Elementy Elektroniczne

Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne

DIODA

PÓŁPRZEWODNIKOWA

ANODA KATODA

Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])

Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N

pp – dziury, nośniki większościowe

np – elektrony, nośniki mniejszościowe

NA(-) – zjonizowane ujemnie akceptory (nieruchome)

półprzewodnik typ p (dominujące przew. dziurowe)



nn – elektrony, nośniki większościowe

pn – dziury, nośniki mniejszościowe

ND(+) – zjonizowane dodatnio donory (nieruchome)

półprzewodnik typ n (dominujące przew. elektronowe)



np

półprzewodnik typ p półprzewodnik typ n

xj

„złącze technologiczne”



Złącze p-n jest formowane w materiałach półprzewodnikowych przy wykorzystaniu specjalnych operacji technologicznych, takich jak: domieszkowanie dyfuzyjne,

implantacja jonów, epitaksja. Formowanie złącza p-n jest podstawową operacją przy

wytwarzaniu struktur półprzewodnikowych, czy układów

scalonych



Złącze skokowe

NDNA

xxj

N

podłoże (Si) typu n Warstwa

EPI

typu p



Złącze liniowe

NDNA

xxj

N

podłoże (Si) typu n Warstwa dyfuzyjna

typu p



USTALANIE SIĘ STANU USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W RÓWNOWAGI W

NIESPOLARYZOWANYM NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-NZŁĄCZU P-N


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W

NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N

pp nn

xj




pp nn

xj




pp nn

xj




Istnienie gradientu koncentracji nośników jest przyczyną dyfuzji:

elektronów

z obszaru typu n do obszaru typu p

dziur

z obszaru typu p do obszaru typu n




dyfuzyjny strumień elektronów (nośniki większościowe)

dyfuzyjny strumień dziur (nośniki większościowe)

nnpp

xj




pp nn

+xnxj-xp




W wyniku dyfuzyjnego przepływu nośników większościowych obszar w pobliżu złącza

zastaje zubożony w nośniki.Przyjmuje się, że obszar pomiędzy

współrzędnymi (-xp) i (+xn) jest całkowicie pozbawiony nośników

W obszarze zubożonym pozostają nieskompensowane ładunki zjonizowanych

donorów i akceptorów




xj +xn-xp

E

pp nn




W konsekwencji w obszarze zubożonym, pomiędzy współrzędnymi (-xp) i (+xn),

pojawia się:

pole elektryczne o natężeniu E




E

pp nn

+xnxj-xp




Pojawienie się pola elektrycznego powoduje powstanie prądów

unoszenia dziur i elektronów, które dotrą do obszaru zubożonego




unoszeniowy strumień elektronów (nośniki mniejszościowe)

unoszeniowy strumień dziur (nośniki mniejszościowe)

nnpp

xj




E nnpp

Obszar zubożony

+xnxj-xp




Obszar złącza

dyfuzja

dyfuzja

unoszenie

unoszenie

nnpp E




Prądy dyfuzji (nośniki

większościowe)

Prądy unoszenia (nośniki

mniejszościowe)

dxdnDqJ nnD /

dxdpDqJ ppD /

EnqJ nnu

EpqJ ppu



MODEL PASMOWY

ZŁĄCZA P-N


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N

WF

WC

WV

Wi

nnppWF

WC

WV

x x

W W

W1

W2Wi


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

W1

W2

W= W1+ W2

Obszar złącza

bariera energetyczna

Wi

Wi


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU

W złączu pojawia się bariera energetyczna

21 WWW Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału)

q

WB

eq

eVW

VB



q

WW

q

W

B

B

21



ntypn

nkTW

ptypn

pkTW

ntypkT

Wnn

ptypkT

Wnp

i

n

i

p

in

ip

ln

ln

exp

exp

2

1

2

1



2ln

i

pnB n

pn

q

kT



ApDn

i

ADB

NpNn

n

NN

q

kT

,

ln2



qkT

n

NN

T

i

ADTB

/

ln2



Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału) zależy od:

1. Stopnia domieszkowania poszczególnych obszarów złącza

2. Materiału z którego wykonane jest złącze p-n

3. Temperatury



MateriałMateriał Bariera potencjału [V]Bariera potencjału [V]

German (Ge)German (Ge) 0.3 - 0.40.3 - 0.4

Krzemogerman (SiGe)Krzemogerman (SiGe) 0.4 - 0.50.4 - 0.5

Krzem (Si)Krzem (Si) 0.6 - 0.70.6 - 0.7

Fosforek Indu (InP)Fosforek Indu (InP) 0.9 - 1.00.9 - 1.0

Arsenek Galu (GaAs)Arsenek Galu (GaAs) 1.0 - 1.21.0 - 1.2

Węglik krzemu (SiC)Węglik krzemu (SiC) 2.4 - 2.52.4 - 2.5

Azotek galu (GaN)Azotek galu (GaN) 3.2 - 3.43.2 - 3.4

Warstwy diament. (C)Warstwy diament. (C) 4.7 - 4.94.7 - 4.9



SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –

SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –


nnppObszar złącza

0-xp +xn

xd




ADD

Brsn

DAA

Brsp

NNqNx

NNqNx

/1

2

/1

2

0

0




BAD

ADrsd

npd

NN

NN

qx

xxx

02




UNN

NN

qx B

AD

ADrsd

02

polaryzacja w kierunku przewodzenia (+U)

polaryzacja w kierunku zaporowym (-U)


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W

KIERUNKU „PRZEWODZENIA”

Wzrost napięcia polaryzującego (+U) powoduje zmniejszanie się szerokości złącza. Jeżeli wartość napięcia

polaryzującego jest równa wartości bariery potencjału,

wówczas „znika” obszar zubożony, czyli : xd = 0

UNN

NN

qx B

AD

ADrsd

02




pp ppnn

xd0

nn

xd1

napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące

0U BU 10 dd xx




pp ppnn

xd0

nn

xd2=0napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące

0U BU 02 dx



Przy napięciu polaryzującym złącze w kierunku przewodzenia, o wartości

równej wartości napięcia dyfuzyjnego w złączu, znika obszar zubożony w

nośniki (obszar ładunku przestrzennego). Znika zatem również

pole elektryczne, przeciwdziałające dyfuzji nośników większościowych



KIERUNKU „ZAPOROWYM”

pp ppnn

xd0

nn

xd3

napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące

0U U30 dd xx



Przy napięciu polaryzującym złącze w kierunku zaporowym, obszar

zubożony w nośniki (obszar ładunku przestrzennego), poszerza się, co powoduje, że pole elektryczne,

istniejące w tym obszarze przeciwdziała dyfuzji nośników

większościowych



SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA

„NIESYMETRYCZNE”


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE”

PP++ nn

+xn-xp xj

xd

NNAA NNDD

pp nn++

+xn-xp xj

xd

NNAA NNDD

nd

pnDA

xx

xxNN

,

pd

pnDA

xx

xxNN

,


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE”

UNq

x Brs

d

12 0

N – koncentracja domieszki w „słabiej” domieszkowanej części złącza



PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N

Obszar złącza

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

Wi

Wi

JnD

JpD

Jnu

Jpu



W stanie równowagi składowe prądu dyfuzji i unoszenia

kompensują się osobno dla dziur i elektronów.

Wypadkowy prąd płynący przez złącze będzie wynosił zero


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU PRZEWODZENIA

nnppNAPIĘCIE

POLARYZUJĄCE

NAPIĘCIE DYFUZYJNE

„NAPIĘCIA SIĘ ODEJMUJĄ”

UB


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (BRAK

POLARYZACJI)

Obszar złącza

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

Wi

Wi

JnD

JpD

Jnu

Jpu



(PRZEWODZENIE)

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

Wi

Wi

JnD

JpD

Jnu

Jpu

qU

Uq B



Przy polaryzacji w kierunku „przewodzenia”: 1. Całkowite napięcie na warstwie zubożonej ulega

zmniejszeniu,2. Maleje działanie pola elektrycznego

ograniczającego dyfuzję nośników większościowych: elektronów z obszaru n do p oraz dziur w obszaru p do n,

3. Wzrost napięcia zewnętrznego powinien zatem skutkować wzrostem prądu dyfuzji, przepływającego przez złącze p-n,



Ten sposób polaryzacji ułatwia przepływ prądu przez złącze p-n:

„przewodzenie”



POLARYZOWANE W KIERUNKU PRZEWODZENIA

nnpp

DYFUZYJNE PRĄDY NOŚNIKÓW

WIEKSZOŚCIOWYCH


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W

KIERUNKU PRZEWODZENIA

PRZEWODZENIE1. Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w

kierunku przewodzenia jest sumą prądów nośników większościowych płynących z poszczególnych obszarów,

2. Wartość prądu zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego,

3. Nośniki większościowe, po przejściu do obszarów o przeciwnym typie przewodnictwa stają się nośnikami mniejszościowymi


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

CGaNSiCGaAsInP

SiSiGe

Ge

Napięcie [V]

Prą

d w

kie

run

ku p

rzew

odze

nia

[m

A]

kierunek przewodzenia



Napięcie [V]

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Prą

d w

kie

run

ku p

rzew

odze

nia

[m

A]

SiGe

niewielki wzrost wartości prądu

szybki wzrost wartości prądu

punkt „przegięcia”

VB 7.0 VB 3.0

0.3 0.7


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU ZAPOROWYM

nnppNAPIĘCIE

POLARYZUJĄCE

NAPIĘCIE DYFUZYJNE

„NAPIĘCIA SIĘ DODAJĄ”

U

U

B

B



(BRAK POLARYZACJI)

Obszar złącza

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

Wi

Wi

JnD

JpD

Jnu

Jpu


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (ZAPOROWY)

WF

WC

WV

nnpp

WF

WC

WV

x

W

Wi

Wi

Jnu

Jpu

qU

Uq B

E



Przy polaryzacji w kierunku „zaporowym”: 1. Całkowite napięcie na warstwie zubożonej jest równe

sumie napięcia polaryzującego i napięcia dyfuzyjnego,2. Pole elektryczne w warstwie przeciwdziała dyfuzji

nośników: elektronów z obszaru n do p oraz dziur w obszaru p do n. Prądy dyfuzji znikają dla napięć polaryzujących o wartościach na poziomie dzięsiątych części wolta.

3. Prądy unoszenia – czyli prądy nośników mniejszościowych – przepływają przez złącze bez przeszkód



Ten sposób polaryzacji utrudnia przepływ prądu przez złącze p-n:

„zaporowy”



POLARYZOWANE W KIERUNKU ZAPOROWYM

nnpp nn

UNOSZENIOWE PRĄDY NOŚNIKÓW

MNIEJSZOŚCIOWYCH

E nnpp


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W

KIERUNKU ZAPOROWYM

ZAPOROWY1. Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w

kierunku zaporowym jest sumą prądów nośników mniejszościowych

2. O wartości tego prądu decyduje koncentracja nośników mniejszościowych (dziur w obszarze typu n i elektronów w obszarze typu p)

3. Wartość tego prądu nie zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego, w dużym zakresie zmian tego napięcia



niewielki prąd nośników

mniejszościowychWzrost prądu możliwy tylko

poprzez zwiększenie koncentracji nośników mniejszościowych w

poszczególnych obszarach złącza

Napięcie [V]

Prą

d w

kie

run

ku z

apor

owym



UF

IF

IR

URzaporowy (reverse)

przewodzenie (forward)



RÓWNANIE SHOCKLEYÀ

1exp

kT

qUII S

IS – prąd nasycenia,U – napięcie polaryzujące.




q

kTUII T

TS

,1exp




n

pn

p

npS L

nD

L

pDqAI 00

Dp, Dn – współczynniki dyfuzji dziur i elektronów, Lp, Ln – średnia droga dyfuzji dziur i elektronów,pn0, np0 – koncentracje nośników mniejszościowych.


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ

Równanie Shockleyà zostało wyprowadzone przy wielu założeniach

upraszczających

Kształt charakterystyki prądowo-napięciowej rzeczywistej diody

półprzewodnikowej jest modyfikowany przez wiele czynników



UF

IF

IR

URzaporowy (reverse)

przewodzenie (forward)

GENERACJAGENERACJA

REKOMBINACJAREKOMBINACJA



Wpływ zjawiska rekombinacji i generacji

++

WC

WV

x

+

Rekombinacja

++

WC

WV

x

+

Generacja



Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie)

++

WC

WV

x

+

Rekombinacja

polaryzacja złącza w kierunku przewodzenia

nnpp



Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie)

q

kT

m

UII T

TS

,1exp

m – współczynnik doskonałości złącza,parametr rekombinacyjny (m=1-2)



Wpływ zjawiska generacji (zaporowy)

++

WC

WV

x

+

Generacja

Polaryzacja złącza w kierunku zaporowym

E nnpp



Wpływ zjawiska generacji (zaporowy)

UR [V]

IS

IS

IS

IG

IG10

10

10

-13

-11

-9

IR [A]Ge

Si

GaAs


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY

UmI

I

m

U

I

I

m

UII

m

UII

TS

TS

TS

TS

1ln

exp

exp

1exp

T

S

TS

ma

UxIIy

axy

UmI

I

/1

,/ln

1ln

Wiele nowych informacji można odczytać z charakterystyki I-U

rysowanej w układzie półlogarytmicznym


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY

10

10

10

10

10

10-

12

-10

-8

-6

-4

-2

0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

U[V]

I[A]

SI

Iln

3.2

1

UmI

I

TS

1ln

1

3

5

7

9

nachylenie charakterystyki

AI S1110

wykres charakterystyki I-U diody wg

równania Shockleyà



10

10

10

10

10

10-

12

-10

-8

-6

-4

-2

0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

U[V]

I[A]

I

0U

U0I

I

URU

0

0I

URS

SI

Charakterystyka diody

„rzeczywistej”



rezystancja szeregowa

rS

rezystancja upływu

rU

DIODA RZECZYWISTA



PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N

Przebicie złącza p-n polega na gwałtownym wzroście prądu o kilka

rzędów wartości w niewielkim zakresie zmian napięcia, rzędu kilkuset

miliwoltów


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N

PRZEBICIEPRZEBICIE

TUNELOWETUNELOWE

(ZENERA)(ZENERA)LAWINOWELAWINOWE


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (TUNELOWE ZENERA)

Przebicie tunelowe Zenera polega na tunelowym – bez zmian energii – przejściu

elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa

Przebicie tunelowe Zenera zachodzi w „cienkich złączach” przy polach

elektrycznych na poziomie E=10 [V/m]8


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (TUNELOWE ZENERA)

Pasmo przewodnictwa

Pasmo walencyjne

WF

WF

WV

WV

WC

WC

W

W1

W2

W1

W2

nn

ppx„wąskie”

złącze

mVE /108


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (POWIELANIE LAWINOWE)

Powielanie lawinowe polega na jonizacji atomów sieci krystalicznej w złączu p-n

przez nośniki przyspieszane w polu elektrycznym

Powielanie lawinowe zachodzi w „szerokich złączach” przy polach elektrycznych na

poziomie E=10 [V/m]6


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (POWIELANIE LAWINOWE)

nnpp

Si

Si

Si

„szerokie” złącze

mVE /106



UWZGLĘDNIAJĄCA PRZEBICIE

UR UBR

IR

UBR – napięcie przebicia złącza



DIODA PROSTOWNICZA

Typowy zakres pracy

Typowy zakres pracy

UFUR

IF

IR

UBR

UF = 0.7V(Si)UF = 0.3V(Ge)


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U - WPŁYW TEMPERATURY

UFUR

IF

IR

UBR

0.7V

1mA

1μA

0.7V-ΔU

25°C25°C+ΔT



PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N



UF

IF

IR

URt

t

czas przełączania


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N

nnpp nnnnpp



nnpp nnnnppNośniki mniejszościowe



nnpp nnnnpp ENośniki

mniejszościowe



nnpp nnnnpp E



trr

tr tf

0.9IR

0.1IR

IR

IF

trr - całkowity czas przełączania

t



SCHEMATY ZASTĘPCZE


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMATY ZASTĘPCZE

DYNAMICZNYDYNAMICZNY

SCHEMAT ZASTĘPCZYSCHEMAT ZASTĘPCZY

NIELINIOWYNIELINIOWY LINIOWYLINIOWY

STATYCZNYSTATYCZNY DYNAMICZNYDYNAMICZNY QASIQASI-STATYCZNYSTATYCZNY

m.cz.m.cz. śr.cz.śr.cz. w.czw.cz.



SCHEMATY ZASTĘPCZE SCHEMATY ZASTĘPCZE NIELINIOWENIELINIOWE


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY

ru

rs

I(U)

rs

ru

prze

wod

zen

ieza

poro

wy

1exp

TS m

UII


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY

ru

rs

CJ

Cd

ru

zapo

row

y

CJ

rs

prze

wod

zen

ie

Cd



POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWAPOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA

CCjj

POJEMNOŚĆ DYFUZYJNAPOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA

CCdd


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ

U1

nnpp

QQ11

U2

nnpp

QQ22

polaryzacja złącza p-n w kierunku zaporowym



U1

nnpp

QQ11

U2

nnpp

QQ22

dU

dQC

U

QC

UU

QQC

j

j

j

12

12



Pojemność złączowa Cj odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza

p-n w kierunku zaporowym


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd

nnppC

x

kon

cen

trac

ja d

ziu

r

QQ11

U1

nnppC

x

kon

cen

trac

ja d

ziu

r

QQ22

U2polaryzacja złącza p-n w kierunku przewodzenia



nnppC

x

QQ11

U1

nnppC

x

QQ22

U2

POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd

dU

dQC

U

QC

UU

QQC

d

d

d

12

12


Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd

Pojemność dyfuzyjna Cd odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza

p-n w kierunku przewodzenia



SCHEMATY ZASTĘPCZE SCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWELINIOWE


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWE

UF

UR

IR

IF

ΔI

ΔI

ΔUΔU

ΔU<kT/q=25mV



DEFINICJA REZYSTANCJI DEFINICJA REZYSTANCJI RÓŻNICZKOWEJRÓŻNICZKOWEJ


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA

ΔI2

ΔUΔU

I

U

ΔI1

22

11

I

Ur

I

Ur

r

r



dU

dI

rg

rr

1

DEFINICJA KONDUKTANCJI (REZYSTANCJI) RÓŻNICZKOWEJ



TSS

ST

S

TS

m

UIII

Im

UII

m

UII

exp

exp

1exp



TTSr

ST

Sr

rr

mm

UIg

Im

UI

dU

dg

dU

dI

rg

1exp

exp

1



TSS

TTSr

m

UIII

mm

UIg

exp

1exp



T

Sr

TSr

m

IIg

mIIg

1



Tr

S

T

Sr

m

Ig

II

m

IIg



Tr

Tr

Ig

m

m

Ig

1



Ir

Ig

Tr

Tr



UF

UR

IF

IR

SF

FTr

II

Ir

/

STr IIr /

0

/

I

Ir STr

SR

Tr II

r



UFUR

IF

IR

r

r

r

r

r

r

r

r

r

r

9

3

2

10

10

10

10


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY

ru

S

Tr II

mr

rsrr

rs

prze

wod

zen

ie rr

ru

zapo

row

y

rr


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY

ru

rs

prze

wod

zen

ie

Cd

rrru

rs

CJ

Cd

rr

zapo

row

y

CJ

rr


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY”

UFUR

IF

IR

A KKierunek przewodzenia

Kierunek zaporowy

model diody

„idealnej”

A K



UFUR

IF

IR

Kierunek przewodzenia

Kierunek zaporowy

model diody „praktyczny”

A K

A K

UF

-+



UF

UR

IF

IR

Kierunek przewodzenia

Kierunek zaporowy

model diody „złożony”

A K

A K

UF

-+rd

rU

IR



ANODA KATODA

DIODA ZENERA


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA ZENERA

IF

IR

UFUR

Typowy zakres pracy



IF

IR

UFUR

ΔI

ΔU

impedancja Zz= ΔUz/ΔIz



Uwe Uwy

R

Prosty układ stabilizacji napięcia

IF

IR

UFUR

ΔI

ΔUwy

Uwe1Uwe2

Uwy

ΔUwe Uwe

prosta obciążenia


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY - DIODA ZENERA

IF

IR

UFURA K

UZ

- +UZ

„idealny”


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY - DIODA ZENERA

IF

IR

UFURA K

UZ

- +UZ

„praktyczny”

rZ

ZZZ IUr /


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR



nnpp

dielektrykelektroda

elektroda Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa

– zmienna pojemnośćC1

d1



C2<C1nnpp

dielektrykelektrod

aelektroda

Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa

– zmienna pojemność

d2


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA -VARACTOR

10 100

10

20

30

40

polaryzacja złącza w kierunku zaporowym

U [V]

poje

mn

ość

diod

y

C [pF]

nnppd

dAC r /0


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO


Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE SILNIE DOMIESZKOWANE

x

x

W

Wc

WF

Wv

p+p+ n+n+

WF

W

p+p+Wc

Wv

n+n+

x

WFWc

Wv

W



rrI

U

II

UU

I

U

12

12

IR

IF

UR UFU1 U2

I1

I2

typowy zakres pracy

-rr



charakterystyka I-U diody tunelowej

tunelowy prąd „Zenera”

tunelowy prąd „Esakiego”

Prąd „dyfuzyjny”IR

IF

UR UF

charakterystyka I-U diody tunelowej



IR

IF

UR UF

1

x

W

Wc

WF

Wv

p+p+ n+n+

1

qUR

tunelowy prąd Zenera



IR

IF

UR UF

2

x

W

Wc

WF

Wv

p+p+ n+n+

2

tunelowy prąd Esakiego

(niewielki)



IR

IF

UR UF

3

x

W

Wc

WF

Wv

p+p+ n+n+

3


(maksymalny)



xIR

IF

UR UF

4W

Wc

WF

Wv

p+p+ n+n+

4


(niewielki)



Wc

WF

Wv

IR

IF

UR UF

5

x

W p+p+ n+n+

5

prąd dyfuzyjny


Documents

Elementy Elektroniczne