoda spolaryzowana dodatnio względem katody) zachowuje się jak normalna dioda, natomiast przy polaryzacji zaporowej (katoda spolaryzowana dodatnio względem anody) może przewodzić prąd po przekroczeniu określonego napięcia na złączu, zwanego napięciem przebicia. Przy niewielkich napięciach (do ok 6V (Woltów)) podstawową rolę odgrywa zjawisko Zenera, powyżej - przebicie lawinowe. Napięcie przebicia jest praktycznie niezależne od płynącego prądu i zmienia się bardzo nieznacznie nawet przy dużych zmianach prądu przebicia (dioda posiada w tym stanie niewielką oporność dynamiczną).

Należy podkreślić, że identycznie zachowuje się każda dioda półprzewodnikowa, podstawowe różnice pozwalające wydzielić diodę Zenera jako oddzielną kategorię elementów to dokładne określenie napięcia przebicia, z niewielką tolerancją, typowo 5% (dla np. diod prostowniczych ważne jest aby nie było mniejsze od zadanej wartości), minimalizacja rezystancji dynamicznej, czy zapewnienie możliwie gwałtownego przejścia do stanu przebicia złącza (możliwe ostre "kolano" na charakterystyce).

Podstawowym zastosowaniem diody Zenera jest źródło napięcia odniesienia, ponadto używana bywa do przesuwania poziomów napięć, jako element zabezpieczający i przeciwprzepięciowy (transil).

Fotodioda, półprzewodnikowy element bierny, oparty o złącze P-N, z warstwą zaporową. Brak polaryzacji; w momencie oświetlania półprzewodnika, w złączu powstaje siła elektromotoryczna (fotoprąd lub zjawisko fotowoltaniczne).

Zastosowania:

- przy braku polaryzacji - bateria słoneczna - przy polaryzacji zaporowej - nieliniowy rezystor, w którym opór zależy od strumienia swiatła.

W obu przypadkach można wykorzystać fotodiodę jako detektor.

Typowe konstrukcje:

- stopowa (częstotliwość graniczna f_gr~10MHz), - dyfuzyjna-mesa (f_gr ~ 100MHz), - dyfuzyjna-planarna (f_gr ~ 100MHz), - pin (f_gr ~ 10GHz, napięcie zasilające 1V~100V), - lawinowa(f_gr ~ GHz, napięcie zasilające 200V~400V), - ostrzowa.

Generator drgań to układ elektryczny którego celem jest wytworzenie drgań elektrycznych. Składa się z dwóch podstawowych elementów: wzmacniacza i obwodu dodatniego sprzężenia zwrotnego podającego sygnał z wyjścia wzmacniacza z powrotem na jego wejście. O częstotliwości drgań decyduje obwód sprzężenia zwrotnego, o ich amplitudzie - parametry wzmacniacza.

Aby układ rozpoczął generację muszą zostać spełnione dwa warunki: amplitudy i fazy. Warunek aplitudy mówi o tym, że sygnał na wejściu wzmacniacza podawany z układu sprzężenia zwrotnego musi być na tyle duży, aby na wyjściu wzmacniacza otrzymać sygnał o takim samym lub większym poziomie. Oznacza to, że tłumienie układu sprzężenia zawrotnego nie może być większe niż wzmocnienie wzmacniacza. Warunek fazy oznacza, że chwila maksimum sygnału na wejściu wzmacniacza, po przejściu przez wzmacniacz i układ sprzężenie zwrotnego wypadało zawsze w tym samym momencie. Oznacza to, że przesunięcie fazy całego układu musi być równe wielokrotności 2π (360°).

W zależności od metod realizacji sprzężenia zwrotnego rozróżniamy dwa podstawowe rodzajów generatorów:

- RC - z układem sprzężenia zwrotnego wykorzystującym rezystory i kondensatory (np. generator z mostkiem Wiena)

- LC - z układem sprzężenia zwrotnego wykorzystującym obwód rezonansowy (np. generator Meissnera).

Generatory LC charakteryzuje większa stabilność częstotliwości w stosunku do generatorów RC. Najczęściej realizowane generatory LC to:

- Meissnera - Colpittsa - Hartleya

Generator kwarcowy jest szczególnym przypadkiem generatora LC, który w pętli sprzężenia zwrotnego ma rezonator kwarcowy. Generator kwarcowy charakteryzuje znacznie większa stabliność częstotliwości w stosunku do generatorów LC i RC. W zależności od włączenia rezonatora kwarcowego rozróżniamy następujące generatory kwarcowe:

- Millera -Pierce'a

Istnieją również generatory pracujące w wykorzystaniem innych metod - np. multiwibrator astabilny lub układy złożone z przerzutników wykorzystywane głównie w technice cyfrowej.

Optoelektronika to dziedzina techniki, która wykorzystuje specyficzne właściwości światła w celu pozyskiwania, gromadzenia, przesyłania, obróbki i prezentacji informacji. Światło cechuje bardzo wysoka częstotliwość (kilkaset THz), zaś długości fal z obszaru widzialnego (VIS) znajdują się w zakresie od 380nm do 780nm. Ta akurat cecha przyczynia się do szybkości transferu (szerokość pasma).

Zadania optoelektroniki względem informacji (oraz przykłady):

1. pozyskiwanie - detektory fotoelektryczne

2. gromadzenie - laserowe czytniki CD,DVD, holograficznej pamięci

3. przesyłanie - technika światłowodowa, porty podczerwieni IRDA, porty nadfioletu BlueTooth

4. obróbka - duża gałąź fotoniki związana z nieliniowością elementów optycznych np. bramki optyczne->komputery optyczne

5. prezentacja - prawie wszystko co wiąże się z wizualizacją w elektronice:

- ciekłokrystaliczne 7 segmentowe wyświetlacze - wyświetlacze LCD - monitory CRT - matryce diod LED - displeje plazmowe

Warto zaznaczyć, że optoelektronika skupia dziedziny nauk takie jak chemia, fizyka ciała stałego, oraz w niewielkim stopniu elektronikę w jej aspektach teoretycznych.

Polaryzacja w kierunku przewodzenia

W tym przypadku bariera potencjału zmniejsza się o wartość zewnętrznego napięcia U, zmniejsza się również szerokość obszaru zubożonego. Gdy U przekroczy wartość napięcia dyfuzyjnego, wówczas obszar zubożony znika i praktycznie bez przeszkód następuje dyfuzja nośników większościowych z obszaru N do P i z P do N. Te dodatkowe nośniki (nazywane wstrzykniętymi nośnikami mniejszościowymi) rekombinują z nośnikami większościowymi w danym obszarze. Ale ze źródła zasilania dopływają wciąż nowe nośniki większościowe, zatem dyfuzja nie zatrzymuje się jak w przypadku niespolaryzowanego złącza, lecz ma miejsce cały czas. W efekcie w obwodzie płynie prąd dyfuzyjny. Jego wartość opisuje przybliżone równanie, zwane równaniem Schokley'a:

- I_sat - prąd nasycenia złącza, który zależy od konstrukcji złącza i parametrów materiałów

- q - ładunek elektronu

- T - temperatura (w Kelwinach)

- k - stała Boltzmana

-U_T - potencjał termodynamiczny
, który wynosi ok. 26mV dla T=300K (temperatura pokojowa).

Polaryzacja w kierunku zaporowym

W tym przypadku bariera potencjału zwiększa się, gdyż do napięcia dyfuzyjnego dodaje się napięcie zewnętrzne, zwiększa się również szerokość obszaru zubożonego. Przy takiej polaryzacji płynie tylko niewielki prąd unoszenia, zwany tutaj prądem wstecznym. Wartość prądu wstecznego praktycznie nie zależy od wartości przyłożonego napięcia, zależy natomiast od temperatury i własności materiału, ponieważ to te parametry mają wpływ na ilość nośników mniejszościowych. Pojemność złącza Złącze PN spolaryzowane w kierunku zaporowym charakteryzuje pewna pojemność elektryczna, która (nieliniowo) zależy od szerokość obszaru zubożanego - jest to tzw. pojemność złączową (ozn. C_j). Szerokość obszaru zubożanego zależy od przyłożonego zewnętrznego napięcia, dzięki czemu pojemność może być regulowana napięciem - jest to wykorzystywane w diodach pojemnościowych.

Zależność pojemności złączowej od napięcia

Zależność ta opisana jest przybliżonym wzorem

gdzie:

-C_j0 - pojemność złączowa przy zerowym napięciu,

-
- wartość bariery potencjału,

- n - wartość zależna od rozdzaju złącza i materiału, w granicach 0.3-0.5.

Oprócz pojemności złączowej istnieje również pojemność dyfuzyjna związana z występowaniem nadmiarowych nośników mniejszościowych; zależy od natężenia prądu płynącego przez złącze. Przebicie lawinowe Jeśli napięcie polaryzujące jest odpowiednio duże (a więc obszar zubożony szeroki), to nośniki przechodzące przez obszar zubożony uzyskują dużą energię. Zderzając się z węzłami siatki krystalicznej (z atomami) przekazują im część swojej energii, co powoduje przejście elektronów do pasma przewodnictwa, a co za tym idzie również "utworzenie" dziur - innymi słowy ma miejsce jonizacja. Pojawiają się w ten sposób nowe nośniki, które również są przyspieszane, zderzają się z węzłami siatki itd. Proces ten nabiera charakteru lawinowego i nazywany jest przebiciem lawinowym - jednak wbrew nazwie nie powoduje uszkodzenia złącza. Efektem tego procesu jest gwałtowny wzrost prądu w obwodzie; prąd ten zwie się prądem jonizacji lawinowej.Przebicie lawinowe zachodzi dla napięć wstecznych większych niż 7V.

Przebicie Zenera Przebicie Zenera występuje w złączach silnie domieszkowanych, tzn. takich, w których koncentracja domieszek (akceptorów i donorów) jest bardzo duża i zachodzi dla napięć wstecznych mniejszych od 5-6V.

Prostownik Element lub zestaw elementów elektronicznych służący do zamiany prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy (prąd stały). Rozróżniamy następujące prostowniki

- półokresowy (dla prądu jednofazowego: jednopołówowy) - pełnookresowy (dla prądu jednofazowgo: dwupołówkowy) - wielofazowe (dla prądu np. 3-fazowego: jednopołówowy i dwupołówkowy)

Istnieją również prostowniki podwajające, potrajające lub zwielokrotniające wejściowe napięcie zmienne. W układach prostownikowych stosowano między innymi:

- układy elektrochemiczne, w których na jednej z elektrod zanurzonych w elektrolicie wytwarzała się warstwa zaporowa, blokująca przepływ prądu w jednym kierunku (przykładowy układ ołów-elektrolit alkaliczny-glin, niob lub tantal), - lampy (diody próżniowe) prostownicze, w których przy spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia elektrony emitowane przez podgrzewaną elektrycznie katodę przemieszczają się do spolaryzowanej dodatnio anody, a w przypadku odwrócenia polaryzacji blokują przepływ prądu, - układy metal-półprzewodnik stosowane powszechnie przed opracowaniem technologii diod półprzewodnikowych. Stosowane najczęściej zestawy to miedź-tlenek miedzi oraz metal-selen, - prostowniki rtęciowe wykorzystujące zjonizowane pary rtęci, stosowane powszechnie w przemyśle oraz w kolejowych i tramwajowych układach trakcyjnych itp.

Obecnie prostowniki są budowane niemal wyłącznie z diod krzemowych.

Prostowniki są stosowane w energetyce, zasilaniu maszyn i urządzeń (np. w elektrowozach), w galwanotechnice oraz w większości urządzeń elektronicznych zasilanych z sieci energetycznej. Prostownikiem jest również detektor diodowy wykorzystywany do detekcji sygnału radiowego zmodulowanego AM lub FM.

Polaryzacja złącza

Jeśli do złącza zostanie przyłożone napięcie zewnętrzne, wówczas równowaga zostanie zaburzona. W zależności od biegunowości napięcia zewnętrznego rozróżnia się dwa rodzaje polaryzacji złącza:

- w kierunku przewodzenia, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączony od obszaru P;

- w kierunku zaporowym, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączany do obszaru N.

Bez względu na polaryzację dla większości złącz można przyjąć, że całe napięcie zewnętrzne odkłada się na obszarze zubożonym.

Półprzewodniki - substancje krystaliczne, których konduktywność (zwana też konduktancją właściwą) jest rzędu 10^-8 do 10⁵ S/m (simensa na metr), co plasuje je między przewodnikami a izolatorami. Wartość rezystancji półprzewodnika maleje ze wzrostem temperatury. Półprzewodnikami są także substancje o paśmie wzbronionym mniejszym niż 5 eV między pasmem walencyjnym a pasmem przewodzenia (np. Ge 0,7 eV, Si 1,1 eV , Ga As 1,4 eV).

W przemyśle elektronicznym najczęściej stosowanymi materiałami półprzewodnikowymi są pierwiastki grupy IV (14) (np. krzem, german) oraz związki pierwiastków grup III (13) i V (15) (np. arsenek galu, antymonek indu) lub II (2) i VI (16). Materiały półprzewodnikowe są wytwarzane w postaci monokryształu, w którym ich powłoki walencyjne zachodzą na siebie.

Półprzewodniki samoistne nie posiadają zbyt wielu elektronów swobodnych (co objawia się dużym oporem właściwym, czyli małą konduktywnością), dlatego też stosuje się domieszkowanie. Materiały uzyskane przez domieszkowanie nazywają się półprzewodnikami niesamoistnymi.

Domieszkowanie polega na wprowadzeniu do struktury kryształu pierwiastków dwu-, trój-, pięcio- lub sześciowartościowych. Ponieważ w wiązaniach kowalencyjnych biorą udział cztery elektrony, a więc w przypadku domieszki trójwartościowej pozostaje niezapełnione miejsce w powłoce walencyjnej, czyli tzw. dziura elektronowa, zaś w przypadku domieszki pięciowartościowej jeden nadmiarowy elektron.

Wprowadzenie domieszki pięciowartościowej do kryształu na przykład czterowartościowego krzemu powoduje powstanie półprzewodnika typu n, zaś domieszka nazywana jest domieszką donorową. W takim półprzewodniku powstaje, w przerwie energii wzbronionej, dodatkowy poziom (poziom donorowy), oddalony od dna pasma przewodnictwa o około 0,01 eV, z którego mogą "przeskakiwać" elektrony. Swobodnymi ładunkami w takim półprzewodniku są elektrony (ładunki ujemne), dlatego w tym przypadku mówi się o przewodnictwie elektronowym lub przewodnictwie typu n (z ang. negative - ujemny).

Wprowadzenie domieszki trójwartościowej powoduje powstanie półprzewodnika typu p, zaś domieszka nazywana jest domieszką akceptorową. W tym przypadku brak jest swobodnych elektronów, ale za to dziury (czyli przemieszczające się w krysztale niezapełnione miejsca w powłoce walencyjnej) zachowują się jak swobodne ładunki dodatnie. W tak domieszkowanym półprzewodniku mówi się o przewodnictwie dziurowym lub przewodnictwie typu p (z ang. positive - dodatni). W takim półprzewodniku powstaje, w przerwie energii wzbronionej, dodatkowy poziom (poziom akceptorowy), oddalony od wierzchołka pasma walencyjnego o około 0,01 eV, na który z tego pasma mogą "przeskakiwać" elektrony, pozostawiając za sobą dziurę, której ładunek jest równy co do wartości ładunkowi elektronu, ale ma znak przeciwny. Dziury, ze względu na swoją masę efektywną, zwykle większą od masy efektywnej elektronów, mają mniejszą ruchliwość ("u").

Tranzystor bipolarny - tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw półprzewodników o różnym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa złącza PN; sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora.

Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane:

- emiter (ozn. E), -baza (ozn. B), -kolektor (ozn. C).

Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w tranzystorach npn nośnikiem prądu są elektrony, w tranzystorach pnp dziury.

Struktura tranzystora epiplanarnego typu npn (n+ oznacza obszar silniej domieszkowany)

Ze względu na konstrukcję tranzystory dzielą się na dwie grupy:

1. tranzystory z niejednorodną bazą (tranzystory dryfowe, epiplanarne) - obecnie najpowszechniej stosowane, charakteryzują się niejednorodną koncentracją domieszek;

2. tranzystory z jednorodną bazą - historyczne: ostrzowy, stopowy, stopwo-dyfuzyjny i.in.

Stany pracy

Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego:

- stan zatkania: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku zaporowym; - stan nasycenia: złączą BE i CB spolaryzowane są w kierunku przewodzenia; - stan aktywny: złącze BE spolaryzowane w kierunku przewodzenia, zaś złącze CB zaporowo; -stan aktywny inwersyjny (krócej: inwersyjny): BE zaporowo, CB w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż stanie aktywnym).

Stan aktywny tranzystora jest podstawowym stanem pracy wykorzystywanym we wzmacniaczach; w tym zakresie pracy tranzystor chrakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowym (kilkadziesiąt-kilkuset).

Stany nasycenia i zaporowy stosowane są w technice impulsowej, jak również w układach cyfrowych.

Stan aktywny inwersyjny nie jest powszechnie stosowanych, ponieważ ze względów konstrukcyjnych tranzystor chrakteryzuje się wówczas gorszymi parametrami niż w stanie aktywnym (normalnym), m.in. mniejszym wzmocnieniem prądowym.

Zasada działania

Zasada działania tranzystora bipolarnego od strony 'użytkowej' polega na sterowaniu wartością prądu kolektora za pomocą prądu bazy. (Prąd emitera jest zawsze sumą prądu kolektora i prądu bazy). Prąd kolektora jest wprost proporcjonalny do prądu bazy, współczynnik proporcjonalności nazywamy wzmocnieniem tranzystora i oznaczamy symbolem h21^E lub grecką literą β

Napięcie przyłożone do złącza baza-emiter przyłożone w kierunku przewodzenia wymusza przepływ prądu przez to złącze - nośniki większościowe (elektrony w tranzystorach NPN lub dziury w tranzystorach PNP) przechodzą do obszaru bazy. (stąd nazwa elektrody: emiter, bo emituje nośniki). Nośniki wprowadzone do obszaru bazy przechodzą bezpośrednio do kolektora - jest to możliwe dzięki niewielkiej grubości obszaru bazy - znacznie mniejszej niż droga swobodnej dyfuzji nośników ładunku w tym obszarze (ok. 0,01-0,1mm), co pozwala na łatwy przepływ nośników przechodzących przez jedno ze złącz do obszaru drugiego złącza - nośniki wstrzyknięte do bazy niejako 'siłą rozpędu' dochodzą do złącza kolektor baza. Ponieważ złącze to jest spolaryzowane w kierunku zaporowym to nośniki mniejszościowe są 'wsysane' do kolektora.

Prąd bazy składa się z dwóch głównych składników: prądu rekombinacji i prądu wstrzykiwania. Prąd rekombinacji to prąd powstały z rekombinowania wstrzykniętych do bazy nośników mniejszościowych z nośnikami większościowymi w bazie. Jest tym mniejszy im cieńsza jest baza. Prąd wstrzykiwania jest to prąd złożony z nośników wstrzykniętych z bazy do emitera, jego wartość zależy od stosunku koncentracji domieszek w obszarze bazy i emitera.

Podstawowe znaczenie dla działania tego urządzenia mają zjawiska zachodzące w cienkim obszarze, zwanym bazą, pomiędzy dwoma złączami półprzewodnikowymi.

Zasada
obowiązuje tylko dla stanu aktywnego, w stanie nasycenia prąd kolektora jest mniejszy niż by wynikał z tego wzoru, bo układ do którego podłączony jest kolektor nie jest w stanie dostarczyć odpowiednio dużego prądu, a w stanie zatkania płyną tylko resztkowe prądy elektrod wynikające z niedoskonałości technologii.

Układy pracy

Rozróżniamy układy pracy tranzystora:

- wspólny emiter - wspólna baza -wspólny kolektor

Parametr	OC	OE	OB
Rezystancja wejściowa	duża	średnia	mała
Wzmocnienie napięciowe	mniejsze od jedności	Duże	średnie
Wzmocnienie prądowe	duże	średnie	mniejsze od jedności
Oporność wyjściowa	mała	Duża	duża

Wspólny emiter

Na rysunku przedstawiono schemat włączenia tranzystora w obwód wzmacniacza. Na złącze emiter-baza podane jest stałe napięcie polaryzujące U_e w kierunku przewodzenia, a na złącze baza-kolektor stałe napięcie polaryzujące U_k w kierunku zaporowym. Wzmacniane zmienne napięcie U_we (wejściowe) podajemy na niewielką oporność wejściową R_we. Napięcie wzmocnione (wyjściowe) U_wy zbierane jest z oporności wyjściowej R_wy.

Jeżeli napięcia polaryzujące mają takie same znaki jak to pokazano na schemacie, to oporność złącza emiter-baza jest niewielka, a złącza baza-kolektor, przeciwnie, bardzo duża. Pozwala to na zastosowanie opornika R_wy o dużej wartości. Ze względu na podłączenia sygnału wejściowego i wyjściowego rozróżnia się trzy metody włączenia tranzystora: układ ze wspólnym kolektorem (OC), ze wspólną bazą i ze wspólnym emiterem. Każdy z tych układów charakteryzują inne parametry, pokazane poniżej:

Tranzystor polowy (skrót FET, ang. Field Effect Transistor) to tranzystor, w którym sterowanie prądem odbywa się za pomocą pola elektrycznego. Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od angielskiej nazwy source) i drenem (D, drain). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G, gate). W tranzystorach epiplanarnych, jak również w przypadku układów scalonych, w których wytwarza się wiele tranzystorów na wspólnym krysztale, wykorzystuje się jeszcze czwartą elektrodę, tzw. podłoże (B, bulk albo body), służącą do odpowiedniej polaryzacji podłoża. Przyłożone do bramki napięcie wywołuje w krysztale dodatkowe pole elektryczne, które wpływa na rozkład nośników prądu w kanale. Skutkiem tego jest zmiana efektywnego przekroju kanału, co objawia się jako zmiana oporu dren-źródło. Jeśli rezystancja kanału jest bardzo duża (rzędu megaomów) wówczas mówi się, że kanał jest zatkany, ponieważ prąd dren-źródło praktycznie nie płynie. Natomiast jeśli rezystancja jest niewielka (kilkadziesiąt, kilkaset omów), mówi się, że kanał jest otwarty, prąd osiąga wówczas maksymalną wartość dla danego napięcia dren-źródło. Ze względu na budowę i sposób działania tranzystorów polowych, prąd bramki praktycznie nie płynie (jest rzędu mikro-, nanoamperów), dzięki temu elementy te charakteryzują się bardzo dużą rezystancją wejściową oraz dużą transkonduktancją. Odpowiednio do zasady działania rozróżnia się dwa główne typy tranzystorów polowych:

1.Złączowe (JFET, Junction FET), w których bramka jest połączona z obszarem kanału; ze względu na rodzaj złącza bramka-kanał rozróżnia się:

- tranzystory ze złączem p-n (PNFET);

- tranzystory ze złączem metal-półprzewodnik (MEtal-Semiconductor FET, MESFET).

2..Z izolowaną bramką (IGFET, Insulated Gate FET); ze względu na technologię wykonania rozróżnia się dwa rodzaje tranzystorów:

- MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET) wykonane z półprzewodnika monokrystalicznego; ponieważ tutaj najczęściej rolę izolatora pełni tlenek krzemu SiO₂ (ang. oxide), toteż tranzystory te częściej nazywa się MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET, MOSFET) lub krócej MOS. Dodatkowo tranzystory MOS dzieli się na:

a).tranzystory z kanałem zubożanym, w których przy braku napięcia bramka-źródło kanał jest zatkany; b).tranzystory z kanałem wzbogacanym, w których przy braku napięcia bramka-źródło kanał nie jest całkowicie zatkany.

- TFT (Thin Film Transistor) wykonane z półprzewodnika polikrystalicznego. Ponieważ tranzystory tego typu są wytwarzane w taki sam sposób, jak układy scalone cienkowarstwowe, toteż nazywane są tranzystorami cienkowarstwowymi.

Dodatkowo ze względu na typ półprzewodnika (P lub N) w którym tworzony jest kanał rozróżnia się tranzystory z kanałem typu P lub kanałem typu N.

Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym składającym się z 4 warstw w układzie p-n-p-n. Jest on wyposażony w 3 elektrody, z których dwie są przyłączone do warstw skrajnych, a trzecia do jednej z warstw środkowych. Elektrody przyłączone do warstw skrajnych nazywa się katodą (K) i anodą (A), a elektroda przyłączona do warstwy środkowej - bramką (G, od ang. gate - bramka). Tyrystor przewodzi w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda ma dodatnie napięcie względem katody, to złącza skrajne typu p-n są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe n-p w kierunku zaporowym. Dopóki do bramki nie doprowadzi się napięcia, dopóty tyrystor praktycznie nie przewodzi prądu. Doprowadzenie do bramki dodatniego napięcia względem katody spowoduje przepływ prądu bramkowego i właściwości zaporowe środkowego złącza zanikają w ciągu kilku mikrosekund; moment ten nazywany bywa "zapłonem" tyrystora (określenie to pochodzi z czasów, kiedy funkcję tyrystorów pełniły lampy elektronowe - gazotrony, w których przewodzenie objawiało się świeceniem zjonizowanego gazu.

Parametry tyrystorów- Graniczne napięcie powtarzalne U_RRM i graniczne napięcie niepowtarzalne U_RSM w kierunku zaporowym. - Graniczne napięcie powtarzalne U_DRM i graniczne napięcie nie powtarzalne U_DSM w kierunku blokowania. Napięcie pracy przyjmuje się nie większe niż 0,67 U_DRM. - Prąd graniczny obciążenia I_TAVM, określany jako największa wartość średnia prądu tyrytora o kształcie półfali sinusoidy o częstotliwości 50 Hz w określonych warunkach chłodzenia - Właściwości sterowania określone przez charakterystyki napięciowo-prądowe bramki U_G=f (I_G).

Zastosowanie tyrystorów

Tyrystory znalazły zastosowania w wielu dziedzinach. Jako sterowniki prądu stałego są stosowane w stabilizatorach napięcia stałego i w automatyce silników prądu stałego. Jako sterowniki prądu przemiennego - w automatyce silników indukcyjnych i w technice oświetleniowej. Jako łączniki i przerywacze prądu stałego i przemiennego - w automatyce napędu elektrycznego, układach stabilizacji napięcia i w technice zabezpieczeń. Jako przemienniki częstotliwości - w automatyce silników indukcyjnych, technice ultradźwięków oraz jako układy impulsowe - w generatorach odchylenia strumienia elektronowego w kineskopach telewizorów kolorowych, w urządzeniach zapłonowych silników spalinowych.

Odmiany tyrystorów

- fototyrystor -tyrystor asymetryczny - tyrystor dwukierunkowy - triak - tyrystor elektrostatyczny - tyrystor sterowany - tyrystor triodowy blokujący wstecznie - tyrystor triodowy przewodzący wstecznie - tyrystor wyłączalny prądem bramki

Zalety i wady tyrystorów Zalety- małe rozmiary - niewielka masa - duża odporność na wstrząsy i narażenia środowiskowe i możliwość pracy w temp. -65°C do +125°C - mały spadek napięcia na elemencie przewodzącym rzędu 0,6 - 1,6 V - krótki czas przejścia ze stanu zaporowego w stan przewodzenia i na odwrót

Wady

- jednokierunkowe przewodzenie (nie dotyczy tyrystora dwukierunkowego - triaka *"wygasanie" tyrystora po zaniku prądu przewodzenia, wymagające ponownego "zapłonu" prądem bramki (wada ta wykorzystywana bywa i w niektórych zastosowaniach staje się zaletą)

Wzmacniacze mocy to wzmacniające układy elektroniczne, które dostarczają do obciążenia wymaganej dużej mocy wyjściowej przy małych zniekształceniach sygnału i możliwie dużej sprawności. Moc nie jest głównym kryterium. Zagadnieniem podstawowym dla projektantów wzmacniaczy mocy jest uzyskanie możliwie dużej sprawności oraz dobre wykorzystanie możliwości granicznych elementów układów jak chodzi o moc, napięcie, czy natężenie prądu. Ograniczenia takie dotyczą głównie tranzystorów - podstawą jest nie używanie elementów, których parametry przekraczają znacząco potrzeby. Wzmacniacze mocy można podzielić na wzmacniacze małej częstotliwości (używane głównie do wzmacniania pasma akustycznego - w głośnikach, słuchawkach), wzmacniacze dużej częstotliwości (używane głównie do wzmacniania pasma radiowego w nadajnikach) oraz wzmacniacze bwcz (bardzo wielkiej częstotliwości - gigahercowe). W wzmacniaczach mocy najczęściej stosuje się tranzystory bipolarne, MOS, diody, układy RC, LC i transformatory. Wzmacniacz elektryczny (wzmacniacz) to układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału o wartości większej, proporcjonalnej do sygnału wejściowego. Dzieje się to kosztem energii pobieranej z zewnętrznego źródła zasilania. Wzmacniacza są budowane przy użyciu elementów aktywnych (niegdyś lamp elektronowych, obecnie tranzystorów). Ze względu na parametr sygnału który jest wzmacniany, wzmiacniacze dzielone są na:

- wzmacniacze prądu (współczynnik wzmocnienia napięciowego równy jest 1) - - wzmacniacze napięcia (współczynnik wzmocnienia prądowego równy jest 1) - wzmacniacze mocy (wzmacniane są równocześnie prąd i napięcie) -- najczęściej stosowane we wzmacniaczach akustycznych

Ze względu na rodzaj wzmacnianego sygnału elektrycznego stosuje się podział:

- wzmacniacze stałoprądowe (lub wzmacniacze przezbiegów wolnozmiennych) - wzmacniacze pasmowe -- wzmacniają sygnału z zadanego zakresu częstotliwości

a).wzmacniacze selektywne -- zakres częstotliwości jest względnie wąski b).wzmacniacze szerokopasowe

Najważniejsze parametry elektryczne wzmacniaczy to:

- współczynnik wzmocnienia prądowego - współczynnik wzmocnienia napięciowego - rezystancja (impedancja) wejściowa -- określa jak bardzo wzmacniacz obciąża źródło sygnału (im większa, tym lepiej) - rezystancja (impedancja) wyjściowa -- określa jak duża część wzmocnionego sygnału zostanie "stracona" w obwodach wzmacniacza (im mniejsza, tym lepiej) - pasmo przenoszonych częstotliwości - stosunek sygnał/szum

Wzmacniacz operacyjny

Symbol graficzny: a) powszechnie stosowany symbol; b) dodatkowo zaznaczone napięcia zasiające oraz napięcia wejściowe i wyjściowe

Wzmacniacz operacyjny to wielostopniowy, różnicowy wzmacniacz prądu stałego, charakteryzujący się bardzo dużym różnicowym wzmocnieniem napięciowym rzędu stu kilkudziesięciu decybeli i jest przeznaczony zwykle do pracy z zewnętrznym obwodem sprzężenia zwrotnego, który decyduje o głównych właściwościach całego układu.

Wzmacniacze operacyjne są najbardziej rozpowszechnionym analogowym układem elektronicznym, realizowanym obecnie w postaci monolitycznych układów scalonych. Wielka uniwersalność, przy jednoczesnym wykorzystaniu istotnych właściwości układów scalonych, daje możliwość stosowania ich w rozmaitych układach, urządzeniach i systemach elektronicznych, zapewniając masową produkcję, niską cenę i bardzo dobre parametry użytkowe.

Wzmacniacz operacyjny posiada dwa wejścia: odwracające (oznaczane symbolem '-', napięcie na tym wejściu U ₊ ) i nieodwracające (oznaczane symbolem '+', napięcie na tym wejściu U ₋ ), oraz jedno wyjście (napięcie wyjściu U_O); różnica napięć wejściowych nazywa się napięciem różnicowym (U_d = U ₊ − U ₋ ).

Idealny wzmacniacz charakteryzuje się:

- nieskończenie dużym różnicowym wzmocnieniem napięciowym:

,

- zerowym wzmocnieniem sygnału wspólnego, - nieskończenie dużą impedancją wejściową, - zerową impedancją wyjściową, - nieskończenie szerokim pasmem przenoszonych częstotliwości, - nieskończenie dużym zakresem dynamicznym sygnału.

Parametry rzeczywistego wzmacniacza odbiegają od tych założeń, i tak:

- wzmocnienie napięciowe sygnału różnicowego nie jest nieskończenie wielkie, choć bardzo duże i wynosi
 tj. 
; - wzmocnienie napięciowe sygnału wspólnego nie jest równe zeru; podaje się współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego CMRR (Common Mode Rejection Ratio), który w decybelach określa o ile mniejsze jest wzmocnienie sygnału wspólnego od wzmocniania różnicowego (rzędu 80-140dB); - impedancja wejściowa nie jest nieskończenie wielka, choć bardzo duża - rzędu megaomów; wzmacniacz stanowi niewielkie obciążenie dla źródła sygnału (prądy wejściowe są rzędu nanonamperów lub nawet pikoamperów) - impedancja wyjściowa nie jest równa zeru (rzędu kilkuset omów); - pasmo przenoszenia sygnałów nie jest nieograniczone, powyżej częstotliwości granicznej wzmocnienie zaczyna spadać; - wejścia wzmacniacza nie są idealnie symetryczne, ze względu na ich asymetrię definiuje się tzw. wejściowe napięcie niezrównoważenia - jest to napięcie różnicowe (od 1 mikrowolta do kilku miliwoltów), jakie trzeba podać na wejścia, aby napięcie wyjściowe było równe zero.

Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: P(-) i N(+).

W obszarze typu N występują nośniki większościowe ujemne (elektrony) oraz unieruchomione w siatce krystalicznej atomy domieszek (donory). Analogicznie w obszarze typu P nośnikami większościowymi są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim oraz atomy domieszek (akceptory). W półprzewodnikach obu typów występują także nośniki mniejszościowe przeciwnego znaku niż większościowe; koncentracja nośników mniejszościowych jest dużo mniejsza niż większościowych.

Złącze niespolaryzowane

W stanie równowagi termodynamicznej tj. gdy z zewnątrz nie przyłożono żadnego pola elektrycznego, w pobliżu styku obszarów P i N swobodne nośniki większościowe przemieszczają się (dyfundują), co spowodowane jest różnicą koncentracji nośników. Gdy elektrony przemieszczą się do obszaru typu P, natomiast dziury do obszaru typu N (stając się wówczas nośnikami mniejszościowymi) dochodzi do rekombinacji z nośnikami większościowymi, które nie przeszły na drugą stronę złącza. Rekombinacja polega na "połączeniu" elektronu z dziurą, a więc powoduje "unieruchomienie" tych dwu swobodnych nośników.

Zatem rekombinacja powoduje redukcję nośników po obu stronach złącza, czego skutkiem jest pojawienie się nieruchomych jonów: ujemnych akceptorów i dodatnich donorów; jony te wytwarzają pole elektryczne, które zapobiega dalszej dyfuzji nośników. W efekcie w pobliżu złącza powstaje warstwa ładunku przestrzennego, nazywana też warstwą zubożałą (tj. praktycznie nie posiadającą swobodnych nośników) lub warstwą zaporową. Nieruchomy ładunek dodatni po stronie N hamuje przepływ dziur z obszaru P, natomiast ładunek ujemny po stronie P hamuje przepływ elektronów z obszaru N. Innymi słowy przepływ nośników większościowych praktycznie ustaje.

Przepływ nośników większościowych nazywany jest prądem dyfuzyjnym. W złączu mogą przepływać również nośniki mniejszościowe - jest to prąd unoszenia i jego zwrot jest przeciwny do zwrotu prądu dyfuzyjnego. Wartość prądu unoszenia ze względu na niską koncentrację nośników mniejszościowych jest niewielka, rzędu mikroamperów (10 ^{− 6}), a nawet pikoamperów (10 ^{− 12}).

Pole elektryczne ładunku przestrzennego jest reprezentowane przez barierę potencjału. W złączu niespolaryzowanym jest to napięcie dyfuzyjne, którego wartość zależy głównie od koncentracji domieszek i temperatury. W przypadku złącz wykonanych z krzemu napięcie to w temperaturze pokojowej ma wartość rzędu 0,6-0.8V, natomiast dla złącz germanowych

---