Классификация полупроводниковых диодов?

Диод- это двух электродный электронный прибор основным свойством, которого является односторонняя электропроводимость.

Дио́д — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют - анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды имеют один электроннодырочный переход с двумяомическими контактами, при помощи которых он соединяется с внешней цепью.

Диоды с очень малой площадью перехода –ТОЧЕЧНЫМИ., а диоды с помощью плоского перехода- МИКРОПЛОСКОСТНЫМИ, диоды с большей площадью плоского перехода- плоскостными.

Делятся диоды на:

1)По числу дырочного перехода:

а)однопереходные-(динисторы)

б) трехпереходные-(тиристоры)

2)По назначению и принципу работы:

Преобразовательные, импульсные, силовые и выпрямительные, опорные (полупроводники, стабилизаторы),варикапы(параметрические диоды), фотодиоды.

3) По технологии изготовления:

а) сплавные

б) диффузионные

 

Тиристоры?

Тири́стор — 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.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например,симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания. P-катод(-),N-анод(+)

Лавинный пробой – электрический пробой p-n-перехода, вызванный лавинным размножением носителей заряда под действием сильного электрического поля. Он обусловлен ударной ионизацией атомов быстро движущимися неосновными носителями заряда. Движение этих носителей заряда с повышением обратного напряжения ускоряется электрическим полем в области p-n-перехода. При достижении определенной напряженности электрического поля они приобретают достаточную энергию, чтобы при столкновении с атомами полупроводника отрывать валентные электроны из ковалентных связей кристаллической решетки. Движение образованных при такой ионизации атомов пар «электрон – дырка» также ускоряется электрическим полем, и они, в свою очередь, участвуют в дальнейшей ионизации атомов. Таким образом, процесс генерации дополнительных неосновных носителей заряда лавинообразно нарастает, а обратный ток через переход увеличивается. Ток в цепи может быть ограничен только внешним сопротивлением.

1. Биполярные транзисторы?

Это электро-преобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами пригодный для усиления мощностей и имеющий три и более выводов.

По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы ( n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки

Классификация:

Биполярные, Полевые, однопереходные(двух базовые),тиристоры, динисторы.

1) Биполярные транзисторы:

Это у которого ЭМИТЕР и КОЛЛЕКТОР имеют дырочную или p-электропроводимость, база имеет электронную или n-электропроводность.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называютколлектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

1. Полевые транзисторы?

С изолированным затвором или МОП-(металл,окись,проводник)

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом.

Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных).

ПЛЮСЫ: высокое входное сопротивление, малый уровень собственных шумов, высокая устойчивость против температуры и радиоактивного воздействия, высокая плотность расположения элементов при использовании в интегральных схемах.

МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным и со встроенным каналами.

Рис. 1.28 Устройство МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа

На рис. 1.28 показан принцип устройства транзистора со встроенным каналом.

Основанием (подложкой) служит кремниевая пластинка с электропроводностью p -типа. В ней созданы две области с электропроводностью n ⁺-типа с повышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком и от них сделаны выводы. Между стоком и истоком имеется приповерхностый канал с электропроводностью n-типа. Заштрихованная область – диэлектрический слой из диоксида кремния (его толщина обычно составляет 0,1 – 0,2 мкм). Сверху диэлектрического слоя расположен затвор в виде тонкой металлической пленки. Кристалл такого транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой. Иногда от кристалла бывает сделан отдельный вывод.

Если к затвору приложено нулевое напряжение, то при подаче между стоком и истоком напряжения через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через кристалл ток не пойдет, так как один из p - n -переходов находится под обратным напряжением. При подаче на затвор напряжения отрицательной полярности относительно истока (следовательно, и кристалла) в канале образуется поперечное электрическое поле, которое выталкивает электроны из канала в области истока, стока и кристалла. Канал обедняется электронами, его сопротивление увеличивается, ток уменьшается. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше ток.

 

1. Интегральные микросхемы?

ИМС- это микроэлектронное устройство, состоящее из активных элементов(транзисторов, диодов), пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивностей и др.) которые изготавливаются в едином технологическом процессе, электрически соединены между собой и заключены в общий корпус.

Необходимо знать, что многим ИМС свойственно не завершенность, так как к ее выводам подключаются другие устройства, да бы функционировать с полной мощностью (навесные элементы, резонансные контуры, дроссели, разделительные или развязывающие конденсаторы и др.)

В зависимости от количества элементов, входящих в ИМС, их различают: по степеням интеграции:

1. степени интеграции- до 10 элементов

2. степени интеграции-от11 до 100

3. степени интеграции – от 101 до 1000 и т.д.

Их часто обозначают ИМС1, ИМС2, ИМС3

Схемы содержащие свыше 1000 элементов принято называть- большими интегральными микросхемами БИС

По функциональности делятся на два класса

1) логические (цифровые)

2) аналоговые (линейно-импульсные)

Логические ИМС используются в электронных вычислительных машинах ЭВМ, устройствах дискретной обработки информации, системах автоматики. Активные элементы этих схем работают в ключевом режиме.

Аналоговые схемы используют для усилителей сигналов низкой и высокой частот, генераторов и других устройств, где активные элементы работают в линейном режиме или осуществляют нелинейные преобразования входных сигналов.

1. Полупроводниковые интегральные микросхемы?

Полупроводниковой ИМС-наз. Микросхему, элементы которой выполнены в объеме или на поверхности полупроводникового материала (подложки).Основным материалом при изготовлении является кремнии.

При изготовлении ПИМС используют все активные и пассивные элементы ПИМС, созданные в едином кристалле, должны быть электрически изолированы друг от друга и в то же время соединены между собой в соответствии с функциональным назначением микросхемы.

Для электрической изоляции элементов их формируют в специально созданных в кристаллах кремния и изолированных друг от друга участках.

Изоляция создается либо с помощью диэлектрика (окисла кремния), либо обратно включенным p-n- переходами.

Рис. – а) Кремнии n-типа, который окисляется и на нем образуется пленка SiO2

б)в пленке SiO2 вытравливают канавки

в)проводится повторный процесс окисления с целью образования защитной пленки SiO2 на полученных ранее канавках

г)На полученную поверхность наращивают слой поликристаллического кремния собственной проводимости

д)удаляют с пластины при помощи шлифовки или химического травления лишний материал исходной пластины

1. Элементы ПИМС-ТРАНЗИСТОРЫ-являются основными и наеболее сложными элементами ИМС. Используются как биполярные, так и униполярные.

Униполярные транзисторы - управляемые напряжением, потребляют меньшую мощность, имеют меньшие размеры элементов и большую степень интеграции.

РИС 7.3

а) методом фотолитографии наносят защитный слой SiO2

б) через окна в подложку методом диффузии вводят примесь n- типа

в) производят повторную диффузию примеси p-типа с целью получения базовой области.

г) 3-я диффузия приводит к образованию эмиттера.

На рис 7.4 все так же

 

 

 

1. Гибридные интегральные микросхемы?

Гибридной ИМС-наз. Микросхемы, содержащую диэлектрическое основание (подложку), на поверхности которой выполняются все пассивные элементы (резисторы, конденсаторы) в виде одного- и многочисленных пленочных структур с неразрывными пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы размещены в виде дискретных навесных элементов в бес корпусном исполнении или сборки.

1.Активные элементы в ГИМС имеют лучшие параметры, чем в полупроводниковых и могут работать при больших напряжениях питания.

Толстопленочные схемы в многосерийном производстве имеют минимальную стоимость, большую механическую прочность и теплоустойчивость, большую перегрузочную способность элементов, но номинальные значения пассивных элементов нестабильны, плотность монтажа низка и отсутствует возможность подгонки пассивных элементов.

Тонкопленочные схемы характерны большой точностью, возможностью подгонки номиналов элементов и высокая плотность монтажа.

Любая ГИМС состоит из: подложки -на которой размещаются пассивные и активные элементы: