ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Transkrypt

1 AKADEMA GÓNCO-HTNCA M. STANSŁAWA STASCA W KAKOWE Wydział nformayki, Elekroniki i Telekomunikacji Kaedra Elekroniki ELEMENTY ELEKTONCNE dr inż. Pior Dziurdzia paw. C-3, pokój 413; el , pior.dziurdzia@agh.edu.pl dr inż. reneusz Brzozowski paw. C-3, pokój 512; el , ireneusz.brzozowski@agh.edu.pl DODY POSTOWNCA, STABLACYJNA, TNELOWA, ŚWECĄCA, EiT 2015 r. PD&B 2 1

2 DODA POSTOWNCA Wykorzysuje fak jednokierunkowego przepływu prądu przez złącze p-n Paramery: maksymalny prąd przewodzenia maksymalne napięcie rewersyjne maksymalna moc sra (admisyjna) P max prąd rewersyjny upływu rezysancja ermiczna h maksymalna emperaura złącza T jmax ypowa pojemność złączowa inne EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda prosownicza 3 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE PEBEGÓW NAPĘCOWYCH DETEKTO SCYTOWY BAMKA DODOWA OGANCNK DODOWY POSTOWNK POWELACE NAPĘCA POMPA ŁADNKOWA i inne EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 4 2

3 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH POSTOWNK JEDNOPOŁÓWKOWY D LC L >> T Mała ampliuda ęnień gdy spełniony jes warunek:? id D E L E L L CL T EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 5 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH POSTOWNK DWPOŁÓWKOWY E T E CL L L EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 6 3

4 ESET DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH DETEKTO WATOŚC SCYTOWEJ we D C V V we V ESET Deekory warości szczyowej pozwalają mierzyć wolomierzem prądu sałego warość ampliudy przebiegów zmiennych. Pojemność C ładowana jes przez diodę, duża rezysancja wewnęrzna wolomierza uniemożliwia jej szybkie rozładowanie. Krókorwałe zwarcie przycisku ESET powoduje rozładowanie pojemności z małą sałą czasową τ=c i przygoowanie układu do nowych pomiarów. EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 7 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE CHAAKTEYSTYK PEJŚCOWEJ (1) D WE WY Narysuj ch-kę przejściową WY = f( WE ) układu zakładając, że dioda D jes idealna. WY WE EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 8 4

5 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE CHAAKTEYSTYK PEJŚCOWEJ (1) D WE WY Narysuj ch-kę przejściową WY = f( WE ) układu zakładając, że dioda D jes idealna. WY 1 WE Gdy, WE 0, o: dioda przewodzi. WY = WE EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 9 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE CHAAKTEYSTYK PEJŚCOWEJ (1) D WE WY Narysuj ch-kę przejściową WY = f( WE ) układu zakładając, że dioda D jes idealna. WY 1 WE Gdy, WE 0, o: dioda przewodzi. Gdy, WE < 0, o: dioda nie przewodzi. WY = 0 WY = WE EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 10 5

6 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE CHAAKTEYSTYK PEJŚCOWEJ (2) 0,7V D WE WY Narysuj ch-kę przejściową WY = f( WE ) układu zakładając, że dioda D jes prawie idealna. WY 0,7V 1 Gdy, WE 0,7V, o: dioda przewodzi. Gdy, WE < 0,7V, o: dioda nie przewodzi. WY = 0 WE 0,7V WE 0,7V WY =0 WY = WE 0,7V EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 11 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE CHAAKTEYSTYK PEJŚCOWEJ (3) D WE WY Narysuj ch-kę przejściową WY = f( WE ) układu zakładając, że dioda D nie jes idealna. WY 0,7V 1/r d WE EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 12 6

7 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH KSTAŁTOWANE PEBEGÓW NAPĘCOWYCH WE WE 1 WY D1 D4 m1 m2 m3 WY m4 D2 2 D5 D3 3 D6 m1: przewodzi (1) m1=1 m2: przewodzi (1, D1, 2) m2=(2)/(1+2) m3: przewodzi (1, D1, D2, 2, 3) m3=(2 3)/(1+2 3) 4 m4: przewodzi (1, D1, D2, D3, 2, 3, 4) m4=(2 3 4)/( ) EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 13 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH DEMODLACJA AM EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 14 7

8 DODA STABLACYJNA Wykorzysuje odwracalne przebicie złącza o mechanizmie enera i/lub lawinowym. Paramery: napięcie sabilizacji (częso nazywane napięciem enera) emperaurowy współczynnik napięcia sabilizacji rezysancja dynamiczna r z maksymalna moc sra (admisyjna) P max prąd rewersyjny upływu rezysancja ermiczna h maksymalna emperaura złącza T jmax EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda sabilizacyjna 15 DODA STABLACYJNA EYSTANCJA DYNAMCNA r (, ) Określa własności sabilizacyjne diody nachylenie ch-ki w zakresie przebicia ależność TW i rezysancji dynamicznej od napięcia sabilizacyjnego ysunek zaczerpnięo z S. Kua Elemeny i układy elekroniczne, AGH 2000 EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda sabilizacyjna 16 8

9 DODA STABLACYJNA EYSTANCJA DYNAMCNA hp:// EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda sabilizacyjna 17 DODA STABLACYJNA DOPSCALNA MOC STAT P MAX P max określa maksymalną moc jaka może się wydzielić w diodzie przy określonej emperaurze. wykle, w kaalogach, podawana przy emperaurze obudowy T amb =25 o C P max T j max T h amb Przekroczenie dopuszczalnej mocy najczęściej powoduje uszkodzenie diody przez przegrzanie EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda sabilizacyjna 18 9

10 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH PAAMETYCNY STABLATO NAPĘCA WE Sabilizaor parameryczny bez obciążenia WE D WY dealna charakerysyka Diody enera WY WE P WE P dla diody krzemowej wynosi ok. 0,7V EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diody sabilizacyjnej 19 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH PAAMETYCNY STABLATO NAPĘCA WE L Sabilizaor parameryczny z obciążeniem WE D L WY dealna charakerysyka Diody enera WY L WE L 1 L P P WE WE L P P WE EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diody sabilizacyjnej 20 10

11 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH PAAMETYCNY STABLATO NAPĘCA Wpływ zmian napięcia wejściowego na napięcie wyjściowe przy L=cons zeczywisa charakerysyka Diody enera u WE WE u we D L u WY WY u wy uwy uwy P(WE, WY) P L WE L P r 1 L uwe uwe EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diody sabilizacyjnej 21 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH PAAMETYCNY STABLATO NAPĘCA Wpływ zmian napięcia wejściowego na napięcie wyjściowe u we r u wy u wy r u r we EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diody sabilizacyjnej 22 11

12 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH PAAMETYCNY STABLATO NAPĘCA Wpływ zmian rezysancji obciążenia L na napięcie wyjściowe przy WE=cons zeczywisa charakerysyka Diody enera u WE cons. D L u WY WY u wy uwy? P r d T L EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diody sabilizacyjnej 23 DODY W KŁADACH ELEKTONCNYCH OGANCNK NAPĘCA WE WE WY WY +3.0V +0.7V -0.7V -3.0V WE 4.3V 6.8V WY WE WY +10.0V +5.0V -7.5V -10.0V EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne zasosowanie diod 24 12

13 DODA TNELOWA Dioda Esakiego powsaje ze złącza dwóch zdegenerowanych półprzewodników p ++ n ++. Półprzewodnik zdegenerowany o aki, w kórym poziom koncenracji domieszki zbliża się do koncenracji aomów maeriału. p n EF EC ED EV EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda unelowa 25 DODA TNELOWA rd<0 -r d EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda unelowa 26 13

14 DODA ELEKTOLMNESCENCYJNA B Al Ga n V C Si Ge Sn V P As Sb ekombinacja promienisa (luminescencja) GaP -V AlP AlAs GaP GaAs GaSb EC S n EV Eg=2,26eV hv=2,2ev zielone EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda świecąca 27 DODA ELEKTOLMNESCENCYJNA LGHT EMTTNG DODE E 0,7 2,5 EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne dioda świecąca 28 14

15 ŁĄCE m-s (meal półprzewodnik) DODA SCHOTTKY EGO EiT 2015 r. PD&B 29 ŁĄCE METAL-PÓŁPEWODNK Połączenie srukury półprzewodnikowej z końcówkami elemenu (doprowadzenia) ma być niskorezysancyjne nie wpływać na charakerysykę - elemenu jes w pewnych warunkach może powsać złącze prosujące może eż być niskorezysancyjne EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne złącze m-s 30 15

16 ŁĄCE m-s Praca wyjścia W energia porzebna na przeniesienie elekronu z poziomu Fermiego do nieskończoności (W - W F ) Powinowacwo elekronowe - praca wyjścia z poziomu minimalnej energii w paśmie przewodnicwa E C energia elekronu w próżni S W S W M E C E F E i E F E V meal półprzewodnik ypu n EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne złącze m-s 31 ŁĄCE m-s połączenie myślowe B bariera poencjału q B q 0 E C E F 0 poencjał konakowy E V meal półprzewodnik n równania Poissona: 2 S 0 ds qnd d S EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne złącze m-s 32 16

17 ŁĄCE m-s KONTAKT OMOWY Przy polaryzacji napięciem : d S 2 S ( 0 ) qn D q B unelowanie E C E F N D d S n+ n E V może wysąpić unelowanie uraa własności prosujących złącza meal d S półprzewodnik n Żeby wykonać konak omowy musi być odpowiednia koncenracja domieszek EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne złącze m-s: konak omowy 33 ŁĄCE m-s DODA SCHOTTKY ego Dioda Schoky ego o prosujące złącze meal półprzewodnik symbol graficzny: zaley: mniejsze napięcie przewodzenia (ok. 0,3V), mała pojemność (prakycznie brak pojemności dyfuzyjnej) wady: duży prąd rewersyjny, małe napięcie przebicia zasosowanie: układy impulsowe pracujące z dużymi częsoliwościami deekcja sygnałów mikrofalowych układy cyfrowe TTL-LS EiT 2015 r. PD&B Elemeny elekroniczne złącze m-s: dioda Schoky ego 34 17