Полевой транзистор с управляющим р-п переходом (ПТУП).

При подаче оба p-nперехода для данного типа конструкции оказывается под действием обратного напряжения. Толщина dуменьшается с ростом . ОПЗ растет, как следует вне этого площадь сечения канала уменьшается, а его сопротивление растет.

Основные особенности (сравнение ПТУП и МДП):

Схожесть:

- цепь управления для ПТУП изолирована от выходной цепи, к цепи маломощного потребления.

- эффект управления сводится к заряду управления емкости. Как следствие, накопление зарядов противоположного типа и изменение сопротивления каналов.

- управление электрического поля направленно перпендекулярно выходному току.

Отличия:

- ПТУП нормально открытый прибор.

- МДП с индуцироваными каналами нормаоьно закрытый прибор.

6.1Основные особенности конструкции и классификация тиристоров. Динисторы. ВАХ динистора, внутренняя положительная обратная связь в р-п-р-п структурах. Статические параметры динисторов.

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Диапазон токов тиристоров: 10 мА -400А. Диапазон напряжений: 0,1 В – 2 кВ. маломощные тиристоры применяются в релейных цепях в коммутационных устройствах. Они используются как для коммутации, так и для преобразования.

Классификация:

- по числу электронов.

- по способу управления.

Тиристор содержит два вывода и управляется ими – динистор. Управление осуществляется изменением величины и полярности управления питания (неуправляемый тиристор). Их изготавливают из кремния, в котором резко выражена термо генерация носителей заряда и их лавинное умножение носит p-n переход. В монокристалле кремния создают 4 слоя, крайний слой называется эмиттерный, 2 средние – базовые.

Тиристор с тремя выводами – тринистор. Могут управлятся через этот электрод.

ВАХ.

1 – участок большого сопротивления,

2 – лавинный пробой,

3 – отрицательное сопротивление,

4 – малое сопротивление,

5 – обратная ветвь ВАХ.

       Статические параметры динисторов:

- выходное сопротивление,

- ток включения,

- сопротивление запертого динистора по постоянному и переменному току.

- ток выключения,

- остаточное напряжение,

- время включения (выключения) .

6.2Тринистор - управляемый тиристор. ВАХ тринистора, зависимость параметров от тока управления. Симисторы, конструкция и ВАХ.

Тринисторомназывают переключательный компонент с тремя электронно-дырочными переходами, и тремя выводами – анодом, катодом и управляющим электродом.

Тринисторы обладают аналогичной динисторам структурой, а отличие состоит в наличии управляющего электрода – дополнительного вывода, подключённого к одной из баз. Если через управляющий электрод тринистора пропустить отпирающий ток, то тринистор перейдёт в открытое состояние. В зависимости от того, к какой именно из баз будет подсоединён управляющий электрод, можно организовать включение тринистора при приложении отпирающего напряжения между управляющим электродом и либо анодом, либо катодом. Вольтамперная характеристика тринистора похожа на вольтамперную характеристику динистора.

На рисунке обозначено:

I – участок, на котором тринистор открыт;

II – участки отрицательного сопротивления и пробоя коллекторного перехода;

III – участок запертого состояния тринистора в прямом включении;

IV – участок обратного включения динистора.

Симисторы, в отличие от обычных тиристоров, проводят ток анод-катод при протекании тока по управляющему электроду, как в прямом направлении, так и в обратном. В результате этого их вольтамперная характеристика симметрична.

Таким образом, на вольтамперной характеристике каждого симистора присутствуют два участка отрицательного дифференциального сопротивления.Структура симистора содержит пять слоёв.

К управляющему электроду, который отведён от зоны n₃, подсоединим вывод отрицательного напряжения, полученного от источника питания, относительно вывода от зон p₂, n₄, в результате чего электроны из зоны n₃ инжектируют в зону p₂. Кроме того, приложим напряжение от источника питания положительным полюсом к зонам p₁, n₁, а отрицательным полюсом к зонам p₂, n₄. Переходы П₁ и П₄ открыты, и играют роль эмиттерных переходов, а переход П₂ закрыт и исполняет обязанности коллекторного перехода, и через симистор по выводам анод-катод протекает ток.

Симисторы нашли широкое применение в устройствах регулирования скорости вращения электродвигателей, в системах освещения, в электронагревателях, в преобразовательных установках.

7.1Механизм генерации излучения в полупроводниках. Некогерентные излучатели - излучающие диоды.

Физические основы полупроводниковых излучателей люминесценция – электромагнитное нетепловое излучение обладающее длительностью превышающей длительность световых колебаний.

Не требуется нагревание тела. Послесвечение.

Используется люминесценция с широкой запрещенной зоной.

Два этапа:

- генерация под действием энергии носителей заряда (определяет тип).

- рекомбинация, выделяемая при этом энергия превращается в оптическое излучение либо в теплоту.

GaAs

Каждая рекомбинация сопровождается излучением фотона.

В полупроводниковая генерация обеспечивается с помощью инжекционной электронной люминесценцией.

С помощью генерации обеспечивается создание неравновесных носителей заряда.

При наличии контактов 2-х полупроводников в соответствии с простой моделью, зоны Е_с и Е_с искривляются, => образуется потенциальный барьер. При приложении прямого напряжения барьер уменьшается.

Излучает область по одну сторону из p-n-перехода. Количество инжекционных носителей необходимо иметь максимальным в излучательной области, => в n-область вводят больше донорной примеси, чем акцепторной в p-область.

Ток зависит от ширины запрещенной зоны.

7.2СИД и ИК-диоды. Световые и электрические параметры СИД.

Светодиод или светоизлучающий диод (СД, LEDангл.Light-emittingdiode) — полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава, использованного в нем полупроводника. Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк.

Как и в нормальном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Не всякие полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Хорошими излучателями являются, как правило, прямозонные полупроводники типа A^IIIB^V (например, GaAs или InP) и A^IIB^VI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).

Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Впрочем, в связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов.

Светодиоды используются в сигнальных и осветительных приборах, например, в «твердотельных лампах».