Elektroonika alused (konspekt) (3)

4 HEA
Punktid
 
Säutsu twitteris
1. PN- Siire ja tema omadused

1.1 Elektrijuhtivus pooljuhtides

Pooljuhid on materjalid, millised on elektri juhtide seisukohalt on juhtide ja isolaatorite vahepeal .
Pooljuhte on palju, kuid elektroonikas kasutatakse väheseid. Kõige olulisem pooljuht kaasajal on räni. Ajalooliselt esimene oli germaanium . Veel kasutatakse gallium -arseniidi (Ga As), räni-karbiidi (SiC) jne. ?hiseks oluliseks omaduseks kõikidele pooljuhtidele on nende kristalliline ehitus. Aine kristallilise ehituse korral on iga aine aatomil oma kindel asukoht st. nad moodustavad kristallvõre. Igale ainele on omane mingi kindel ja teistest erinev kristallvõre st. aatomite paiknemine .
Kui soovitakse ühtlast kristallvõret, siis ei tohi lubada aines lisandeid, sest lisandid tekitavad oma kristallvõret ja struktuur muutub. Kristallilisest ehitusest tulenevalt võime oletada aine elektronid võivad olla seotud kristall võrega. Täpselt võib see olla seotud sellega, et pooljuhtidega on kovalentsed sidemed. Teatavasti on stabiilse struktuuri jaoks on vaja väliskihti 8 elektroni. Pooljuhtidel on neid 4. Kovalentse sideme korral, aga laenatakse vastastiku elektrone nii, et tekivad 8-le elektroonilised orbiidid .

  • joonis. 8-elektroniline orbiit )
    Kristallstruktuuris paiknevad elektronid võnguvad, kus juures võnkumiste amplituud sõltub temperatuurist. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on võnkumiste amplituud ja seda suurem on elktronide energia. Sellise energia tõusu tulemusel võivad osa elektrone oma kohalt lahkuda ja käituvad edaspidi sõltuvalt mõjuvale elektri väljale (nad saavad laengukandjateks). Struktuurist lahkunud elektroni kohale jääb vaba koht, selle aatom omandab positiivse laengu. Seda kohta nimetatakse auguks ja teda võib vaadelda positiivse ühiklaenguna. Positiivse laengu toimel võidakse tõmmata auku mõni kõrval aatomi elektron ning tekib augu liikumine, mis on vastassuunaline elektroni liikumisele. Kirjeldatud olukorda, kus aines tekib võrdsel määral elektrone ja auke nimetatakse pooljuhi omajuhtivuseks. Seejuures mõlemad, elektronid ja augud tekitavad voolu, kuid nad liiguvad erisuundades. Elektronid liiguvad vastu elektrivälja suunda, aga augud elektrivälja suunas.
    Kirjeldatud omajuhtivus ja vabade elektronide ja vabade elektronide hulk sõltub aine temperatuurist. Väga madalatel temperatuuridel on pooljuhid isolaatorid reaalsetel temperatuuridel (20C) on aga pooljuhtides vabu elektrone juba üsna palju ja seetõttu on ka materjali juhtivus märgatav.
    Kasutades sobivaid lisandeid on võimalik tekitada pooljuhti laengu kandjaid ja suurendada selliselt juhtivust. Kasutatavad lisandid on kas 5 või 3 valentsed.
    5 valentsed on As, Sb, P ja neid nimetatakse doonorlisanditeks 3 valentsed on In, Ga, B ja neid nimetatakse aktseptoriteks.
    5 valentse lisandi ühele elektronile ei ole struktuuris kohta ja ta hakkab liikuma väiksemagi energia saabumisel. Sarnane olukord tekib 3 valentsete lisandite korral. 3 valentsed lisandid hakkavad põhjustama voolu.
    Sõltuvalt sellest, millist lisandit on pooljuhi juhtivus suurendamiseks kasutatud räägitakse N või P-pooljuhist. N pooljuhti on tekkinud suur hulk vabu elektrone ja vool seal tekib elektronide liikumise tulemusel. P on tekitanud hulk auke ja seal tekkiv vool põhjustab aukude liikumist.
    Praktiliselt on pooljuhtides üheaegselt nii lisand kui ka oma juhtivus. Seejuures on lisandjuhtivus suurem ja ta ei sõltu peaaegu temperatuurist. Omajuhtivus sõltub temperatuurist ja on pooljuht materjalide normaalne töötemperatuur lisandjuhtivusest 1000 korda väiksem. Kõrgendatud temperatuur (avarii olukorras) võivad need 2 juhtivust saada lähedasteks ja seetõttu on pooljuht seadistele lubatud madalad töötemperatuurid

    Germaanium pooljuhil on Tmax 70 ?C-80?C
    Räni pooljuhil on Tmax 70?C-105?C
    Gallium areseniid pooljuhil 250?C
    Tingituna kaheliigilisest juhtivusest on pooljuhtides kaks liiki laengu kandjaid. Need millised on ülemuses ja millest tuleneb pooljuhi nimetatakse enamus laengukandjateks, teised vähemus laengukandjad .
    Enamuslaengukandjad on pärit lisandilt. Vähemus laengukandjad omajuhtivuselt. Tulemusena sõltub enamus laengukandjate vool mõnevõrra temperatuurist. Vähemus laengukandjad väga tugevalt temperatuurist.
    Skeem on toodud P-pooljuhi põhiselt. N-pooljuhil on auk ja elektron skemaatiliselt vahetuses.






    1.2 PN-Siirde omadused

    Kui pooljuht kristalli juhtivusega tsoonid tekib PN-siire, mille omadused on aluseks enamikele pooljuht seadiste tööle. Taolised kristallid P-osas on suurem osa auke N osas, aga elektrone.
    • 1.3 Temperatuuri toime PN siirde omadustele


    Teatavasti on vähemus laengukandjad kõik pärit omajuhtivusest, mis sõltub väga tugevalt temperatuurist. Tekkiv vool aga sõltub laengukandjate hulgast, järelikult peab temperatuuri tõustes suurenema ka PN siirde vastuvool. Lihtsustatud reegli kohaselt suureneb vastuvool temperatuuri tõusu iga 10oC kohta 2 korda. Enamus laengukandjatest on samuti osa pärit omajuhtivusest, kuid omajuhtivusest pärinevate laengukandajte hulk on suhteliselt väike. Tulemusena mõjub temperatuuri tõus ka pärivoolule, kuid pärivoolus on voolu suurenemine suhteliselt väike. Tulemusena selgub et PN siirde ventiili omadused temperatuuri tõustes halvenevad. See asjaolu piirab pooljuht seadiste suurimat lugatavat töötemperatuuri.


    1.4 PN siirde läbilöök


    Kui suurendada vastupingestatud siirdele mõjuvat pinget siis tugevneb siirdes mõjuv elektriväli ning see elektriväli hakkab kiskuma ära tõkkekihis olevate aatomite elektrone. Tulemusena tekib vastuvoolu suurenemine, mis läheb üle laviini taoliseks, siire hävib. Nimetatud põhjusel ei tohi siirdele mõjuv vastupinge ületada teatud piirväärtust ja see väärtus peab olema läbilöögi pingest väiksem. Läbilöögi protsess sõltub ka temperatuurist. Kõrgematel temperatuuridel on vastuvool suurem ja mõjuva elektrivälja poolt kiirendatakse siiret läbiva vähemus laengukandjaid, need põrkuvad aatomitega ja löövad neilt välja täiendavaid elektrone, mis suurendab vastuvoolu ning sellise vastuvoolu suurenemine võib viia läbilöögini.






    1.5 PN siirde sagedusomadused

    Päri- ja vastusuuna reziimide kiirel vaheldumisel toimub laengukandjate ümber paiknemine P osast N ossa ja vastupidi. On ilmne, et see protsess võtab aega, järeikult ei saa tekkida vastusuuna takistus hetkeliselt ning tulemusena tekib vastupingelise poolperioodi algul tavalisest suurem vastuvoolu impulss . (joonis) Kui mingis pooljuht seadises kasutatakse PN siirde põhiomadust siis tuleb arvestada et siirde sagedus omadustel on alati mingi piir, seejuures see piir võib olla erineb sõltuvalt sellest, millist tehnoloogiat on kasutatud siirde kujundamisel.

    1.6 Pooljuht dioodid


    Pooljuht seadiseid mille põhiosaks on ühe siirdega pooljuht kristall nimetatakse pooljuht dioodideks. Seejuures jagunevad dioodid kahte suurde gruppi:
    1. põhidioodid
    2. eridioodid
    Põhidioodid leiavad kasutust PN siirde põhiomaduses, see on ühesuunaline elektri juhtivus. Põhidioodidest enam levinud on alaldus dioodid, peale nende on veel kõrgsagedus dioodid, milles leiab kasutamist mingi teine PN siirde omadus peale põhiomaduse nagu näiteks PN siirde mahtuvuse muutus vastupinge muutumisel või valgus nähtused PN siirdes jne. (Stabilitronid, varikapid, valgusdioodid , fotodioodid jne.)

    1.7 Alaldus dioodid

    Alaldus dioodid on dioodid, mis on ette nähtud kasutamiseks alaldus lülitustes, selleks, et muundada võrgusageduslikku vahelduvpinget alalispingeks. Alaldusdioodide eriliigi moodustavad kõrgsageduslikud alaldusdioodid, millised leiavad kasutamist kõrgsageduslikkudes toiteblokkides, kus alaldatava
  • 80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla
    Vasakule Paremale
    Elektroonika alused-konspekt #1 Elektroonika alused-konspekt #2 Elektroonika alused-konspekt #3 Elektroonika alused-konspekt #4 Elektroonika alused-konspekt #5 Elektroonika alused-konspekt #6 Elektroonika alused-konspekt #7 Elektroonika alused-konspekt #8 Elektroonika alused-konspekt #9 Elektroonika alused-konspekt #10 Elektroonika alused-konspekt #11 Elektroonika alused-konspekt #12 Elektroonika alused-konspekt #13 Elektroonika alused-konspekt #14 Elektroonika alused-konspekt #15 Elektroonika alused-konspekt #16 Elektroonika alused-konspekt #17 Elektroonika alused-konspekt #18 Elektroonika alused-konspekt #19 Elektroonika alused-konspekt #20 Elektroonika alused-konspekt #21 Elektroonika alused-konspekt #22 Elektroonika alused-konspekt #23
    Punktid 10 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 10 punkti.
    LehekĂĽljed ~ 23 lehte LehekĂĽlgede arv dokumendis
    Aeg2009-04-21 Kuupäev, millal dokument üles laeti
    Allalaadimisi 213 laadimist Kokku alla laetud
    Kommentaarid 3 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
    Autor kristjantxx Ă•ppematerjali autor

    Meedia

    Lisainfo

    Mõisted

    Sisukord

    • PN-Siire ja tema omadused
    • Elektrijuhtivus pooljuhtides
    • PN-Siirde omadused
    • Temperatuuri toime PN siirde omadustele
    • PN siirde läbilöök
    • PN siirde sagedusomadused
    • joonis)
    • Pooljuht dioodid
    • Alaldus dioodid
    • Stabilitron e. zener-diood
    • Valgusdioodid e. LED
    • Fotodiood
    • Toiteseadmed
    • Toiteseadme blokkskeemid
    • Alaldid
    • Alaldi töö mahtuvuslikule koormusele
    • Silufiltrid
    • Pinget kordistavad alaldid
    • Elektronkiire toru
    • Elektronkiiretoru ja tema kasutamise võimalusi
    • Kineskoop
    • Ostsilloskoobi blokk skeem
    • Neliklemmi mõiste
    • Transistor
    • Ehitus ja kasutusvaldkond
    • Kasutusvaldkondi on transistoril kaks
    • Transistori töö võimendina
    • Transistori kolm lĂĽlitust
    • Transistori tunnusjooned
    • Transistori dĂĽnaamiline reziim

    Teemad

    • PN-Siire ja tema omadused
    • Elektrijuhtivus pooljuhtides
    • PN-Siirde omadused
    • Temperatuuri toime PN siirde omadustele
    • PN siirde läbilöök
    • PN siirde sagedusomadused
    • joonis)
    • Pooljuht dioodid
    • Alaldus dioodid
    • Stabilitron e. zener-diood
    • Valgusdioodid e. LED
    • Fotodiood
    • Toiteseadmed
    • Toiteseadme blokkskeemid
    • Alaldid
    • Alaldi töö mahtuvuslikule koormusele
    • Silufiltrid
    • Pinget kordistavad alaldid
    • Elektronkiire toru
    • Elektronkiiretoru ja tema kasutamise võimalusi
    • Kineskoop
    • Ostsilloskoobi blokk skeem
    • Neliklemmi mõiste
    • Transistor
    • Ehitus ja kasutusvaldkond
    • Kasutusvaldkondi on transistoril kaks
    • Transistori töö võimendina
    • Transistori kolm lĂĽlitust
    • Transistori tunnusjooned
    • ĂśE
    • Transistori dĂĽnaamiline reziim

    Kommentaarid (3)

    unlimited profiilipilt
    unlimited: Täiesti normaalne, õnneks ei maksa palju ka. (y)
    21:39 14-09-2010
    kaspera profiilipilt
    kaspera: hea ja odav :D
    19:25 08-11-2011
    w2zzaaa profiilipilt
    w2zzaaa: Väga hea!
    22:22 17-09-2011


    Sarnased materjalid

    108
    pdf
    Elektroonika alused-õpik konspekt
    114
    doc
    Elektroonika alused
    81
    doc
    Elektroonika aluste õppematerjal
    17
    docx
    Elektroonika alused Konspekt
    46
    doc
    Elektroonika Alused
    138
    pdf
    Elektrotehnika alused
    42
    doc
    Rakenduselektroonika konspekt
    3
    doc
    Elektroonika eksamiks





    Faili allalaadimiseks, pead sisse logima
    Kasutajanimi / Email
    Parool

    Unustasid parooli?

    Pole kasutajat?

    Tee tasuta konto

    UUTELE LIITUJATELE KONTO MOBIILIGA AKTIVEERIMISEL +50 PUNKTI !