Классификация полупроводниковых электронных приборов
Обзор электронных полупроводниковых приборов, используемых в системах управления производственными процессами. Аналоговые и цифровые электронные устройства. Принцип построения аналоговых, цифровых интегральных микросхем, применяемых в системах управления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.10.2016 |
| Размер файла | 88,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
Пинт Эдуард Михайлович,
Сёмов Иван Николаевич
Электронными называются такие приборы, действие которых основано на физических процессах, происходящих при движении заряженных частиц в вакууме, газе или твердом теле. Электронные приборы нашли широкое применение в различных областях науки и техники.
По принципу действия и физическим явлениям, происходящим в электронных приборах, их делят на электровакуумные и полупроводниковые. Электровакуумные приборы, в свою очередь, подразделяют на высоковакуумные и ионные (газоразрядные). Принцип действия высоковакуумных приборов основан на перемещении электронов между электродами при давлении газа внутри баллона порядка 10-4…10-5 Па. Действие ионных приборов основано на использовании электронного разряда в газе при давлении газа в баллоне порядка 10-1…103 Па и выше. Действие полупроводниковых приборов связано с использованием перемещения электронов и дырок на границах полупроводников с различными видами проводимостей [1, с. 18].
По сравнению с электровакуумными приборами полупроводниковые имеют ряд преимуществ: значительно больший срок службы; малые габариты и вес; большую механическую прочность; меньшее потребление мощности, а следовательно, больший КПД; возможность работы при значительно меньших напряжениях источников питания [2, с. 46].
Но полупроводниковые приборы в настоящее время обладают рядом недостатков: значительный разброс параметров внутри одного и того же типа приборов; зависимость характеристик и параметров приборов от температуры и уровня радиоактивности; относительно узкий диапазон частот; чрезмерная чувствительность к электрическим нагрузкам [3, с. 94].
Преимущества полупроводниковых приборов позволяют создать высоконадежную, малогабаритную, экономичную радиоаппаратуру. Успешное развитие полупроводниковых приборов, конечно, не может привести к полному вытеснению электровакуумных приборов.
В полупроводниках различают собственную и примесную проводимости. Чистый полупроводник при Т = 0°К ведет себя как идеальный изолятор. Вследствие нагревания такого полупроводника (Т > 0° К) в нем возникает генерация пар носителей заряда электрон - дырка. После приложения к кристаллу полупроводника напряжения в нем возникает электрический ток. Такая электропроводность, обусловленная перемещением электронов и дырок теплового происхождения, называется собственной. Она зависит от температуры и возрастает с ее увеличением [4, с. 78].
Примесная электропроводность образуется в результате введения в полупроводник атомов примесей. В зависимости от того, атомы какого вещества вводятся в кристалл полупроводника, можно получить полупроводник с электронной (типа п) или дырочной (типа р) проводимостью. В полупроводнике с примесной проводимостью всегда существует собственная проводимость. При нормальной комнатной температуре все атомы примесей ионизированы. В полупроводнике типап преобладают электроны, образованные в основном за счет примесей, и в небольшом количестве - за счет собственной проводимости, а в полупроводнике типа р - дырки, образованные в основном за счет примесей, и в небольшом количестве - за счет собственной проводимости. Названные носители являются основными носителями тока. Кроме того, в полупроводнике типа n имеется небольшое количество дырок собственной проводимости, а в полупроводнике типа р - небольшое количество электронов собственной проводимости. Эти носители являются неосновными носителями тока [5, с. 53].
Электронно-дырочный или p-n-переход образуется между р- и n-областями полупроводника.
электронный полупроводниковый аналоговый цифровой
Рис. 1. Электронно-дырочный переход:
Диффузия основных носителей из одной области в другую создает диффузионный ток Iдиф через p - n-переход. В результате этого р-область приобретает отрицательный заряд, а n-область - положительный заряд, обусловленные ионами примесей. В граничном слое образуется электрическое поле (или потенциальный барьер) с напряженностью Езап (рис. 1.1, а). Это поле, называемое запирающим, затрудняет диффузию основных носителей через p - n-переход и вызывает дрейф неосновных носителей, создающих ток проводимости Iпров, встречный по направлению к току Iдиф (см. рис. 1 а). Устанавливается равновесие, при котором сохраняется равенство Iдиф = Iпров, и результирующий ток через p-n-переход отсутствует. Этому соответствует определенная контактная разность потенциалов цкпотенциального барьера (см. рис. 1 б).
Если к p-n-переходу приложить внешнее электрическое поле напряженностью Евн путем подключения полупроводника к источнику ЭДС Е (как показано на рис. 2а), то высота потенциального барьера уменьшится и станет равной ц = цк - Е (см. рис. 2 б), ширина барьера также уменьшится. Дрейфовый ток снизится, а диффузионный возрастет. Через p-n-переход будет протекать большой ток основных носителей, называемый прямым током (Iпр), а включение p-n-перехода называется прямым включением. При обратном включении p-n-перехода (см. рис. 2 в) высота потенциального барьера станет равной ц = цк + Е (см. рис. 2 г), ширина барьера увеличится. Ток проводимости увеличится, а диффузионный ток уменьшится. Через p-n-переход будет протекать малый ток неосновных носителей, называемый обратным током. Так как Iпр >> Iобр, p-n-переход обладает вентильными свойствами.
Рис. 2. Включение p-n-перехода
Библиографический список
1. Интегральные микросхемы в системах управления производственными процессами: моногр. / Э.М. Пинт, И.Н. Петровнина, И.И. Романенко, К.А. Еличев.. - Пенза: ПГУАС, 2014. - 140 с.
2. Оптимизация устройства агрегации микрометрических тел с встречновращающимися лентами Мёбиуса: монография / А.В. Яшин, В.С. Парфенов, В.Н. Стригин, И.Н. Сёмов.- Пенза: ПГУАС, 2014 - 164 с.
3. Нохрин, А.Н. Электротехника и электроника. Ч 2. Электроника [Текст]: учеб. пособие / А.Н. Нохрин, А.К. Кудрявцева. - Череповец: Изд-во ГОУ ВПО ЧТУ, 2007.
4. Пинт, ЭМ. Резисторный усилитель напряжения: теоретические сведения, расчет и применение [Текст]: моногр. / Э.М. Пинт [и др.]. - Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.
5. Пинт, Э.М. Основы теории, расчета линейных электрических цепей и электроснабжения объектов [Текст]: учеб. пособие / Э.М. Пинт [и др.]. - Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация полупроводников по различным признакам, их разновидности и характеристика, отличительные черты. Порядок и схемы включения и применения фотоэлектронных приборов. Динамические свойства аналоговых интегральных микросхем, порядок составления.
реферат [108,9 K], добавлен 03.04.2009Расчет и выбор элементов пассивной защиты силовых полупроводниковых приборов от аварийных токов и перенапряжений. Выбор цифровых и аналоговых интегральных микросхем. Расчет генератора высокочастотных импульсов. Внешняя характеристика выпрямителя.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.04.2012Системы условных обозначений при использовании полупроводниковых приборов в электронных устройствах для унификации их обозначения и стандартизации параметров. Графические обозначения и стандарты. Биполярные транзисторы, принципы и правила их обозначения.
презентация [338,7 K], добавлен 09.11.2014Основные принципы действия электронных, ионных и полупроводниковых приборов. Движение свободных частиц. Четыре группы частиц, используемых в полупроводниковых приборах: электроны, ионы, нейтральные атомы, или молекулы, кванты электромагнитного излучения.
реферат [619,2 K], добавлен 28.11.2008Физика полупроводников. Примесная проводимость. Устройство и принцип действия полупроводниковых приборов. Способы экспериментального определения основных характеристик полупроводниковых приборов. Выпрямление тока. Стабилизация тока.
реферат [703,1 K], добавлен 09.03.2007Классификация аналоговых измерительных механизмов. Магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, электростатическая, ферродинамическая, тепловая и индукционная системы. Действие цифровых приборов и аналого-цифрового преобразователя.
реферат [714,2 K], добавлен 24.07.2012Электрофизические свойства полупроводников. Структура полупроводниковых кристаллов. Элементы зонной теории твердого тела. Микроструктурные исследования влияния электронного облучения на электрофизические характеристики полупроводниковых приборов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.09.2015Выбор элементов пассивной защиты силовых приборов от аварийных токов и перенапряжений. Выбор типов аналоговых и цифровых интегральных микросхем. Полная принципиальная схема выпрямителя и перечень элементов к ней. Регулировочная характеристика выпрямителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.05.2012Физические основы и практические результаты использования проникающих излучений в технологии ядерного легирования полупроводниковых материалов. Их применение в производстве полупроводниковых приборов, мощных кремниевых диодов, тиристоров и транзисторов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 08.06.2015Определение тока утечки, мощности потери, удельных диэлектрических потерь при включении образца на переменное напряжение. Классификация и основные свойства полупроводниковых материалов. Физический смысл и область использования магнитных материалов.
контрольная работа [93,7 K], добавлен 28.10.2014Разработка методических указаний для студентов всех форм обучения по специальности радиотехника. Принципы проектирования аналоговых электронных устройств, правила выполнения электрического расчета схем, каскадов на транзисторах и интегральных микросхемах.
дипломная работа [95,7 K], добавлен 17.07.2010Составление и обоснование электрической схемы измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов. Определение перечня необходимых измерительных приборов и оборудования, сборка экспериментальной установки. Построение графиков зависимостей.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.11.2015Полупроводниковое аппаратостроение на основе силовой электроники. Преимущества и недостатки силовых полупроводниковых аппаратов, требования к ним в эксплуатационных режимах. Современная силовая электроника. Разработки силовых полупроводниковых приборов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2014Выбор силовых полупроводниковых приборов проектируемого выпрямителя. Расчет и выбор элементов пассивной защиты силовых приборов от аварийных токов и перенапряжений и сглаживающего дросселя. Расчет генератора развертываемого напряжения и компаратора.
курсовая работа [732,8 K], добавлен 10.01.2017Осветительные приборы: прошлое, настоящее и будущее. Тепловые и газоразрядные источники света. Преимущества и недостатки люминесцентных ламп. Генерации света при прохождении электрического тока через границу полупроводниковых и проводящих материалов.
реферат [277,1 K], добавлен 09.04.2013Рассмотрение специфики оптической накачки активной среды лазера. Описание квантовых приборов с оптической накачкой, работающих по трёхуровневой и четырёхуровневой схеме. Параметрическая генерация света. Принцип действия полупроводниковых лазеров.
контрольная работа [442,2 K], добавлен 20.08.2015Исследование истории развития электрических измерительных приборов. Анализ принципа действия магнитоэлектрических, индукционных, стрелочных и электродинамических измерительных приборов. Характеристика устройства для создания противодействующего момента.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2012Сущность технологических приемов химического травления и контроля качества поверхности пластин кремния. Особенности термического вакуумного напыления алюминия на полупроводниковую подложку. Фотолитография в производстве полупроводниковых приборов.
методичка [588,6 K], добавлен 13.06.2013Понятие полупроводниковых приборов, их вольтамперные характеристики. Описание транзисторов, стабилитронов, светодиодов. Рассмотрение типологии предприятий. Изучение техники безопасности работы с электронной техникой, мероприятий по защите от шума.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 29.12.2014Особенности двухзонной системы регулирования скорости и ЭДС, управляющей возбуждением двигателя. Расчет СУЭП, проектирование функциональной и принципиальной схем привода. Выбор силовых полупроводниковых приборов, коммутационной и защитной аппаратуры.
дипломная работа [220,2 K], добавлен 18.06.2015
