Présentation sur le thème : « Diodes semi-conductrices » Réalisé par : Barmin R.A. Gelzin I.E. Une diode semi-conductrice est un dispositif électronique non linéaire doté de deux bornes. En fonction de la structure interne, du type, de la quantité et du niveau de dopage des éléments internes de la diode et des caractéristiques courant-tension, les propriétés des diodes semi-conductrices varient. Nous considérerons les types de diodes suivants : diodes de redressement à base de jonction pn, diodes Zener, varicaps, diodes tunnel et inverses. J J s (e VG 1) Diode de redressement basée sur une jonction p-n La base de la diode de redressement est une jonction électron-trou ordinaire, la caractéristique courant-tension d'une telle diode présente une non-linéarité prononcée. En polarisation directe, le courant de diode est une injection, de grande amplitude, et représente la composante de diffusion du courant porteur majoritaire. Lorsqu'il est polarisé en inverse, le courant de diode est de faible amplitude et représente la composante de dérive du courant porteur minoritaire. À l’état d’équilibre, le courant total dû aux courants de diffusion et de dérive des électrons et des trous est nul. Riz. Paramètres d'une diode semi-conductrice : a) caractéristique courant-tension ; b) la conception du boîtier caractéristique courant-tension est décrite par l'équation J J s (e VG 1) Redressement dans une diode L'une des principales propriétés d'une diode semi-conductrice basée sur une jonction p-n est la forte asymétrie du courant-tension caractéristique : conductivité élevée avec polarisation directe et faible avec polarisation inverse. Cette propriété de diode est utilisée dans les diodes de redressement. La figure montre un schéma illustrant le redressement du courant alternatif dans une diode. - Coefficient de redressement d'une diode idéale basée sur une jonction p-n. Résistance caractéristique Il existe deux types de résistance caractéristique des diodes : la résistance différentielle rD et la résistance en courant continu RD. La résistance différentielle est définie comme la résistance CC RD U I U I 0 (e U 1) Dans la section directe de la caractéristique courant-tension, la résistance CC est supérieure à la résistance différentielle RD > rD, et dans la section inverse, elle est inférieure à RD< rD. Стабилитроны Стабилитрон - это полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке вольт-амперной характеристики. ВАХ стабилитрона имеет вид, представленный на рисунке При достижении напряжения на стабилитроне, называемого напряжением стабилизации Uстаб, ток через стабилитрон резко возрастает. Дифференциальное сопротивление Rдиф идеального стабилитрона на этом участке ВАХ стремится к 0, в реальных приборах величина Rдиф составляет значение: Rдиф 250 Ом. Основное назначение стабилитрона – стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи. В связи с этим последовательно со стабилитроном включают нагрузочное сопротивление, демпфирующее изменение внешнего напряжения. Поэтому стабилитрон называют также опорным диодом. Напряжение стабилизации Uстаб зависит от физического механизма, обуславливающего резкую зависимость тока от напряжения. Различают два физических механизма, ответственных за такую зависимость тока от напряжения, – лавинный и туннельный пробой p-n перехода. Для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя напряжение стабилизации Uстаб невелико и составляет величину менее 5 вольт: Uстаб < 5 В. Для стабилитронов с лавинным механизмом пробоя напряжение стабилизации обычно имеет большие значения и составляет величину более 8 вольт: Uстаб > 8 V. Varicaps Varicap est une diode semi-conductrice dont le fonctionnement est basé sur la dépendance de la capacité barrière de la jonction p-n sur la tension inverse. Les Varicaps sont utilisés comme éléments à capacité contrôlée électriquement dans les circuits pour régler la fréquence d'un circuit oscillatoire, diviser et multiplier les fréquences, moduler la fréquence, déphaseurs contrôlés, etc. En l'absence de tension externe, une barrière de potentiel et un champ électrique interne existent à la jonction p-n. Si une tension inverse est appliquée à la diode, la hauteur de cette barrière de potentiel augmentera. Une tension inverse externe pousse les électrons plus profondément dans la région, entraînant une expansion de la région appauvrie de la jonction pn, qui peut être considérée comme un simple condensateur plat dans lequel les plaques constituent les limites de la région. Dans ce cas, conformément à la formule de la capacité d'un condensateur plat, avec l'augmentation de la distance entre les plaques (causée par une augmentation de la valeur de la tension inverse), la capacité de la jonction p-n diminuera. Cette réduction n'est limitée que par l'épaisseur de la base, au-delà de laquelle la transition ne peut s'étendre. Une fois ce minimum atteint, la capacité ne change pas avec l'augmentation de la tension inverse. Une diode tunnel est une diode semi-conductrice basée sur une jonction p+-n+ avec des régions fortement dopées, dans la partie directe de la caractéristique courant-tension de laquelle on observe une dépendance en forme de n du courant sur la tension. Dans un semi-conducteur de type n+, tous les états de la bande de conduction jusqu'au niveau de Fermi sont occupés par des électrons, et dans un semi-conducteur de type p+, par des trous. Diagramme de bande d'une jonction p+-n+ formée de deux semi-conducteurs dégénérés : Calculons la largeur géométrique de la jonction p-n dégénérée. Nous supposerons que dans ce cas l’asymétrie de la jonction p-n est préservée (p+ est une région plus fortement dopée). Alors la largeur de la transition p+-n+ est petite : 2 s 0 2 0 W 2 s 0 E g qN D 2 1 10 qN D 12 1.6 10 19 1 6 ~ 10 см ~ 100 Å Estimons la longueur d'onde de De Broglie de l'électron à partir de relations simples : E 2 2 2 2m 2 kT ; 2 mkT h 2 1 h 2 mkT 2 9.1 10 31 1. 38 10 6. 3 10 34 23 300 ~ 140 Å Ainsi, la largeur géométrique de la transition p+-n+ s'avère comparable à la longueur d'onde de de Broglie de l'électron . Dans ce cas, dans une jonction p+-n+ dégénérée, on peut s’attendre à la manifestation d’effets de mécanique quantique, dont l’un est le passage à travers une barrière de potentiel. Avec une barrière étroite, la probabilité d’infiltration par un tunnel à travers la barrière est non nulle. Une diode inverse est une diode tunnel sans section de résistance différentielle négative. La forte non-linéarité de la caractéristique courant-tension à basse tension proche de zéro (de l'ordre du microvolt) permet d'utiliser cette diode pour détecter des signaux faibles dans la gamme des micro-ondes. Caractéristique courant-tension d'une diode inverse au germanium a) caractéristique courant-tension totale ; b) section inverse de la caractéristique courant-tension à différentes températures

diode Zener
7

Stabilisateur de tension basé sur une diode Zener et les caractéristiques courant-tension des diodes Zener 1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh

Basé sur un stabilisateur de tension
diode Zener et caractéristiques courant-tension des diodes Zener 1-KS133A, 2KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh
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Caractéristiques courant-tension
1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182ZH, 4-KS212ZH
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Varicap : désignation et sa signification
Capacité maximale du variateur
est de 5 à 300 pF
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APPLICATION DES DIODES

En génie électrique :
1) dispositifs redresseurs,
2) dispositifs de protection.
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SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Fonctionnement d'un redresseur demi-onde

Tension de sortie du redresseur


vous(t) = vous(t) - vous(t),
En valeur moyenne –
U = Um/π,


chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

Redresseur pleine onde monophasé
avec point médian
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Redresseur pleine onde monophasé avec point médian

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Fonctionnement du redresseur double alternance

également déterminé par la deuxième loi
Kirchhoff :
En valeur instantanée –
vous (t)= vous (t) - vous (t),
Sous forme de valeur effective –
U = 2Um/π
chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Pont redresseur monophasé

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Fonctionnement d'un pont redresseur double alternance

Dans ce circuit, la tension de sortie
déterminé par la deuxième loi de Kirchhoff :
En valeur instantanée –
vous (t)= vous (t) - 2u (t),
Sous forme de valeur effective –
U = 2Um/π,
tout en ignorant la chute de tension aux bornes
diodes en raison de leur petite taille.
chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Fréquence d'ondulation
f1п = 3 fс
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SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Circuit de commande de pont triphasé

La composante constante dans ce circuit
assez gros
m
, alors Ud 0 =0,955Uл m,
U 2 U Péché
d0
2
m
où : U2 – valeur efficace du linéaire
tension d'entrée du redresseur,
m – nombre de phases du redresseur.
Ul m - valeur d'amplitude de linéaire
tension
Les amplitudes des pulsations harmoniques sont petites,
et leur fréquence de pulsation est élevée
Um1 = 0,055Uл m (fréquence f1п = 6 fс)
Um2 = 0,013Uл m (fréquence f2п = 12 fс)
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FILTRES RÉSEAU

Capacitif (C – filtres)
Inductif (L – filtres)
LC - filtres
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Capacitif (C – filtre)

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Capacitif (C – filtre)

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Capacitif (C – filtre)

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Inductif (L – filtre)

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Inductif (L – filtre)

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Transistors bipolaires
Transistor bipolaire
appelé semi-conducteur
appareil avec deux jonctions p-n.
Il a une structure à trois couches
type n-p-n ou p-n-p
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Structure et notation
transistor bipolaire
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Structure du transistor bipolaire

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Modes de fonctionnement des transistors
On distingue les modes transistor suivants :
1) mode de coupure de courant (mode fermé
transistor) lorsque les deux jonctions sont polarisées
sens inverse (fermé); 2)mode
saturation (mode transistor ouvert),
lorsque les deux transitions sont biaisées vers l'avant
sens, les courants dans les transistors sont maximaux et
ne dépend pas de ses paramètres : 3) mode actif,
lorsque la jonction de l'émetteur est polarisée en direct
sens, collecteur - dans le sens opposé.
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Régime avec un socle commun

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Circuit avec une base commune et sa caractéristique courant-tension
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Circuit d'émetteur commun (CE)

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Circuit avec un collecteur commun (OK)

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Circuit avec OE(a), sa caractéristique courant-tension et circuit avec OK(b)

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Caractéristiques et circuits équivalents des transistors

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Circuit émetteur commun

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Oscillogrammes en entrée et sortie d'un amplificateur avec OE

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Circuit émetteur commun

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Thyristors

Les structures multicouches comportant trois jonctions p-n sont appelées thyristors.
Thyristors à deux bornes
(deux électrodes) sont appelés
les dinisteurs,
avec trois (trois électrodes) -
thyristors.
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Propriétés des thyristors

La propriété principale est
possibilité d'être à deux
états d'équilibre stable :
aussi ouvert que possible, et
aussi fermé que possible.
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Propriétés des thyristors

Vous pouvez allumer les thyristors
impulsions de faible puissance le long du circuit
gestion.
Éteindre - changer la polarité
tension du circuit d'alimentation ou
diminuer le courant anodique à
valeurs inférieures au courant de maintien.
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Application des thyristors

Pour cette raison, les thyristors sont classés comme
changer de classe
dispositifs semi-conducteurs, principalement
dont l'application est
commutation sans contact
circuits électriques.
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Structure, désignation et caractéristiques courant-tension du dinistor.

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Lorsque le dinistor est allumé directement, la source
l'alimentation En polarise les jonctions p-n P1 et P3 vers
vers l'avant, et P2 - dans le sens opposé,
le dinistor est à l'état fermé et
toute la tension qui lui est appliquée chute
à la transition P2. Le courant de l'appareil est déterminé
courant de fuite Iut dont la valeur
est de l'ordre des centièmes
microampère à plusieurs microampères
(section OA). Différentiel
toi
résistance dinistor Rdiff = l dans la section
L’OA est positive et assez importante. Son
la valeur peut atteindre plusieurs centaines
mégaohm Sur la section AB Rdiff<0 Условное
La désignation du dinistor est indiquée sur la Fig.b.
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Structure des thyristors

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Désignation du thyristor

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Conditions de mise sous tension du thyristor

1. Tension directe sur le thyristor
(anode +, cathode -).
2. Ouverture des impulsions de contrôle
le thyristor devrait suffire
pouvoir.
3. La résistance à la charge doit
être moins que critique
(Rcr = Umax/Isp).
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Transistors à effet de champ
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Transistors à effet de champ (unipolaires)

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Transistor à effet de champ à grille isolée

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COMMENTAIRES Préparé par Stepanov K.S.

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RETOUR

L'influence de la cause sur l'effet,
provoquant cette cause est appelé
retour.
Des commentaires qui renforcent

positif (POS).
Affaiblissement des commentaires
l'effet de la conséquence s'appelle
négatif (NOS).
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Schéma fonctionnel du système d'exploitation

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Retour de courant série

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Retour de courant série

Gain de l'amplificateur
Tu es dehors
direction de la flèche
K
Tu es dans
Coefficient de transmission inverse
connexions dans le sens de la flèche
U os
Tu es dehors
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Retour de courant série

β montre quelle partie de la sortie
la tension est transmise à l'entrée.
Généralement
1
U dans U dans U oc U dans U dehors
U dehors KU dans K (U dans U dehors)
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Retour de courant série

Ainsi
Alors
K
K
1K
Tu es dehors
K
KKK
Tu es dans
U os
U sur Z n
K
1
Zн
K
1K
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Retour de courant série

Impédance d'entrée
Puisque dans le schéma
Alors
Z po (1 K) Z po
U os (je sors, je rentre)
U in U in (je sors, je rentre)
Z dans Z dans (1 K I)
Sortie Z (entrée 1 K)
Z dehors
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Retour de courant série

Où KI est le facteur d'amplification actuel. Il
doit être inférieur à zéro, c'est-à-dire amplificateur
doit être inversé.
K dans Zin * Kin /(Rg Zin)
Chez OOS K à<0
Utilisé lorsque vous en avez besoin
grand Zout. Alors un tel amplificateur
équivalent à un générateur de courant. À
un OOS profond est juste
>>Zout
Z dehors
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Retour de tension série

Système d'exploitation série
tension
Par
Augmente l'entrée et diminue
impédance de sortie
Z dehors
Z dehors
1 K po
Z dans
Rg Z dans
où Kv – coefficient de transmission
amplificateur en mode veille
Émetteur suiveur – Lumineux
exemple de OOS séquentiel
tension
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Retour de courant parallèle

Parallèle
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OOS par courant

Retour de tension parallèle

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ÉLÉMENTS LOGIQUES Préparé par Stepanov K.S.

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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Éléments logiques - appareils,
destiné au traitement
informations sous forme numérique
(séquences de signaux hauts -
Niveaux "1" et bas - "0" en binaire
logique, la séquence "0", "1" et "2" dans
logique ternaire, séquence "0",
"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" et "9" dans
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Physiquement, des éléments logiques
peut être accompli
mécanique,
électromécanique (sur
relais électromagnétiques),
électronique (sur diodes et
transistors), pneumatiques,
hydraulique, optique, etc.
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Après la preuve du théorème en 1946
John von Neumann sur l'économie
systèmes positionnels exponentiels
le calcul est devenu connu
avantages du binaire et du ternaire
systèmes numériques par rapport à
système de nombres décimaux.
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

La dualité et la trinité permettent
réduire considérablement le nombre
opérations et éléments effectuant
ce traitement, par rapport à
portes logiques décimales.
Les éléments logiques fonctionnent
fonction logique (opération) avec
signaux d'entrée (opérandes,
données).
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Opérations logiques avec un
opérande sont appelés unaires, avec
deux - binaire, avec trois -
ternaire (triaire,
trinaire), etc.
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Parmi les opérations unaires possibles avec
la sortie unaire présente un intérêt pour
les implémentations représentent les opérations
en outre, les négations et les répétitions
l'opération de négation a une grande
signification que l'opération de répétition, Stepanov Konstantin SergeevichUne règle mnémonique Pour l'équivalence avec tout

Le résultat sera :

un nombre pair de « 1 » est valide,

un nombre impair de « 1 » est valide,
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Addition modulo 2 (2XOR, inégal). Inversion d'équivalence.

UN
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0
0
1
1
B
0
1
0
1
f(AB)
0
1
1
0

Règle mnémonique

Pour une somme modulo 2 avec n'importe quel
le nombre d'entrées ressemble à ceci :
Le résultat sera :
"1" si et seulement si à l'entrée
un nombre impair de « 1 » est valide,
"0" si et seulement si à l'entrée
un nombre pair de « 1 » est valide,
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Présentation sur le sujet : dispositifs semi-conducteurs

Diapositive n°1

Description de la diapositive :

Diapositive n°2

Description de la diapositive :

Le développement et l'expansion rapides des domaines d'application des dispositifs électroniques sont dus à l'amélioration de la base des éléments, dont la base est constituée de dispositifs semi-conducteurs. Les matériaux semi-conducteurs dans leur résistivité (ρ = 10-6 ÷ 1010 Ohm m) occupent une position intermédiaire. place entre les conducteurs et les diélectriques. Le développement et l'expansion rapides des domaines d'application des dispositifs électroniques sont dus à l'amélioration de la base des éléments, dont la base est constituée de dispositifs semi-conducteurs. Les matériaux semi-conducteurs dans leur résistivité (ρ = 10-6 ÷ 1010 Ohm m) occupent une position intermédiaire. place entre les conducteurs et les diélectriques.

Diapositive n°3

Description de la diapositive :

Diapositive n°4

Description de la diapositive :

Pour la fabrication d'appareils électroniques, des semi-conducteurs solides à structure cristalline sont utilisés. Pour la fabrication d'appareils électroniques, des semi-conducteurs solides à structure cristalline sont utilisés. Les dispositifs semi-conducteurs sont des dispositifs dont le fonctionnement repose sur l'utilisation des propriétés des matériaux semi-conducteurs.

Diapositive n°5

Description de la diapositive :

Diodes semi-conductrices Il s'agit d'un dispositif semi-conducteur avec une jonction p-n et deux bornes, dont le fonctionnement est basé sur les propriétés de la jonction p-n. La propriété principale d'une jonction p-n est la conductivité unidirectionnelle : le courant ne circule que dans une seule direction. La désignation graphique conventionnelle (UGO) de la diode a la forme d'une flèche, qui indique la direction du flux de courant à travers l'appareil. Structurellement, la diode se compose d'une jonction p-n enfermée dans un boîtier (à l'exception des jonctions micromodulaires non emballées) et de deux bornes : de la région p - l'anode, de la région n - la cathode. Ceux. Une diode est un dispositif semi-conducteur qui fait passer le courant dans un seul sens : de l'anode à la cathode. La dépendance du courant traversant le dispositif par rapport à la tension appliquée est appelée caractéristique courant-tension (caractéristique voltampère) du dispositif I=f(U).

Diapositive n°6

Description de la diapositive :

Transistors Un transistor est un dispositif semi-conducteur conçu pour amplifier, générer et convertir des signaux électriques, ainsi que pour commuter des circuits électriques. Une caractéristique distinctive du transistor est la capacité d'amplifier la tension et le courant - les tensions et les courants agissant à l'entrée du transistor conduisent à l'apparition de tensions et de courants nettement plus élevés à sa sortie. Le transistor tire son nom de l'abréviation de deux mots anglais tran(sfer) (re)sistor - résistance contrôlée. Le transistor permet de réguler le courant dans le circuit de zéro à la valeur maximale.

Diapositive n°7

Description de la diapositive :

Classification des transistors : Classification des transistors : - selon le principe de fonctionnement : effet de champ (unipolaire), bipolaire, combiné. - selon la valeur de puissance dissipée : faible, moyenne et élevée. - selon la valeur de fréquence limite : basse, moyenne, haute et ultra haute fréquence. - selon la tension de fonctionnement : basse et haute tension. - par destination fonctionnelle : universel, amplificateur, clé, etc. - par conception : sans cadre et sous boîtier, avec cordons rigides et souples.

Diapositive n°8

Description de la diapositive :

Selon les fonctions exécutées, les transistors peuvent fonctionner selon trois modes : Selon les fonctions exécutées, les transistors peuvent fonctionner selon trois modes : 1) Mode actif - utilisé pour amplifier les signaux électriques dans les appareils analogiques. La résistance du transistor passe de zéro à la valeur maximale - on dit que le transistor « s'ouvre légèrement » ou « se ferme légèrement ». 2) Mode saturation - la résistance du transistor tend vers zéro. Dans ce cas, le transistor équivaut à un contact de relais fermé. 3) Mode de coupure - le transistor est fermé et a une résistance élevée, c'est-à-dire cela équivaut à un contact de relais ouvert. Les modes de saturation et de coupure sont utilisés dans les circuits numériques, d'impulsions et de commutation.

Diapositive n°9

Description de la diapositive :

Indicateur Un indicateur électronique est un dispositif indicateur électronique conçu pour la surveillance visuelle des événements, des processus et des signaux. Des indicateurs électroniques sont installés dans divers équipements domestiques et industriels pour informer une personne sur le niveau ou la valeur de divers paramètres, par exemple la tension, le courant, la température, la charge de la batterie, etc. Un indicateur électronique est souvent appelé à tort un indicateur mécanique avec une balance électronique.

Diapositive 1

Diapositive 2

Conducteurs, diélectriques et semi-conducteurs. Conductivité électrique intrinsèque (trou d’électron). Conductivité électrique des impuretés (trous d’électrons). Transition électron-trou. Contact de deux semi-conducteurs avec conductivité p et n. Jonction P-n et ses propriétés. Structure d'une diode semi-conductrice. Volt - ampère caractéristique d'une diode semi-conductrice. * * * * Application des semi-conducteurs (rectification du courant alternatif)*. Redressement CA pleine onde.* Redressement CA pleine onde.* LED*.

Diapositive 3

Cette version de la présentation comprend 25 diapositives sur 40, dont certaines sont limitées à la visualisation. La présentation est uniquement à des fins de démonstration. La version complète de la présentation contient presque tout le matériel sur le thème « Semi-conducteurs », ainsi que du matériel supplémentaire qui devrait être étudié plus en détail dans un cours spécialisé de physique et de mathématiques. La version complète de la présentation peut être téléchargée sur le site Web de l’auteur LSLSm.narod.ru.

Diapositive 4

Non-conducteurs (diélectriques)

Conducteurs

Tout d’abord, expliquons le concept lui-même : un semi-conducteur.

En fonction de leur capacité à conduire des charges électriques, les substances sont classiquement divisées en conducteurs et non conducteurs de l'électricité.

Les corps et substances dans lesquels un courant électrique peut être créé sont appelés conducteurs.

Les corps et substances dans lesquels le courant électrique ne peut pas être créé sont appelés non conducteurs de courant.

Métaux, charbon, acides, solutions salines, alcalis, organismes vivants et bien d’autres corps et substances.

Air, verre, paraffine, mica, vernis, porcelaine, caoutchouc, plastiques, résines diverses, liquides huileux, bois sec, tissu sec, papier et autres substances.

Les semi-conducteurs en conductivité électrique occupent une position intermédiaire entre les conducteurs et les non-conducteurs.

Diapositive 5

Bore B, carbone C, silicium Si phosphore P, soufre S, germanium Ge, arsenic As, sélénium Se, étain Sn, antimoine Sb, tellure Te et iode I.

Les semi-conducteurs sont un certain nombre d'éléments du tableau périodique, la plupart des minéraux, divers oxydes, sulfures, tellurures et autres composés chimiques.

Diapositive 6

Un atome est constitué d’un noyau chargé positivement et d’électrons chargés négativement tournant autour du noyau sur des orbites stables.

La couche électronique d’un atome de germanium est composée de 32 électrons, dont quatre tournent sur son orbite externe.

Coque électronique d'un atome

Noyau atomique

Combien d’électrons possède un atome de germanium ?

Les quatre électrons externes, appelés électrons de valence, définissent essentiellement l’atome de germanium. L'atome de germanium s'efforce d'acquérir une structure stable inhérente aux atomes de gaz inertes et caractérisée par le fait que sur leur orbite extérieure se trouve toujours un nombre strictement défini d'électrons (par exemple, 2, 8, 18, etc.). Pour acquérir une telle structure, l'atome de germanium devrait accepter quatre électrons supplémentaires sur son orbite extérieure.

Diapositive 7

Diapositive 8

À mesure que la température augmente, certains électrons de valence peuvent gagner suffisamment d’énergie pour rompre les liaisons covalentes. Des électrons libres (électrons de conduction) apparaîtront alors dans le cristal. Dans le même temps, des postes vacants se forment aux endroits où les liaisons sont rompues, qui ne sont pas occupées par des électrons. Ces postes vacants sont appelés des trous.

ρmet = f(T) ρsemi = f(T)

Augmentons la température du semi-conducteur.

Les électrons de Valence dans un cristal de germanium sont beaucoup plus fortement liés aux atomes que dans les métaux ; Par conséquent, la concentration d’électrons de conduction à température ambiante dans les semi-conducteurs est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celle des métaux. Température proche du zéro absolu dans un cristal de germanium, tous les électrons sont occupés à la formation de liaisons. Un tel cristal ne conduit pas le courant électrique.

À mesure que la température d’un semi-conducteur augmente, un plus grand nombre de paires électron-trou se forment par unité de temps.

Dépendance de la résistivité du métal ρ sur la température absolue T

Conductivité électrique intrinsèque

Diapositive 9

Le mécanisme de conductivité électron-trou ne se manifeste que dans les semi-conducteurs purs (c’est-à-dire sans impuretés) et est donc appelé conductivité électrique intrinsèque.

Conductivité électrique des impuretés (trous d’électrons).

La conductivité des semi-conducteurs en présence d’impuretés est appelée conductivité des impuretés.

Conductivité électrique des impuretés (électroniques).

Conductivité électrique des impuretés (trous).

En modifiant la concentration d'impuretés, vous pouvez augmenter considérablement le nombre de porteurs de charge d'un signe ou d'un autre et créer des semi-conducteurs avec une concentration prédominante de porteurs chargés négativement ou positivement.

Les centres d'impuretés peuvent être : des atomes ou des ions d'éléments chimiques intégrés dans le réseau semi-conducteur ; excès d'atomes ou d'ions noyés dans les interstices du réseau ; divers autres défauts et distorsions du réseau cristallin : nœuds vides, fissures, déplacements qui se produisent lors de la déformation des cristaux, etc.

Diapositive 10

La conductivité électronique se produit lorsque des atomes pentavalents (par exemple, l'arsenic, As) sont introduits dans un cristal de germanium contenant des atomes tétravalents.

Le contenu supplémentaire de la diapositive se trouve dans la version complète de la présentation.

Diapositive 11

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La capacité d'une jonction n-p à faire passer le courant dans presque une seule direction est utilisée dans des dispositifs appelés diodes semi-conductrices. Les diodes semi-conductrices sont constituées de cristaux de silicium ou de germanium. Lors de leur fabrication, une impureté est fondue dans un cristal ayant un certain type de conductivité, fournissant ainsi un type de conductivité différent.

Les diodes semi-conductrices sont représentées sur les circuits électriques sous la forme d'un triangle et d'un segment passant par l'un de ses sommets parallèlement au côté opposé. Selon le but de la diode, sa désignation peut contenir des symboles supplémentaires. Dans tous les cas, la pointe pointue du triangle indique la direction du courant direct traversant la diode. Le triangle correspond à la région p et est parfois appelé anode ou émetteur, et le segment droit correspond à la région n et est appelé cathode ou base.

Base B Émetteur E

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De par leur conception, les diodes semi-conductrices peuvent être planes ou ponctuelles.

En règle générale, les diodes sont constituées de cristaux de germanium ou de silicium, avec une conductivité de type N. Une goutte d'indium est fondue sur l'une des surfaces du cristal. En raison de la diffusion des atomes d'indium profondément dans le deuxième cristal, une région de type p s'y forme. Le reste du cristal a toujours une conductivité de type N. Une jonction p-n se produit entre eux. Pour éviter l'exposition à l'humidité et à la lumière, ainsi que pour plus de solidité, le cristal est enfermé dans un boîtier et pourvu de contacts. Les diodes au germanium et au silicium peuvent fonctionner dans différentes plages de températures et avec des courants de différentes intensités et tensions.

Redresseurs à diodes Larionov A. N. redresseur triphasé sur trois demi-ponts Les diodes sont largement utilisées pour convertir le courant alternatif en courant continu (plus précisément en courant pulsé unidirectionnel). Un redresseur à diodes ou un pont de diodes (c'est-à-dire 4 diodes pour un circuit monophasé (6 pour un circuit triphasé en demi-pont ou 12 pour un circuit triphasé en pont complet), interconnectées dans un circuit) est le principal composant des alimentations pour presque tous les appareils électroniques. Un redresseur à diode triphasé selon le circuit de A. N. Larionov sur trois demi-ponts parallèles est utilisé dans les générateurs automobiles ; il convertit le courant alternatif triphasé du générateur en courant continu du réseau de bord du véhicule. L'utilisation d'un générateur de courant alternatif en combinaison avec un redresseur à diodes au lieu d'un générateur de courant continu avec un ensemble balais-collecteur a permis de réduire considérablement la taille d'un alternateur de voiture et d'augmenter sa fiabilité. Certains appareils redresseurs utilisent encore des redresseurs au sélénium. Cela est dû à la particularité de ces redresseurs que lorsque le courant maximum admissible est dépassé, le sélénium brûle (par sections), ce qui n'entraîne (dans une certaine mesure) ni une perte des propriétés de redressement ni un court-circuit - panne . Les redresseurs haute tension utilisent des colonnes haute tension au sélénium provenant d'une pluralité de redresseurs au sélénium connectés en série et des colonnes haute tension au silicium provenant d'une pluralité de diodes au silicium connectées en série. Détecteurs de diodes Les diodes, en combinaison avec des condensateurs, sont utilisées pour isoler la modulation basse fréquence des signaux radio modulés en amplitude ou d'autres signaux modulés. Les détecteurs à diode sont utilisés dans presque tous les appareils de réception radio [source non précisée 180 jours] : radios, téléviseurs, etc. La partie quadratique de la caractéristique courant-tension de la diode est utilisée. Protection des diodes Les diodes sont également utilisées pour protéger divers appareils contre une polarité de commutation incorrecte, etc. Il existe un système de protection des diodes bien connu pour les circuits CC avec inductances contre les surtensions lorsque l'alimentation est coupée. La diode est connectée en parallèle avec la bobine de sorte qu'à l'état « de fonctionnement », la diode soit fermée. Dans ce cas, si vous éteignez brusquement l'ensemble, un courant apparaîtra à travers la diode et l'intensité du courant diminuera lentement (la force électromotrice induite sera égale à la chute de tension aux bornes de la diode), et il n'y aura pas de tension puissante. surtension entraînant des étincelles de contacts et des semi-conducteurs grillés. Commutateurs à diode Sont utilisés pour commuter les signaux haute fréquence. Le contrôle s'effectue en courant continu, les signaux RF et de contrôle sont séparés à l'aide de condensateurs et d'inductances. Protection contre les étincelles par diodes Cela n'épuise pas l'utilisation des diodes en électronique, mais d'autres circuits sont en règle générale très spécialisés. Les diodes spéciales ont un domaine d'applicabilité complètement différent, elles seront donc discutées dans des articles séparés.