
- Форум
- По малко от всичко
- Тийн Учител - есета, теми, съчинения...
- Всичко за помагало.ком + download на теми
Първоначално написано от darksidelover
Полупроводникови прибори – диоди, транзистори, интегрални схеми, оптоелектроника, преходи и тиристори
Функциите и свойствата на електронните схеми се определят главно от полупроводниковите прибори.
Прогресът на полупроводниковата електроника е свързан преди всичко с използването на контакта между два примесни полупроводника с различен тип проводимост. Този контакт се нарича p – n-преход. През последните 50 години са разработени редица технологии за получаване на качествени p – n – преходи. Основната идея е следната: взема се полупроводников кристал от n или p тип и на определена дълбочина в него се вкарват примеси, които създават проводимост с противоположния тип. Например, ако изходният кристал е от n – тип, внасят се акцептори, а в кристалите от p – тип-донори. Там, където са попаднали допълнителните примесни атоми, типът проводимост се изменя. На границата между областта с променен тип проводимост и останалата част от кристала възниква p – n - преход. P – n – преходите намират приложение в полупроводниковите прибори като диодите и транзисторите.
Полупроводниковите диоди имат свойството да провеждат ток само в една посока. Ето защо те се използват в усилвателите като изправители на променлив ток или като прагови (ограничителни) елементи, които например позволяват протичането на ток през веригата, в която са включени, когато напрежението върху тях надвиши определена стойност.
Диодите имат два извода - анод и катод, като катодът се означава обикновено на корпуса с чертичка или точка. Ток протича през диода (винаги от анода към катода) само тогава, когато напрежението на анода е по-голямо от напрежението на катода с определена стойност, наричана напрежение на отпушване. Това напрежение зависи от вида на полупроводника, от който е изработен диодът. За изправяне се произвеждат различни диоди. За токове до 1А се използват диоди със средна мощност, чиито размери са сравними с главичка на кибритена клечка. В изправителните схеми за токове от порядъка на 100 А работят мощни диоди с размерите на кибритена кутийка.
Съществуват и т.нар. ценерови диоди (стабилитрони). Те работят в областта на пробива, следователно провеждат ток в посока, обратна на посоката на провеждане при обикновените диоди (в нормалната посока на провеждане двата вида диоди имат подобни свойства).
Напрежението върху ценеровите диоди е равно на пробивното им напрежение независимо от посоката на протичащия през тях ток. Това явление се използва в електронните схеми за стабилизиране на захранващото напрежение. Основен параметър на стабилитроните е пробивното им напрежение, наричано напрежение на стабилизация. Номиналните стойности на това напрежение са същите, както за съпротивлението на резисторите, и се дават в означението на диода във вид на число, в което запетаята е заменена с буквата V.
Други полупроводникови прибори, които изпълняват ролята на електрически вентили (както диодите), са тиристорите и триаците (симетричните тиристори). Те обаче, за разлика от диодите, са управляеми вентили - моментът на включването им зависи не само от разликата между напреженията на анода и катода, а главно от стойността на напрежението, подавано на третия, управляващия електрод.
Благодарение на това си свойство тиристорите и триаците могат да се използват за включване на захранването във вериги както за постоянен, така и за променлив ток. Тиристорите провеждат ток (след включване чрез управля ващия електрод) само в едната посока, а триаците - и в двете.
Основните параметри на тиристорите и триаците са допустимият провеждан ток и максималното обратно напрежение.
Транзисторите могат да усилват сигналите и да изпълняват ролята на електронни превключватели. Те имат три електрода: управляващ – база (В) и два, включени във веригата на управлявания ток - емитер (Е) и колектор (С).
В зависимост от посоката на тока в управляваната верига транзисторите биват от тип РNР или NPN. В практическите схеми се използват голям брой типове транзистори, които се различават по параметрите си: бързодействие, допустим провеждан ток, максимална мощност, пробивно напрежение. Напоследък се произвеждат изключително силициеви транзистори (NPN), които имат подобри параметри за потребителите от германиевите.
Най-съвремените електрони полупроводникови прибори са интегралните схеми, които всъщност представляват схеми от много транзистори, резистори и диоди, изработени в един кристал от - полупроводников материал и затворени в един корпус с много изводи. За разлика от единичните прибори интегралните схеми представляват функционални елементи, предназначени за изпълнение на определени функции с по-широко или по-тясно приложение.
Интегралните схеми се делят на аналогови, наричани също линейни (операционни усилватели, усилватели на мощност, радио и телевизионни схеми, стабилизатори на напрежение, както и групи от няколко транзистора в общ корпус) и цифрови, предназначени за реализиране на логически функции. Обикновено интегралните схеми са затворени в пластмасов корпус с формата на паралелепипед и с 8, 14, 16 или повече избоди. По- рядко те се поставят в кръгъл корпус, подобен на корпусите на транзисторите.
Взаимодействието на полупроводниците със светлината намира приложение в редица прибори, наречени оптоелектронни. В зависимост от това, дали поглъщат или излъчват светлина, оптоелектонните прибори се разделят на две големи групи – фотоприемници и светлоизлъчватели. Повечето от тези прибори ппредставляват полупроводникови структори с p – n-преходи.
При осветяване на p – n – преход част от валентните електрони поглъщат светлина и получават необходимата енергия да се освободят от ковалентните връзки. Така под действие на светлината се създават двойки електрон – дупка. Те се разделят от двете страни на p – n-прехода, където възниква потенциална разлика, наречена фотоелектродвижещо напрежение. По този начин във фотодиодите и фототранзисторите светлинните сигнали се преобразуват в електрични. Тези прибори се използват в автоматиката, в космическата и военната техника и др. Някой фотоприемници реагират на топлинно излъчване на предмети, отдалечени на десетки и дори на стотици километри.
В слънчевите батерии фотодвижещото напрежение се използва за преобразуване на слънчевата енергия в електрическа. Със слънчеви батерии например се захранват космическите апарати.
Когато през p – n – преход в някои видове полупроводници се пропусне ток в права посока, наблюдава се светене в областта на прехода. То възниква, когато част от електроните след като преминат от n-областта в p-областта заемат някои от свободните ковалентни връзки, т.е. запълват „дупките” в тях. Този процес се нарича рекомбинация на двойките електрон – дупка. При него се отделя енергия, част от която може да се излъчи във вид на светлина. Излъчвателната рекомбинация се използва за създаване на светлоизлъчвателни диоди, наречени светодиоди. Най – често във всекидневието се срещаме със светодиодите, предназначени за индикация.
Друг вид светлоизлъчватели са полупроводниковите лазери. Поради микроскопичните си размери, голяма насоченост на светлинния лъч и малка консумация на енергия, те са идеални източници на светлина в оптичните линии за пренасяне на информация. Лазери, излъчващи инфрачервени лъчи, се използват за контрол на замърсяването на атмосферата. Много от съдържащите се във въздуха вредни газове, например въглеродния оксид, поглъщатинфрачервените лъчи. По интензивността на поглъщане на лазерното лъчение може да се определи концентрацията на зъмърсителя.