Elektronika V1 - 1.semestr

Přechod MS

Přechod MS = přechod kov (M – metal) – polovodič (S – semiconductor)

Schottkyho pravidlo – volné nosiče náboje se lépe pohybují z polovodiče do kovu

Vlastnosti přechodu MS

• spojení kov polovodič může mít usměrňující nebo odporový charakter

• usměrňující spojení = Schottkyho kontakt

  • malá koncentrace příměsí v polovodiči + vhodné materiály

(např. Si ↔ Al, Mo, Ti, Pt nebo Pd)

• krátká zotavovací doba, vhodné pro rychlé spínací prvky, vf součástky

• neusměrňující (odporové) spojení

  • kontakt neusměrnuje, chová se pouze jako odpor

  • velká koncentrace příměsí v polovodiči ( = degenerovaný polovodič N+ nebo P+) + vhodné materiály (např. Si ↔ Al, Ti, sloučeniny Pt a Pd s Si, Ni)

  • používá se k vytvoření kontaktních plošek pro připojení vývodů polovodičových součástek

1. Součástky s přechodem (diody)

Hrotová dioda

• wolframová hrotová dioda

• s přivařeným zlatým hrotem

• konstrukčně starší typy

• použití - spínací a logické obvody

Dioda s wolframovým hrotem Voltampérové charakteristiky hrotové diody a jejich teplotní závislost

Plošná dioda

• rozměrný přechod PN (pro větší proudy)

• větší parazitní kapacita

• použití – usměrňování nf střídavých napětí, demodulace a detekce, ….

• vytváření přechodu PN

  • legováním (strmý přechod PN, malý závěrný proud, velký sériový odpor v přímém směru)

  • difúzí (malé tolerance parametrů přechodu, malý sériový odpor v přímém směru, malé tloušťky PV destiček)

• určeny pro napětí od 100V do 5kV při usměrněném proudu 0,1A do 5kA

Struktura přechodu plošné diody Voltampérová charakteristika KY701

Schottkyho dioda

• využívá usměrňovacího účinku přechodu M-N (vedení proudu je realizováno pouze majoritními nosiči náboje)

• velmi krátká zotavovací doba (řádově 0,1ps) – při změnách napětí rychlejší odsávání elektronů z místa přechodu

• použití ve vf obvodech (řádově do 100GHz) a rychlých spínačích, jako ochranné prvky, součásti rychlých logických integrovaných obvodů

• použití i ve výkonové technice – usměrňovače a spínače

• průrazné napětí kolem 200V

Struktura Schottkyho diody Voltampérová charakteristika Schottkyho a hrotové diody

Zenerova dioda

• křemíková plošná dioda se slitinovým nebo difúzním přechodem

• VA charakteristika

  • závěrná část se vyznačuje ostrým zlomem při Zenerově napětí

  • v propustném směru je shodná s charakteristikou běžné polovodičové diody

  • pracovní oblast leží v oblasti elektrického nedestruktivního průrazu (nesmí se překročit maximální ztrátový výkon)

• Zenerův jev

  • uplatňuje se pouze na velmi tenkých přechodech (UZ<6V)

  • princip – malá šířka přechodu = velká intenzita elektrostatického pole při témž napětí (108 V/m) vyvolá přechod elektronu z valenčního do vodivostního pásu = zvětšení závěrného proudu