Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A félvezető dióda (2. rész) BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2000 február Segédanyag a Villamosmérnöki.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A félvezető dióda (2. rész) BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2000 február Segédanyag a Villamosmérnöki."— Előadás másolata:

1 A félvezető dióda (2. rész) BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2000 február Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra!

2 Az ideális dióda karakterisztika X=0 Boltzmann tényező Nyitó: kisebb tér, nagyobb koncentráció Záró: nagyobb tér, kisebb koncentráció

3 Az ideális dióda karakterisztika

4 I 0 a kisebbségi hordozó sűrűséggel arányos!

5 Az ideális dióda karakterisztika PÉLDA Egy Si dióda telítési árama I 0 = A. Mekkora a nyitófeszültség, ha az áram 10 mA? PÉLDA Mennyivel kell a nyitó feszültséget növelnünk ahhoz, hogy a nyitó áram tízszeres legyen?

6 Másodlagos jelenségek  Soros ellenállás  Generációs áram  Letörési jelenségek (később)  Rekombinációs áram (csak említjük)  Soros ellenállás  Generációs áram  Letörési jelenségek (később)  Rekombinációs áram (csak említjük)

7 Másodlagos jelenségek A soros ellenállás Nagy áramoknál jelentkezik. Oka : Megoldás: epitaxiális szerkezet

8 Másodlagos jelenségek: a soros ellenbállás PÉLDA Számítsuk ki a dióda soros ellenállását a 100 o C karakterisztika alapján!

9 Másodlagos jelenségek A generációs áram A záró tartományban elvileg - amiből pA nagyságrend adódna. A tapasztalat:

10 A dióda kisjelű működése A munkapont fogalma Kisjelű: linearizált vizsgálat, a váltakozó komponensre Meddig kisjelű? r diff munkapont függő!

11 A dióda differenciális ellenállása Nyitó tartomány, I >> I 0 : Ha a soros ellenállással is számolunk:

12 A dióda differenciális ellenállása PÉLDA Egy dióda soros ellenállása 2 ohm. Számítsuk ki a differenciális ellen- állását az I=1 mA, 10 mA, 100 mA munkapontokban!

13 A dióda kapacitásai Tértöltési kapacitás a záró tartományban domináns Tértöltési kapacitás a záró tartományban domináns Diffúziós kapacitás csak a nyitó tartományban van Diffúziós kapacitás csak a nyitó tartományban van Értelmezés: differenciálisan, mint r d

14 A dióda kapacitásai Tértöltési kapacitás

15 Diffúziós kapacitás A dióda kapacitásai Hol vannak a szemben álló töltések?

16 A dióda kapacitásai Diffúziós kapacitás Káros! Lassítja a működést. Csökkenthető:  csökkentés, keskenybázisú dióda Káros! Lassítja a működést. Csökkenthető:  csökkentés, keskenybázisú dióda

17 A dióda kapacitásai PÉLDA Számítsuk ki a Si dióda tértöltési kapacitását, ha a kiürített réteg szélessége 0,33  m és a dióda felülete 0,02 mm 2. Számítsuk ki a diffúziós kapacitást az I=1 mA munkapontban, ha  =100 ns.

18 A dióda kapacitásai Nagyságrendek: C T 1-10 pF C D nF-ok (egy kistelj. diódára) Nagyságrendek: C T 1-10 pF C D nF-ok (egy kistelj. diódára) Hasznosítás: C T rezgőkör hangolás, erősítés  h-on C D -- Hasznosítás: C T rezgőkör hangolás, erősítés  h-on C D --

19 A dióda kisjelű helyettesítőképe Az elemek munkapont-függőek!

20 A dióda nagyjelű helyettesítőképe Ilyen a számítógépi dióda-modell topológiája. Kellenek még: modell egyenletek (pl. I=I 0 (exp(U/U T )-1) modell paraméterek (pl. I 0, r s, stb.) Ilyen a számítógépi dióda-modell topológiája. Kellenek még: modell egyenletek (pl. I=I 0 (exp(U/U T )-1) modell paraméterek (pl. I 0, r s, stb.)

21 A munkaegyenes szerkesztés A probléma: egy lineáris és egy nemlineáris elem soros kapcsolása Grafikus megoldás:

22 A munkaegyenes szerkesztés Hogyan változik a munkaegyenes és M, ha U t változik? Önmagával párhuzamosan mozdul el

23 A munkaegyenes szerkesztés Hogyan változik a munkaegyenes, ha R t változik? Meredeksége változik, az U t pont körül fordul el

24 A dióda kapcsoló működése Diódás vágó áramkör De itt a diódát ideálisnak tekintettük! Mi változik, ha nem az?

25 A dióda kapcsoló működése Diódás vágó áramkör A bemeneti és a kimeneti feszültség kapcsolata:

26 A dióda kapcsoló működése Diódás vágó áramkör

27 A dióda kapcsoló működése Tranziens jelenségek Gyors átkapcsolás a nyitó tartományból a záróba: a kapacitások miatt a dióda még véges ideig vezet. Ez a záróirányú feléledési jelenség.

28 A dióda kapcsoló működése Záróirányú feléledés Záróirányú feléledési idő Reverse recovery time t rr (2-3 ns egy gyors diódára)

29 A dióda tranziens működése A diffúziós egyenlet: Ebből számoltuk n(x,t)-t Egyszerűsítünk: n(x,t) helyett a Q(t) össztöltéssel számolunk

30 A dióda tranziens működése A töltésegyenlet Az áram két dologra fordítódik: rekombináció pótlása töltés növekmény/fogyás

31 Letörési jelenségek Oka két fizikai jelenség egyike: Lavina letörés Zener átütés

32 Letörési jelenségek A lavina letörés M a sokszorozási tényező U L a gyengébben adalékolt oldaltól függ:

33 Letörési jelenségek A Zener letörés Fizikai ok: az alagúthatás

34 Letörési jelenségek A két mechanizmus összehasonlítása Szilíciumnál 6V alatt Zener, fölötte lavina. U L ~N -1 U L ~N -0.7

35 Letörési jelenségek Felhasználás: a Zener dióda Feszültség referencia Feszültség stabilizálás (kis fogyasztásnál)

36 Letörési jelenségek A Zener diódák hőmérséklet függése A legjobb: az 5V körüli dióda (Si diódáról van szó)

37 A működés hőmérsékletfüggése Záró tartomány: Si diódánál I R ~ n i   1,15  1,075  7,5 %/ o C Záró tartomány: Si diódánál I R ~ n i   1,15  1,075  7,5 %/ o C Nyitó tartomány:

38 A működés hőmérsékletfüggése Nyitó tartomány: PÉLDA U=700 mV, Si, dU/dT=? Vessük össze a karakterisztikával!

39 A diódák gyakorlati kivitele Kisáramú Nagyáramú (Az integrált áramköri kivitelről majd később beszélünk)

40 Az adatlapok

41

42

43 0  100 o C 6,5  1200 nA (1200/6,5)^0.01= ,4 %/ o C 0  100 o C 6,5  1200 nA (1200/6,5)^0.01= ,4 %/ o C

44 Az adatlapok


Letölteni ppt "A félvezető dióda (2. rész) BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2000 február Segédanyag a Villamosmérnöki."

Hasonló előadás


Google Hirdetések