Расчет цепей синусоидального тока символическим методом. Явление резонанса в цепях переменного тока. Резонанс токов

Например, с введением донорной примеси в определенную зону полупроводника р-типа в ней образуется полупроводник n-типа, граничащий с полупроводником р-типа.

Рассмотрим процесс образования и свойства p-n-перехода. Допустим, что концентрация электронов в n-области полупроводника равна концентрации дырок в р-области (рис. 1.a ). На границе областей возникают градиенты концентраций электронов и дырок, вследствие чего происходит диффузия дырок из р-области и электронов из «-области полупроводника. Диффузия электронов и дырок создает диффузионный ток через p-n-переход. В результате диффузии носителей заряда в граничном слое происходит рекомбинация, р-область приобретает нескомпенсированный отрицательный заряд, а n-область — нескомпенсированный положительный заряд, обусловленные соответственно отрицательными и положительными ионами

В граничном слое образуется электрическое поле, направленное от n-области к р-области (рис. 1.б). Электрическое поле в этом слое, называемом запирающим, вызывает дрейф неосновных носителей заряда (дырок из п-области в р-область и электронов — наоборот), создающий дрейфовый ток, встречный по направлению диффузионному току.

Результирующий ток через p-n-переход отсутствует (внешняя цепь разомкнута), поэтому диффузионный ток должен быть равен по абсолютной величине дрейфовому току. Это равенство устанавливается при определенной контактной разности потенциале между р- и n-областями, составляющей в германии и кремнии величину в несколько десятых долей вольта. Величина  определяет высоту потенциального барьера р - n-перехода (рис. 1.в ). Потенциальный барьер препятствует диффузии основных носителей заряда, следовательно, с увеличением потенциального барьера диффузионный ток должен убывать.

Рис. 1 Образование электронно-дырочного перехода:

а — распределение носителей зарядов в р- и n-областях до контакта,  б —  образование  р-я-перехода;   в — потенциальный  барьер

Сопротивление запирающего слоя велико, поскольку он обеднен основными носителями заряда, которые выталкиваются из него электрическим полем E_зап. Ширина запирающего слоя Lуменьшается с увеличением концентрации основных носителей заряда (с уменьшением контактной разности потенциалов). Значения Lобычно колеблются в пределах 0,01 — 1 мкм.

Если к р -n-переходу приложить внешнее электрическое поле напряженностью Е_вн путем подключения полупроводника к источнику э. д. с. Е так, как показано на рис. 2, а, то напряженность результирующего поля в переходе Е_рез = E_зап — Е_вн. При этом почти все внешнее напряжение будет приложено к запирающему слою, поскольку его сопротивление значительно больше сопротивления остальной части полупроводника. Высота потенциального барьера уменьшится и станет равной  (рис. 2. б), ширина его также уменьшится. Дрейфовый ток снизится, а диффузионный ток возрастет, в результате чего динамическое равновесие нарушится и возникнет ток через р-n-переход. Этот ток называют, прямым током, а включение р-n-перехода, показанное на рис. 2. а — прямым включением.

При обратном   включении    р-n-перехода ( рис. 3.а )

Е_рез = E_зап + Е_вн , высота потенциального барьера

(рис. 3, б), ширина его также увеличится. Диффузионный ток, обусловленный движением дырок из р-области и электронов — из n-области, уменьшается из-за противодействия электрического поля в запирающем слое. Дрейфовый ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, увеличивается благодаря увеличению потенциального барьера. Таким образом, через р-n-переход возникает результирующий ток, создаваемый движением неосновных носителей заряда. Поле запирающего слоя как бы «вытягивает» не основные носители заряда из полупроводника. Попадая в запирающий слой, они подхватываются его полем и перемещаются через р-n-переход. Поскольку

Рис. 2. Прямое включение р-n-перехода (а), уменьшение высоты и ширины потенциального барьера (б)

Рис. 3. Обратное включение p-n-перехода (а), увеличение высоты и ширины потенциального барьера (б)

концентрация неосновных носителей значительно меньше концентрации основных носителей заряда, определяющих прямой ток р-n-перехода, обратный ток р-n-перехода существенно меньше прямого (обычно на несколько порядков). Это и определяет вентильные свойства р-n-перехода, т. е. способность проводить ток только в одном направлении.

34.Классификация полупроводниковых приборов.

В промышленной электронике используют большое число различных типов полупроводниковых приборов, которые можно разделить на несколько основных групп: 1) полупроводниковые резисторы; 2) полупроводниковые диоды; 3) биполярные транзисторы; 4) полевые транзисторы; 5) тиристоры.

Полупроводниковые резисторы и диоды являются двухэлектрод-ными