PN přechod Spojením polovodiče N a P P N • elektrony v blízkosti přechodu difundují z oblasti N do P a zanechávají za sebou kladný prostorový náboj – ten odpuzuje kladné volné díry difundující ze stany P • díry v blízkosti přechodu difundují z oblasti P do N a zanechávají záporný prostorový náboj – odpuzuje volné elektrony difundující ze strany N • v oblasti přechodu volné elektr. a díry rekombinují → vznik depl. oblasti • driftové síly el. pole vytvořeného prostorovým náboje působí proti difúznímu pohybu → v oblasti přechodu rovnováha difu. a drift. sil PN přechod • v oblasti přechodu je rozdíl potenciálů → difúzní napětí UD = ln NA – koncentrace akceptorů, ND – koncentrace donorů pro: kT/q = UT = 26 mV ni = 1010 cm-3 NA = 1015 cm-3 ND = 1015 cm-3 UD = 0,599 V PN přechod Při přiložení vnějšího napětí • při kladné polaritě napětí (U > 0) se snižuje depletiční oblast • při záporné polaritě napětí (U < 0) se rozšiřuje depletiční oblast saturační proud: = + Dn, Dp – difúzní koeficient, Ln, Lp – střední difúzní délka minorit. nosičů NA, ND – koncentrace donorů a akceptorů A – plocha přechodu PN přechod Rovnice diody (Shockleyho rovnice ideální diody) = − 1 = − 1 U – napětí na PN přechodu UT – teplotní napětí (cca 26 mV) Propustní směr závěrný směr ≫ ≪ ≈ ≈ ≈ Kapacita PN přechodu Bariérová kapacita • převažuje v závěrném směru • vlivem prostorového náboje v depletiční vrstvě = Difúzní kapacita • převažuje v propustném směru Celková kapacita • součtem bariérové a difúzní kapacity = + --------------------------------------------------------------------------------------------- Literatura – hlavní zdroj informací pro polovodiče a PN přechody: Musil, V. a kol.: Elekronické součástky. 2. vyd. Brno: VUT, 1996. ISBN 80-214-0821-9.(Skriptum) Polovodičové diody Využívají nelineárních vlastností PN přechodu Dělení dle konstrukce: • hrotové • plošné (slitinové, difúzní, planární a Schottkyho) Dělení dle funkce a použití • usměrňovací (nízkovýkonové a výkonové) • detekční a spínací • stabilizační a referenční (tzv. Zenerovy diody) • tunelové a inverzní • kapacitní (varikapy, varktory) • luminiscenční (svítivé a laserové) • fotodiody • speciální diody Polovodičové diody Výroba: proti destičce 1 x 1x 0,1 mm připevněné na držáku se pohybuje zahnutý wolframový hrot než dojde k el. kontaktu. Následuje zatavení konců skleněné trubičky, v níž je destička umístěna. Jako poslední operace se provádí formování el. impulzem v propustném směru – vlivem velké teploty se pod hrotem pozmění krystalická struktura. Vlastnosti: • malá parazitní kapacita • malý ztrátový proud (cca 10mW) • malá hodnota max. proudu (desítky mA) • velký sériový odpor • krátká zotavovací doba Použití: usměrnění malých signálů velkých kmitočtů (tzv.mikrovlnné diody) hrotová s přivař. zlatým hrotem Polovodičové diody Plošnédiody Náhradní obvod diody Up ‒ prahové napětí Si: 600 mV Ge: 200mV Uz ‒ závěrné napětí Dioda • Ne vždy používáme diodu ve všech oblastech • Náhradní zapojení lze zjednodušit • Nevystihuje dynamické vlastnosti Změna VA – charakteristiky v závislost na teplotě Komutace u diody Spojování diod Příklady použití diody