Расчет измерительных преобразователей. Полупроводниковый диод (стр. 1 из 5)

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.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.