1. INTRODUCERE. PREZENTARE dispozitivelor electronice
1.1. Determinarea dispozitivelor electronice. Clasificarea dispozitivelor electronice
Dispozitivele electronice - un dispozitiv a cărui funcționare se bazează pe utilizarea fenomenelor electrice, termice, optice și acustice în solide, lichide, vacuum, gaz sau plasma.
Cele mai comune funcții îndeplinite de dispozitive electronice este de a converti semnalele de date sau de energie.
Numele „dispozitivelor electronice“ indică faptul că toate procesele și semnalele de conversie a energiei care are loc fie datorită mișcării de electroni sau cu participarea directă a acestora. Principalele sarcini ale dispozitivului electronic, ca un emițător de semnale de informații sunt generarea de câștig, de transport, acumularea și stocarea semnalelor și alocarea zgomotului de fond.
Dispozitivele electronice pot fi clasificate în funcție de scopul lor, proprietățile fizice, principalii parametri electrici konstruktivnotehnologicheskim terenuri de genul mediu de lucru, etc.
În funcție de tipul de semnal și metoda de prelucrare a informațiilor, toate dispozitivele electronice existente sunt împărțite în Electroconversion, electro-, fotovoltaice, termoelectric, și mehanoelektricheskie akustoehlektricheskie.
Dispozitivele Electroconversion reprezintă cel mai mare grup de dispozitive electronice. Acestea includ diferite tipuri de diode și tranzistori, tiristori, de evacuare a gazelor, dispozitive electronice.
Prin electro- includ LED-uri, condensatoare fluorescente, laseri, tuburi catodice.
Prin fotoelectric - fotodiode, fototranzistoare, fototiristory, panouri solare.
Pentru termoelectric - diode semiconductoare, tranzistori, termistoare.
Akustoehlektricheskie amplificatoare, oscilatoare, filtre, linii de întârziere pe baza undelor acustice de suprafață sunt instrumente acustice.
Recent, la intersecția electronicii și optică a format un nou domeniu de tehnologie - optoelectronică, atragerea pentru a rezolva problemele de formare, stocare și electronice de procesare a semnalului și metode optice. În acest manual simplu adrese de dispozitive optoelectronice, dispozitiv și de aplicare. De asemenea, a dezvoltat cu succes pentru dispozitivele de afișare.
Conform mediului de lucru înseamnă că urmează clase de dispozitive: materiale semiconductoare, vacuum electrice, de descărcare gazului, hemotronnye (mediu de lucru - lichid).
În funcție de funcțiile și dispozitivele electronice de uz sunt împărțite în rectificare, amplificarea, generând, de comutare, afișare și altele.
În funcție de intervalul de frecvență - joasă frecvență, de înaltă frecvență, cuptor cu microunde; putere - consum redus de energie, de putere medie și puternic.
1.2. Moduri și parametrii de dispozitive electronice
Conceptul unui mod dispozitiv electronic include o multitudine de condiții care definesc funcționarea. Orice mod determinat set de parametri. Se face deosebirea între regimurile electrice, mecanice, climatice. Fiecare dintre aceste moduri se caracterizează prin parametrii săi.
Condițiile optime pentru funcționarea dispozitivului la o operație de testare sau măsurarea parametrilor săi definiți modul nominal. Parametrii limită caracterizează modurile de funcționare maxime admisibile. Acestea sunt valorile maxime admisibile ale tensiunilor pe electrozii dispozitivului, puterea maximă disipată de dispozitiv, etc.
Distinge între modurile statice și dinamice. În cazul în care aparatul funcționează la o tensiune constantă în electrozi, acest mod este numit static. În acest caz, toți parametrii nu se modifică în timp. Modul de operare al dispozitivului, în care tensiunea pe cel puțin unul dintre electrozi variază cu timpul se numește dinamic.
In plus parametrii de mod distinge parametrii dispozitivului electronic (de exemplu, câștig, rezistență internă și interelectrodic capacitate al.). Relația dintre schimbările în curenți și tensiuni la electrozi în modul static descrie caracteristicile statice. Totalitatea caracteristicilor statice la valorile fixe ale treilea parametru numit familie de caracteristici.
Istoria crearea de dispozitive electronice bazate pe descoperirile și studiile fenomenelor fizice legate de interacțiunea electronilor liberi cu câmpuri electromagnetice și materie.
Lucrări de ambele cercetători interne și externe în timpul secolului al XIX-lea. Am creat o bază de electronice. Pe baza în 1873 inginerul român A. Lodygin a inventat primul tub cu vid - lampă cu incandescență. In 1904, savantul englez D. Fleming a proiectat o diodă vid. In 1907 a fost primul amplificator vid tub - triodă, care a făcut Lee de Forest (USA). mare influență asupra dezvoltării electronicii au de lucru AG Stoletov, AS Popov, KF Brown, D. Thomson, OU Richardson, A. Einstein și colab. Executat în cc XIX-XX.
În 1907, omul de știință BL românesc Rosing a sugerat utilizarea de tub cu raze de electroni pentru a recrea imaginea. O contribuție importantă la oamenii de știință români au contribuit la dezvoltarea electronice interne VI Kovalenko, AD Papaleksi, MA Bonch-Bruevich, OV Losev și colab.
Un impact semnificativ asupra dezvoltării dispozitivelor electronice prin activitatea școlii academicianului AF Joffe în 30-40 de ani. secolului XX. Ulterior, pe baza acestora au fost inventate mai multe dispozitive.
În 1948. Oamenii de stiinta americani J. Bardeen, W. Brattain și William Shockley a fost dezvoltat tranzistor bipolar. În 50-e. au fost inventate tranzistori cu efect de câmp, celule solare, optocuploare, diode tunel, tiristoare și altele.
Apariția în 1960 a primului circuit integrat a fost începutul dezvoltării microelectronicii.
Dezvoltarea de bandă de frecvență ultra-înaltă (UHF) a dus la crearea unor noi ca dispozitivele de vid și semiconductoare electrice. Dintre acestea, clistroane, magnetroane, călătorind tuburi cu undă (TWT), val înapoi oscilatoare (BWO), diode IMPATT, diode Gunn și altele.
2. Dispozitiv semiconductor
2.1. Fenomene fizice în semiconductori
Conform proprietăților sale electrice ale semiconductorilor sunt intermediare între conductori și izolatori.
Proprietățile de bază ale semiconductori, brusc le distinge de conductorii, următoarele:
- natura și gradul de dependență de temperatură a conductivității electrice;
- un efect puternic de cantități mici de impurități în semiconductori conductivitate electrică;
- sensibilitatea conductivității electrice la diferite tipuri de radiații. Valorile conductivității conductorilor, semiconductorilor și di-
electricieni sunt prezentate în tabelul. 2.1.
germaniu în crusta este de 7 x 10 -4%. Siliciul ca o tehnica de semiconductoare a început să fie pus în aplicare în aproximativ același timp ca Germania, dar din cauza mare complexitate a purificării și producerea de siliciu monocristaline de o varietate de dispozitive semiconductoare a fost dezvoltat inițial din Germania și dispozitive doar mai târziu pe semiconductori de siliciu sunt din ce în ce mai răspândite. În plus, siliciu este unul dintre elementele cele mai comune. Scoarța conține aproximativ 28% siliciu.
Folosit în electronică semiconductori au un grilaj monocristalin. Fiecare rețea cristalină atom datorită legăturile covalente menținute ferm în siturile de cristal cu zăbrele. Intr-un grilaj ideal pentru toți electronii sunt legați la atomii lor, prin urmare, această structură nu este
conduce electricitatea. Cu toate acestea, influențele electrice mici poate duce la separarea unora dintre electronii din atomii lor, ceea ce le face capabil să se deplaseze prin rețeaua cristalină. Acești electroni se numesc electroni de conducție. Stările de energie ale electronilor de conducție formează o zonă de valori (nivele) de energie, numita banda de conducție. Stările de energie de electroni de valență formează o bandă de valență. W între nivelul maxim al energiei de valență-band și mini
Nivelul -formal de conducere banda W c este interzisă banda. Band decalaj Δ W = W C - W pentru a determina energia minimă necesară
în mod direct pentru a elibera electroni de valență, adică, semiconductor energia de ionizare a atomului. Lățimea benzii interzise pentru majoritatea semiconductorilor este 0.1-3 eV. În particular, germaniu Δ W = 0,72 eV pentru siliciu Δ W = 1,12 eV pentru GaAs Δ W = 1,42 eV.
Diagrama energetică a unui semiconductor intrinsec, și impuritatea n semiconductor și de tip p sunt prezentate în Fig. 2.1 a, b, c, respectiv.