ELEKTRONIKA ELM001551W

Transkrypt

1 ELEKTRONIKA ELM001551W W4

2 Unoszenie Dyfuzja 2

3 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej np n 2 i n = n0 + n' p = p0 + p '

4 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej Generacja i rekombinacja R = rnn pn G = G0 = R0 = rnn 0 pn 0

5 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej Stan nieustalony zmiany koncentracji nośników w funkcji czasu dpn =G R dt p 'n (t ) = p 'n (0) e 1 τ= rnn 0 t τ

6 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej Stan nieustalony zmiany koncentracji nośników w funkcji czasu

7 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej p ' n ( x ) = p ' n ( 0) e L p = D pτ p x Lp

8 Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej Generacja i rekombinacja pośrednia τ p,n ~ 1θ N p,n t

9 Prawo ciągłości ładunku pn 1 J p = +G R t q x nn 1 J n = +G R t q x

10 Fotorezystor Wpływ mocy padającego światła na rezystancję rezystora półprzewodnikowego Charakterystyka J-U rezystora półprzewodnikowego nieoświetlonego i oświetlonego

11 Fotorezystor Natężenie oświetlenia Prosty układ do pomiaru natężenia oświetlenia z wykorzystaniem fotorezystora Charakterystyka rzeczywistego fotorezystora na bazie CdS

12 Powstawanie złącza p-n 6n+3p+6D Dipol ładunku elektrycznego 6p+3n+6A Pole elektryczne

13 Przepływ prądu w złączu p-n P N E Jpd Jpu Jnd Jnu E J pd J pu = 0 J nd J nu = 0 W warunkach równowagi termodynamicznej Jpd gęstość prądu dyfuzji dziur Jpu - gęstość prądu unoszenia dziur Jnd gęstość prądu dyfuzji elektronów Jnu gęstość prądu unoszenia elektronów

14 Dyfuzja prąd dyfuzji odsłania D(+) i A(-) rekombinacja n. mn. dipol ładunku obszar zubożony hamujące pole E prąd unoszenia jnu + j pd +j -q +q p h+ : (+ju ) e- : (+jd ) j up + jnd n h+ : (-j d ) e- : (-ju ) +E

15 Złącze p-n. Napięcie dyfuzyjne. Zerowa polaryzacja. Dipol ł. el. pole E rozkład potencjału d 2V ρ = dx 2 ε 0ε r r E = gradv U D = Vk V p napięcie (delta pot.) U bi = kt N A N D ln q ni2

16 Przepływ prądu w złączu p-n Złącze spolaryzowane w kierunku zaporowym Jnu ϕβ+u + Jpu Złącze spolaryzowane w kierunku przewodzenia + ϕβ U Jpd Jnu Jpu Jnd

17 Obszar ładunku przestrzennego w złączu p-n

18 Obszar ładunku przestrzennego w złączu p-n -qnalp+qndln=0

19 Obszar ładunku przestrzennego w złączu p-n Emax = qn Al p εs qn D ln = εs

20 Obszar ładunku przestrzennego w złączu p-n N AND ϕ B = ϕt ln ni2 2ε s N D + N A ld = ϕb q NDN A ϕτ=kt/q

21 Model pasmowy złącza p-n

22 Model pasmowy złącza p-n

23 Charakterystyka I-V idealnego złącza p-n U D 1 D p 1 ϕt 2 n e 1 J = qni + τ N τ N n A p D ϕu J = J S e T 1 J JS kt ϕt = q

24 Złącze p-n rzeczywiste przy polaryzacji w kierunku przewodzenia 1 ni J r = q ld e 2 τ U 2ϕ T qu qu kt 2 kt J F = J + J r = J s e 1 + J ' e 1 qu nkt J F = J 's e 1 qu nkt J F J 's e dla U >100 mv

25 Złącze p-n rzeczywiste przy polaryzacji w kierunku przewodzenia s

26 Złącze p-n rzeczywiste przy polaryzacji w kierunku zaporowym 1 ni Jg = q 2 τ J = J + Jg 2ε s N A + N D (ϕ B U ) q N AND

27 Złącze p-n rzeczywiste przy polaryzacji w kierunku zaporowym JR=JS+Jg+Jupł

28 Złącze p-n rzeczywiste przy polaryzacji w kierunku zaporowym

29 Model zastępy złącza εs C j0 = S ld C j0 Cj = U n (1 + ) ϕb

30 Wpływ temperatury na charakterystykę złącza p-n IF ISe qu kt A' e Wg qu kt kt Wg k IF U = ln T + q A' q Nachylenie e

31 Wpływ temperatury na charakterystykę złącza p-n T T

32 Tranzystor bipolarny VE < VB < VC dla tranzystora n-p-n; VE > VB > VC dla tranzystora p-n-p. E-B - kier. przewodzenia C-B - kier. zaporowy

33

34

35

36 Model pasmowy tranzystora n-p-n

37 n+ IE p I nc I neb I nbc R I BE I CB p U EB IB I pbe = R I BE = I CB p = I nbc = I nc = IC R I BE I pbe I neb = n U CB

38 Współczynnik wzmocnienia prądowego α N =α e α b I ne αe= IE IC α b= I ne Dn N DE W e α e 1 D p N AB W b 2 WB α b 1 2 2L współczynnik

39 Zakresy pracy tranzystora Zakres aktywny normalny: złącze E-B przewodzenia, złącze B-C zaporowo Zakres nasycenia : złącze E-B przewodzenia, złącze B-C przewodzenia Zakres zatkania : złącze E-B zaporowo, złącze B-C zaporowo Zakres aktywny inwersyjny: złącze E-B zaporowo, złącze B-C przewodzenia

40 Układy włączenia tranzystora WB WE WP = IC = αn IE IC WP = = αn IE WC WP = IC WP = = βn IB WP wzmocnienie prądowe IC = αn IE I E IC + I B WP = = = IB IB = βn +1

41 Model statyczny nieliniowy tranzystora bipolarnego model Ebersa-Molla U CB U EB I de = I ES exp 1, I dc = I CS exp 1 ϕt ϕt U CB U EB I E = I ES exp 1 α I I CS exp 1 ϕt ϕt U CB U EB I C = I CS exp 1 + α N I ES exp 1 ϕt ϕt

42 Charakterystyki statyczne tranzystora Równania mieszane: parametr U1=f(I1,U2) Charakterystyki wejściowe: U1=f(I1)U2=const I2=f(I1, U2) Charakterystyki zwrotne napięciowe: U1=f(U2)I1=const Charakterystyki przejściowe prądowe: I2=f(I1)U2=const Charakterystyki wyjściowe: I2=f(U2)I1=const

43 Charakterystyki statyczne tranzystora w układzie WE I1=IB, I2=IC, U1=UBE, U2=UCE UBE=f(IB, UCE) UBE=f(IB)UCE - wejściowa UBE=f(UCE)IB - zwrotna IC=f(IB, UCE) IC=f(IB)UCE - przejściowa IC=f(UCE)IB - wyjściowa

44 Charakterystyki statyczne tranzystora w układzie WE

45 Ograniczenia dozwolonego zakresu pracy tranzystora w układzie WE - Moc admisyjna

46 Model Ebersa-Molla dla pracy dynamicznej nieliniowej du BE ie = I de α I I dc + (C je + Cde ) dt du BC ic = I dc + α N I de + (C jc + Cdc ) dt ib = ie ic

47

48

49

50

51

52

53

54