Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
DIODA
PÓŁPRZEWODNIKOWA
ANODA KATODA
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
pp – dziury, nośniki większościowe
np – elektrony, nośniki mniejszościowe
NA(-) – zjonizowane ujemnie akceptory (nieruchome)
półprzewodnik typ p (dominujące przew. dziurowe)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
nn – elektrony, nośniki większościowe
pn – dziury, nośniki mniejszościowe
ND(+) – zjonizowane dodatnio donory (nieruchome)
półprzewodnik typ n (dominujące przew. elektronowe)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
np
półprzewodnik typ p półprzewodnik typ n
xj
„złącze technologiczne”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
Złącze p-n jest formowane w materiałach półprzewodnikowych przy wykorzystaniu specjalnych operacji technologicznych, takich jak: domieszkowanie dyfuzyjne,
implantacja jonów, epitaksja. Formowanie złącza p-n jest podstawową operacją przy
wytwarzaniu struktur półprzewodnikowych, czy układów
scalonych
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
Złącze skokowe
NDNA
xxj
N
podłoże (Si) typu n Warstwa
EPI
typu p
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE P-N
Złącze liniowe
NDNA
xxj
N
podłoże (Si) typu n Warstwa dyfuzyjna
typu p
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
USTALANIE SIĘ STANU USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-NZŁĄCZU P-N
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
pp nn
xj
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
pp nn
xj
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
pp nn
xj
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
Istnienie gradientu koncentracji nośników jest przyczyną dyfuzji:
elektronów
z obszaru typu n do obszaru typu p
dziur
z obszaru typu p do obszaru typu n
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
dyfuzyjny strumień elektronów (nośniki większościowe)
dyfuzyjny strumień dziur (nośniki większościowe)
nnpp
xj
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
pp nn
+xnxj-xp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
W wyniku dyfuzyjnego przepływu nośników większościowych obszar w pobliżu złącza
zastaje zubożony w nośniki.Przyjmuje się, że obszar pomiędzy
współrzędnymi (-xp) i (+xn) jest całkowicie pozbawiony nośników
W obszarze zubożonym pozostają nieskompensowane ładunki zjonizowanych
donorów i akceptorów
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
xj +xn-xp
E
pp nn
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
W konsekwencji w obszarze zubożonym, pomiędzy współrzędnymi (-xp) i (+xn),
pojawia się:
pole elektryczne o natężeniu E
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
E
pp nn
+xnxj-xp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
Pojawienie się pola elektrycznego powoduje powstanie prądów
unoszenia dziur i elektronów, które dotrą do obszaru zubożonego
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
unoszeniowy strumień elektronów (nośniki mniejszościowe)
unoszeniowy strumień dziur (nośniki mniejszościowe)
nnpp
xj
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
E nnpp
Obszar zubożony
+xnxj-xp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
Obszar złącza
dyfuzja
dyfuzja
unoszenie
unoszenie
nnpp E
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneUSTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W
NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
Prądy dyfuzji (nośniki
większościowe)
Prądy unoszenia (nośniki
mniejszościowe)
dxdnDqJ nnD /
dxdpDqJ ppD /
EnqJ nnu
EpqJ ppu
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
MODEL PASMOWY
ZŁĄCZA P-N
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N
WF
WC
WV
Wi
nnppWF
WC
WV
x x
W W
W1
W2Wi
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
W1
W2
W= W1+ W2
Obszar złącza
bariera energetyczna
Wi
Wi
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
W złączu pojawia się bariera energetyczna
21 WWW Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału)
q
WB
eq
eVW
VB
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
q
WW
q
W
B
B
21
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
ntypn
nkTW
ptypn
pkTW
ntypkT
Wnn
ptypkT
Wnp
i
n
i
p
in
ip
ln
ln
exp
exp
2
1
2
1
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
2ln
i
pnB n
pn
q
kT
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
ApDn
i
ADB
NpNn
n
NN
q
kT
,
ln2
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
qkT
n
NN
T
i
ADTB
/
ln2
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału) zależy od:
1. Stopnia domieszkowania poszczególnych obszarów złącza
2. Materiału z którego wykonane jest złącze p-n
3. Temperatury
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneNAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
MateriałMateriał Bariera potencjału [V]Bariera potencjału [V]
German (Ge)German (Ge) 0.3 - 0.40.3 - 0.4
Krzemogerman (SiGe)Krzemogerman (SiGe) 0.4 - 0.50.4 - 0.5
Krzem (Si)Krzem (Si) 0.6 - 0.70.6 - 0.7
Fosforek Indu (InP)Fosforek Indu (InP) 0.9 - 1.00.9 - 1.0
Arsenek Galu (GaAs)Arsenek Galu (GaAs) 1.0 - 1.21.0 - 1.2
Węglik krzemu (SiC)Węglik krzemu (SiC) 2.4 - 2.52.4 - 2.5
Azotek galu (GaN)Azotek galu (GaN) 3.2 - 3.43.2 - 3.4
Warstwy diament. (C)Warstwy diament. (C) 4.7 - 4.94.7 - 4.9
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
nnppObszar złącza
0-xp +xn
xd
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
ADD
Brsn
DAA
Brsp
NNqNx
NNqNx
/1
2
/1
2
0
0
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
BAD
ADrsd
npd
NN
NN
qx
xxx
02
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO –
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
UNN
NN
qx B
AD
ADrsd
02
polaryzacja w kierunku przewodzenia (+U)
polaryzacja w kierunku zaporowym (-U)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W
KIERUNKU „PRZEWODZENIA”
Wzrost napięcia polaryzującego (+U) powoduje zmniejszanie się szerokości złącza. Jeżeli wartość napięcia
polaryzującego jest równa wartości bariery potencjału,
wówczas „znika” obszar zubożony, czyli : xd = 0
UNN
NN
qx B
AD
ADrsd
02
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W
KIERUNKU „PRZEWODZENIA”
pp ppnn
xd0
nn
xd1
napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
0U BU 10 dd xx
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W
KIERUNKU „PRZEWODZENIA”
pp ppnn
xd0
nn
xd2=0napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
0U BU 02 dx
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
Przy napięciu polaryzującym złącze w kierunku przewodzenia, o wartości
równej wartości napięcia dyfuzyjnego w złączu, znika obszar zubożony w
nośniki (obszar ładunku przestrzennego). Znika zatem również
pole elektryczne, przeciwdziałające dyfuzji nośników większościowych
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W
KIERUNKU „ZAPOROWYM”
pp ppnn
xd0
nn
xd3
napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
0U U30 dd xx
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
Przy napięciu polaryzującym złącze w kierunku zaporowym, obszar
zubożony w nośniki (obszar ładunku przestrzennego), poszerza się, co powoduje, że pole elektryczne,
istniejące w tym obszarze przeciwdziała dyfuzji nośników
większościowych
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA
„NIESYMETRYCZNE”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE”
PP++ nn
+xn-xp xj
xd
NNAA NNDD
pp nn++
+xn-xp xj
xd
NNAA NNDD
nd
pnDA
xx
xxNN
,
pd
pnDA
xx
xxNN
,
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE”
UNq
x Brs
d
12 0
N – koncentracja domieszki w „słabiej” domieszkowanej części złącza
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Obszar złącza
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
Wi
Wi
JnD
JpD
Jnu
Jpu
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
W stanie równowagi składowe prądu dyfuzji i unoszenia
kompensują się osobno dla dziur i elektronów.
Wypadkowy prąd płynący przez złącze będzie wynosił zero
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU PRZEWODZENIA
nnppNAPIĘCIE
POLARYZUJĄCE
NAPIĘCIE DYFUZYJNE
„NAPIĘCIA SIĘ ODEJMUJĄ”
UB
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (BRAK
POLARYZACJI)
Obszar złącza
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
Wi
Wi
JnD
JpD
Jnu
Jpu
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
(PRZEWODZENIE)
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
Wi
Wi
JnD
JpD
Jnu
Jpu
qU
Uq B
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Przy polaryzacji w kierunku „przewodzenia”: 1. Całkowite napięcie na warstwie zubożonej ulega
zmniejszeniu,2. Maleje działanie pola elektrycznego
ograniczającego dyfuzję nośników większościowych: elektronów z obszaru n do p oraz dziur w obszaru p do n,
3. Wzrost napięcia zewnętrznego powinien zatem skutkować wzrostem prądu dyfuzji, przepływającego przez złącze p-n,
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Ten sposób polaryzacji ułatwia przepływ prądu przez złącze p-n:
„przewodzenie”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
POLARYZOWANE W KIERUNKU PRZEWODZENIA
nnpp
DYFUZYJNE PRĄDY NOŚNIKÓW
WIEKSZOŚCIOWYCH
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W
KIERUNKU PRZEWODZENIA
PRZEWODZENIE1. Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w
kierunku przewodzenia jest sumą prądów nośników większościowych płynących z poszczególnych obszarów,
2. Wartość prądu zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego,
3. Nośniki większościowe, po przejściu do obszarów o przeciwnym typie przewodnictwa stają się nośnikami mniejszościowymi
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
CGaNSiCGaAsInP
SiSiGe
Ge
Napięcie [V]
Prą
d w
kie
run
ku p
rzew
odze
nia
[m
A]
kierunek przewodzenia
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
Napięcie [V]
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Prą
d w
kie
run
ku p
rzew
odze
nia
[m
A]
SiGe
niewielki wzrost wartości prądu
szybki wzrost wartości prądu
punkt „przegięcia”
VB 7.0 VB 3.0
0.3 0.7
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU ZAPOROWYM
nnppNAPIĘCIE
POLARYZUJĄCE
NAPIĘCIE DYFUZYJNE
„NAPIĘCIA SIĘ DODAJĄ”
U
U
B
B
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
(BRAK POLARYZACJI)
Obszar złącza
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
Wi
Wi
JnD
JpD
Jnu
Jpu
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (ZAPOROWY)
WF
WC
WV
nnpp
WF
WC
WV
x
W
Wi
Wi
Jnu
Jpu
qU
Uq B
E
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Przy polaryzacji w kierunku „zaporowym”: 1. Całkowite napięcie na warstwie zubożonej jest równe
sumie napięcia polaryzującego i napięcia dyfuzyjnego,2. Pole elektryczne w warstwie przeciwdziała dyfuzji
nośników: elektronów z obszaru n do p oraz dziur w obszaru p do n. Prądy dyfuzji znikają dla napięć polaryzujących o wartościach na poziomie dzięsiątych części wolta.
3. Prądy unoszenia – czyli prądy nośników mniejszościowych – przepływają przez złącze bez przeszkód
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Ten sposób polaryzacji utrudnia przepływ prądu przez złącze p-n:
„zaporowy”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
POLARYZOWANE W KIERUNKU ZAPOROWYM
nnpp nn
UNOSZENIOWE PRĄDY NOŚNIKÓW
MNIEJSZOŚCIOWYCH
E nnpp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W
KIERUNKU ZAPOROWYM
ZAPOROWY1. Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w
kierunku zaporowym jest sumą prądów nośników mniejszościowych
2. O wartości tego prądu decyduje koncentracja nośników mniejszościowych (dziur w obszarze typu n i elektronów w obszarze typu p)
3. Wartość tego prądu nie zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego, w dużym zakresie zmian tego napięcia
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
niewielki prąd nośników
mniejszościowychWzrost prądu możliwy tylko
poprzez zwiększenie koncentracji nośników mniejszościowych w
poszczególnych obszarach złącza
Napięcie [V]
Prą
d w
kie
run
ku z
apor
owym
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
UF
IF
IR
URzaporowy (reverse)
przewodzenie (forward)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
RÓWNANIE SHOCKLEY`A
1exp
kT
qUII S
IS – prąd nasycenia,U – napięcie polaryzujące.
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
RÓWNANIE SHOCKLEY`A
q
kTUII T
TS
,1exp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
RÓWNANIE SHOCKLEY`A
n
pn
p
npS L
nD
L
pDqAI 00
Dp, Dn – współczynniki dyfuzji dziur i elektronów, Lp, Ln – średnia droga dyfuzji dziur i elektronów,pn0, np0 – koncentracje nośników mniejszościowych.
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Równanie Shockley`a zostało wyprowadzone przy wielu założeniach
upraszczających
Kształt charakterystyki prądowo-napięciowej rzeczywistej diody
półprzewodnikowej jest modyfikowany przez wiele czynników
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
UF
IF
IR
URzaporowy (reverse)
przewodzenie (forward)
GENERACJAGENERACJA
REKOMBINACJAREKOMBINACJA
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Wpływ zjawiska rekombinacji i generacji
++
WC
WV
x
+
Rekombinacja
++
WC
WV
x
+
Generacja
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie)
++
WC
WV
x
+
Rekombinacja
polaryzacja złącza w kierunku przewodzenia
nnpp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie)
q
kT
m
UII T
TS
,1exp
m – współczynnik doskonałości złącza,parametr rekombinacyjny (m=1-2)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Wpływ zjawiska generacji (zaporowy)
++
WC
WV
x
+
Generacja
Polaryzacja złącza w kierunku zaporowym
E nnpp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
Wpływ zjawiska generacji (zaporowy)
UR [V]
IS
IS
IS
IG
IG10
10
10
-13
-11
-9
IR [A]Ge
Si
GaAs
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY
UmI
I
m
U
I
I
m
UII
m
UII
TS
TS
TS
TS
1ln
exp
exp
1exp
T
S
TS
ma
UxIIy
axy
UmI
I
/1
,/ln
1ln
Wiele nowych informacji można odczytać z charakterystyki I-U
rysowanej w układzie półlogarytmicznym
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY
10
10
10
10
10
10-
12
-10
-8
-6
-4
-2
0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
U[V]
I[A]
SI
Iln
3.2
1
UmI
I
TS
1ln
1
3
5
7
9
nachylenie charakterystyki
AI S1110
wykres charakterystyki I-U diody wg
równania Shockley`a
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ
10
10
10
10
10
10-
12
-10
-8
-6
-4
-2
0.2 0.4 0.6 0.8 1.00
U[V]
I[A]
I
0U
U0I
I
URU
0
0I
URS
SI
Charakterystyka diody
„rzeczywistej”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
rezystancja szeregowa
rS
rezystancja upływu
rU
DIODA RZECZYWISTA
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N
Przebicie złącza p-n polega na gwałtownym wzroście prądu o kilka
rzędów wartości w niewielkim zakresie zmian napięcia, rzędu kilkuset
miliwoltów
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N
PRZEBICIEPRZEBICIE
TUNELOWETUNELOWE
(ZENERA)(ZENERA)LAWINOWELAWINOWE
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (TUNELOWE ZENERA)
Przebicie tunelowe Zenera polega na tunelowym – bez zmian energii – przejściu
elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa
Przebicie tunelowe Zenera zachodzi w „cienkich złączach” przy polach
elektrycznych na poziomie E=10 [V/m]8
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (TUNELOWE ZENERA)
Pasmo przewodnictwa
Pasmo walencyjne
WF
WF
WV
WV
WC
WC
W
W1
W2
W1
W2
nn
ppx„wąskie”
złącze
mVE /108
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (POWIELANIE LAWINOWE)
Powielanie lawinowe polega na jonizacji atomów sieci krystalicznej w złączu p-n
przez nośniki przyspieszane w polu elektrycznym
Powielanie lawinowe zachodzi w „szerokich złączach” przy polach elektrycznych na
poziomie E=10 [V/m]6
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (POWIELANIE LAWINOWE)
nnpp
Si
Si
Si
„szerokie” złącze
mVE /106
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
UWZGLĘDNIAJĄCA PRZEBICIE
UR UBR
IR
UBR – napięcie przebicia złącza
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA
DIODA PROSTOWNICZA
Typowy zakres pracy
Typowy zakres pracy
UFUR
IF
IR
UBR
UF = 0.7V(Si)UF = 0.3V(Ge)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneCHARAKTERYSTYKA I-U - WPŁYW TEMPERATURY
UFUR
IF
IR
UBR
0.7V
1mA
1μA
0.7V-ΔU
25°C25°C+ΔT
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
UF
IF
IR
URt
t
czas przełączania
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
nnpp nnnnpp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
nnpp nnnnppNośniki mniejszościowe
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
nnpp nnnnpp ENośniki
mniejszościowe
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
nnpp nnnnpp E
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
trr
tr tf
0.9IR
0.1IR
IR
IF
trr - całkowity czas przełączania
t
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
SCHEMATY ZASTĘPCZE
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMATY ZASTĘPCZE
DYNAMICZNYDYNAMICZNY
SCHEMAT ZASTĘPCZYSCHEMAT ZASTĘPCZY
NIELINIOWYNIELINIOWY LINIOWYLINIOWY
STATYCZNYSTATYCZNY DYNAMICZNYDYNAMICZNY QASIQASI-STATYCZNYSTATYCZNY
m.cz.m.cz. śr.cz.śr.cz. w.czw.cz.
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
SCHEMATY ZASTĘPCZE SCHEMATY ZASTĘPCZE NIELINIOWENIELINIOWE
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY
ru
rs
I(U)
rs
ru
prze
wod
zen
ieza
poro
wy
1exp
TS m
UII
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY
ru
rs
CJ
Cd
ru
zapo
row
y
CJ
rs
prze
wod
zen
ie
Cd
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWAPOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA
CCjj
POJEMNOŚĆ DYFUZYJNAPOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA
CCdd
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ
U1
nnpp
QQ11
U2
nnpp
QQ22
polaryzacja złącza p-n w kierunku zaporowym
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ
U1
nnpp
QQ11
U2
nnpp
QQ22
dU
dQC
U
QC
UU
QQC
j
j
j
12
12
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ
Pojemność złączowa Cj odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza
p-n w kierunku zaporowym
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd
nnppC
x
kon
cen
trac
ja d
ziu
r
QQ11
U1
nnppC
x
kon
cen
trac
ja d
ziu
r
QQ22
U2polaryzacja złącza p-n w kierunku przewodzenia
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
nnppC
x
QQ11
U1
nnppC
x
QQ22
U2
POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd
dU
dQC
U
QC
UU
QQC
d
d
d
12
12
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektronicznePOJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd
Pojemność dyfuzyjna Cd odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza
p-n w kierunku przewodzenia
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
SCHEMATY ZASTĘPCZE SCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWELINIOWE
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWE
UF
UR
IR
IF
ΔI
ΔI
ΔUΔU
ΔU<kT/q=25mV
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
DEFINICJA REZYSTANCJI DEFINICJA REZYSTANCJI RÓŻNICZKOWEJRÓŻNICZKOWEJ
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
ΔI2
ΔUΔU
I
U
ΔI1
22
11
I
Ur
I
Ur
r
r
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
dU
dI
rg
rr
1
DEFINICJA KONDUKTANCJI (REZYSTANCJI) RÓŻNICZKOWEJ
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
TSS
ST
S
TS
m
UIII
Im
UII
m
UII
exp
exp
1exp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
TTSr
ST
Sr
rr
mm
UIg
Im
UI
dU
dg
dU
dI
rg
1exp
exp
1
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
TSS
TTSr
m
UIII
mm
UIg
exp
1exp
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
T
Sr
TSr
m
IIg
mIIg
1
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Tr
S
T
Sr
m
Ig
II
m
IIg
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Tr
Tr
Ig
m
m
Ig
1
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Ir
Ig
Tr
Tr
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
UF
UR
IF
IR
SF
FTr
II
Ir
/
STr IIr /
0
/
I
Ir STr
SR
Tr II
r
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneREZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
UFUR
IF
IR
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
9
3
2
10
10
10
10
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY
ru
S
Tr II
mr
rsrr
rs
prze
wod
zen
ie rr
ru
zapo
row
y
rr
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneSCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY
ru
rs
prze
wod
zen
ie
Cd
rrru
rs
CJ
Cd
rr
zapo
row
y
CJ
rr
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY”
UFUR
IF
IR
A KKierunek przewodzenia
Kierunek zaporowy
model diody
„idealnej”
A K
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY”
UFUR
IF
IR
Kierunek przewodzenia
Kierunek zaporowy
model diody „praktyczny”
A K
A K
UF
-+
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY”
UF
UR
IF
IR
Kierunek przewodzenia
Kierunek zaporowy
model diody „złożony”
A K
A K
UF
-+rd
rU
IR
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy Elektroniczne
ANODA KATODA
DIODA ZENERA
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA ZENERA
IF
IR
UFUR
Typowy zakres pracy
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA ZENERA
IF
IR
UFUR
ΔI
ΔU
impedancja Zz= ΔUz/ΔIz
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA ZENERA
Uwe Uwy
R
Prosty układ stabilizacji napięcia
IF
IR
UFUR
ΔI
ΔUwy
Uwe1Uwe2
Uwy
ΔUwe Uwe
prosta obciążenia
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY - DIODA ZENERA
IF
IR
UFURA K
UZ
- +UZ
„idealny”
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneMODEL DIODY - DIODA ZENERA
IF
IR
UFURA K
UZ
- +UZ
„praktyczny”
rZ
ZZZ IUr /
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR
nnpp
dielektrykelektroda
elektroda Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa
– zmienna pojemnośćC1
d1
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR
C2<C1nnpp
dielektrykelektrod
aelektroda
Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa
– zmienna pojemność
d2
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA POJEMNOŚCIOWA -VARACTOR
10 100
10
20
30
40
polaryzacja złącza w kierunku zaporowym
U [V]
poje
mn
ość
diod
y
C [pF]
nnppd
dAC r /0
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneZŁĄCZE SILNIE DOMIESZKOWANE
x
x
W
Wc
WF
Wv
p+p+ n+n+
WF
W
p+p+Wc
Wv
n+n+
x
WFWc
Wv
W
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
rrI
U
II
UU
I
U
12
12
IR
IF
UR UFU1 U2
I1
I2
typowy zakres pracy
-rr
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
charakterystyka I-U diody tunelowej
tunelowy prąd „Zenera”
tunelowy prąd „Esakiego”
Prąd „dyfuzyjny”IR
IF
UR UF
charakterystyka I-U diody tunelowej
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
IR
IF
UR UF
1
x
W
Wc
WF
Wv
p+p+ n+n+
1
qUR
tunelowy prąd Zenera
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
IR
IF
UR UF
2
x
W
Wc
WF
Wv
p+p+ n+n+
2
tunelowy prąd Esakiego
(niewielki)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
IR
IF
UR UF
3
x
W
Wc
WF
Wv
p+p+ n+n+
3
tunelowy prąd Esakiego
(maksymalny)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
xIR
IF
UR UF
4W
Wc
WF
Wv
p+p+ n+n+
4
tunelowy prąd Esakiego
(niewielki)
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Elementy ElektroniczneElementy ElektroniczneDIODA TUNELOWA ESAKIEGO
Wc
WF
Wv
IR
IF
UR UF
5
x
W p+p+ n+n+
5
prąd dyfuzyjny
Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected])
Top Related