Прямое и обратное включение диодов Шоттки.

Если приложить внешнее напряжение плюсом на металл, а минусом на полупроводник,

возникает внешнее электрическое поле, направленное навстречу полю перехода Шоттки.

Это внешнее поле компенсирует поле перехода Шоттки и будет являться ускоряющим для

электронов полупроводника. Электроны будут переходить из полупроводника в металл,

образуя сравнительно большой прямой ток. Такое включение называется прямым.

При подаче минуса на металл, а плюса на полупроводник возникает внешнее электриче-

ское поле, сонаправленное с полем перехода Шоттки. Оба этих поля будут тормозящими

для электронов полупроводника, и будут отбрасывать их от границы раздела. Оба этих

поля будут ускоряющими для электронов металла, но они через границу раздела не прой-

дут, так как у металла больше работа выхода электрона. Такое включение перехода Шотт-

ки называется обратным.

Обратный ток через переход Шоттки будет полностью отсутствовать, так как в металле не существует неосновных носителей зарядов.

Достоинства перехода Шоттки:

- отсутствие обратного тока;

- переход Шоттки может работать на СВЧ;

- высокое быстродействие при переключении из прямого состояния в обратное и наоборот.

25. Тоннельный эффект.

1) Тоннельный эффект.Тоннельный эффект (открыт в 1958 году в Японии) проявляется на

p-n переходе в вырожденных полупроводниках.

Вырожденный полупроводник – это полупроводник с очень высокой концентрацией донор-

ной или акцепторной примеси. (Концентрация – 1024 атомов примеси на 1 куб. см. полупровод-

ника).

В вырожденных полупроводниках очень тонкий p-n переход: его ширина составляет сотые

доли микрона, а напряжённость внутреннего поля p-n перехода составляет Ep-n ≈ 108 B/м, что

обеспечивает очень высокий потенциальный барьер. Основные носители заряда не могут

преодолеть этот потенциальный барьер, но за счёт малой его ширины как бы механически

пробивают в нём тоннели, через которые проходят другие носители зарядов.

Следовательно, свойство односторонней проводимости на p-n переходе при тоннельном эф-

фекте отсутствует, а ток через p-n переход будет иметь три составляющие:

I = Iт.пр. – Iт.обр. + Iпр.,

где Iт.пр. – прямой тоннельный ток, за счёт прохождения зарядов через тоннели при прямом

включении;

Iт.обр. – обратный тоннельный ток, тот же самый, что и прямой, но при обратном включении;

Iпр. – прямой ток проводимости. Вызван носителями заряда, преодолевающими потенциаль-

ный барьер при относительно высоком прямом напряжении.

Вольт-амперная характеристика туннельного диода. В диапазоне напряжений от U₁ до U₂ дифференциальное сопротивление отрицательно.

26. Эффект Гана.

Эффект Гана проявляется в полупроводниках n-типа проводимости в сильных электрических

полях.

Участок ОА – линейный участок, на котором соблюдается закон Ома. Участок АВ – при срав-

нительно больших напряжённостях электрического поля уменьшается подвижность электро-

нов (показывает, как легко электроны проходят сквозь кристаллическую решётку проводника)

за счёт увеличения амплитуд колебания атомов в узлах кристаллической решётки. И за счёт

этого рост тока замедляется. Участок ВС – сильное уменьшение подвижности электронов, что

приводит к уменьшению тока. Участок CD – при очень больших напряжённостях значительно

увеличивается генерация носителей зарядов и, хотя подвижность электронов уменьшается, ток

возрастает за счёт увеличения количества зарядов.

Сущность эффекта Гана состоит в том, что если в полупроводнике создать напряжённость

электрического поля, большую Екр, но меньшую Епор, т. е. на участке ВС характеристики, то

в полупроводнике возникнут электрические колебания сверхвысокой частоты (СВЧ).

Эффект Гана применяется в диодах Гана, которые используются как маломощные генераторы СВЧ.

27. Эффект Холла.

Эффект Холла проявляется в полупроводниках n-типа проводимости с протекающими через

них токами и помещёнными в магнитное поле.

На движущиеся электроны в полупроводнике будет действовать сила Лоренца F, под действи-

ем которой электроны будут отклоняться к дальнему краю пластинки (смотри рисунок 25),

следовательно, там будет сгущение электронов, а около переднего края – недостаток их.

Поэтому между этими краями возникнет ЭДС, которая называется ЭДС Холла.

Эффект Холла применяется в магнитометрических датчиках

28. n-канальный полевой транзистор с p-n перходом.

29. p-канальный полевой транзистор с p-n перходом.

30. n-канальный полевой транзистор с изолированным затвором.

31. p-канальный полевой транзистор с изолированным затвором.

32. Тиристоры и их свойства, эквивалентная схема.

33. Выходная характеристика тиристора.

34. Тринисторы. Динисторы. Понятие о симисторах.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором^[1] (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как их ВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

35. Применение диодов в выпрямительных схемах.