pooljuhis). L/k genereerimine (soojuse või kiirguse toimel) ja rekombineerumine määravad dünaamiliste protsesside kiiruse. b) pn-siire Kahe eri juhtivustüübiga pooljuhtpiirkonna kontakt samas kristallis. Metallurgiline piir. Tasakaaluline reziim, päri- ja vastupinge reziimid (diagrammid). Injektsioon vähemus-l/k sisestamine Schottky siire - pn-siirde eriliik: metall + Si. Metalli-pooljuhi kontakt võib olla nn. oomiline või alaldav. Alaldav kontakt põhineb elektronide väljumistööde erinevusel. Kuna puudub injektsioon, siis ümberlülitumisprotsessid toimuvad kiiremini. Siirde mahtuvus. Pn-siirde omadusi (piirväärtused, kuni...): Ge Si GaAs Schottky Vastupinge URmax ,V 500 12000 7000 500 Päripingelang UF, V 0,3 0,7 1,5 0,3 -6 -9 -12
Õppeaine SKK0121 ”Elektroonika alused” Eksamiküsimused 1. Elektroonika passiivelemendid 2. Elektrolüütkondensaatorid 3. Transformaatorid 4. Alaldav pn-siire (tekkimise tingimus) 5. Bipolaartransistorid (tööpõhimõte) 6. Darlington´i lülitus (liittransistor) 7. Formeerkanaliga MOP väljatransistor 8. Indutseerkanaliga (n-tüüpi) MOP-transistor 9. Indutseerkanaliga väljatransistor 10. Pooljuhtdioodid 11. Stabilitron 12. Türistor (ehitusskeem, pinge-voolu karakteristikud) 13. Väljatransistoride liigitus (koos tingmärkidega) 14. Elektronkiiretoru 15. Optronid 16. Optronid. Kõige kiiretoimelisem optron 17. Valgusdioodid 18
Selgita doonorite ja aktseptorite nimetuste päritolu. Elektrone loovutav lisand on doonor (ld annetama, vereandja) aktseptor pooljuht sisaldab lisandit, millel on üks väliselektron vähem (ld vastuvõtja) 13. Mis kannavad elektrivoolu n-tüüpi ja mis p-tüüpi pooljuhtides? N-pooljuhis peamiselt elektronid, p-pooljuhtides peamiselt augud. 14. Mis on pn-siire? Kahekihiline pooljuht, mis tekib n-pooljuhi ja p-pooljuhi kontakti korral. 15. Kuidas tekib pn-siirdel vahelduvvoolu alaldav tõkkekiht? Lülitades diood vahelduvvooluringi. 16. Millise polaarsusega pinget dioodil nimetatakse päripingeks, millist vastupingeks? *päripinge- vooluallika positiivne poolus on ühendatud p-poolmega *vastupinge- vooluallika negatiivne poolus on ühendatud n-poolmega. 17. Nimeta alaldite rakendusalasid. Paljud seadised(arvuti, telekas, raadio) vajavad toiteks alalispinget. Samuti on neid tarvis raadio teel edastatud heliks, videoks ja teabesignaaliks. 18
sealhulgas pooljuhtlaseritega). Paljudel juhtudel rakendatakse neid hiidvälkereziimis (seni suurim välkevõimsus 1014 W on USA tahkislaseril NOVA). Tahkislaserite eriliik on pooljuhtlaserid, milles luuakse pöördhõive pooljuhikristalli juhtivus- ja valentsitsooni vahel ning kiirgus tekib elektronide ja aukude stimuleeritud rekombineerumisel. Dioodlaserid Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu (umbes 103 A/cm2) läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht pn-siire (homolaseris) või kahe heterosiirde vaheline kiht (heterolaseris). Dioodlaserid on väikseimad (kiirguri mõõtmed umbes 0,1 mm), ökonoomseimad (kasutegur on 50%) ning kasutatavaimad nüüdislaserid (üle 90% aastas toodetavate laserite arvust 1990. a. andmetel). Eelistatakse heterolasereid kui tõhusamaid. Röntgenlaserid Röntgenlasereis (raserid) on kiirguriks paljukordselt ioniseeritud aatomite plasma, mida
(ld. acceptor vastuvõtja). 13. Mis kannavad elektrivoolu n-tüüpi ja mis p-tüüpi pooljuhtides. Lk 63-64 n-tüüpi pooljuhtides kannavd elektrivoolu peamiselt elektronid. p-tüüpi pooljuhtudes kannavad elektrivoolu peamiselt augud. 14. Mis on pn-siire (e. Pn-üleminek)? Lk 65 pn-siire sulandades ühte plaadikese n-pooljuhist plaadikesega p-pooljuhist saame kahekihilise pooljuhi. Nende ühinesmiskiht ongi pn-siire. 15. Kuidas tekib pn-siirdel vahelduvvoolu alaldav tõkkekiht? Lk 65 P-poolmes on palju auke, n-poolmes elektrone. Voolukandjate tiheduste erinevus hakkab läbi siirde tasanduma: augud valguvad n-poolmesse ja elektronid p- poolmesse. Siirdealas jäävad p-poolmesse neg. aktseptorioonid ja n-poolmesse jäävad pos. doonorioonid. Selle kakskihi elektriväli hakkab ülevalguvaid voolukandjaid tagasi tõrjuma, kuni on saavutatud tsasakaaluseisund tekkimud ongi tõkkekiht. 16
WT10 0,90-1,20 ThO2 kollane keevitus Toorium WT20 1,80-2,20 ThO2 punane keevitus Toorium WT30 2,80-3,20 ThO2 violetne keevitus Toorium WT40 3,80-4,20 ThO2 oranz keevitus Toorium WS -- tuleviku elektrood, mis ei oma radioaktiivseid lisandeid. W -- puhas volfram elektrood: eelised odav, kaar põleb stabiilselt, alalisvooluga väike alaldav toime. puudused halvad süütamise omadused, väikene vastupidavus, piiratud voolutugevus keevitamisel WT -- tooriumoksiidiga elektrood: eelised vastupidavad, talub suurt keevitusvoolu, head süütamise omadused. puudused kallid, vahelduvvooluga keevitamisel väheneb alaldav toime, piiratud kaare põlemise stabiilsus. Elektroodide läbimõõdud: 0,5; 1,0; 1,6; 2,4; 3,2; 4,0; 6,4 ja 8,0 mm. Elektroodide pikkused: 50; 75; 150 ja 175 mm.
lähiinfrapunapiirkonnas. Tahkislasereid käivitatakse fotoergastusega. Paljudel juhtudel rakendatakse neid hiidvälkereziimis. Tahkislaserite eriliik on pooljuhtlaserid, milles luuakse pöördhõive pooljuhikristalli juhtivus- ja valentsitsooni vahel ning kiirgus tekib elektronide ja aukude stimuleeritud rekombineerumisel. Dioodlaser Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht. Dioodlaserid on väikseimad, ökonoomseimad ning kasutatavaimad nüüdislaserid. Pooljuhtkiirguriga lasereis võib ergastiks olla ka elektronikimp (näiteks laserteleviisori ekraanis). Elektronlaser Elektronlasereis kiirgab võngutit läbiv ülikiirete, relativistlike elektronide kimp. Optilise resonaatori kaasabil hakkab süsteem genereerima. Elektronlaserid on kiirendiga ühendatud suured seadmed, nende eelised on kiirguse suur intensiivsus ja lainepikkuse
ergasti harilikult teine laser (näiteks eksimeer-, argoon-, metalliaurulaser). Värvilaserite põhieelis on valguslaine pikkuse sujuv muudetavus laias vahemikus (umbes 0,3-1,3 m). See toimub astmeliselt värvaine vahetamise teel ning astme piires sujuvalt resonaatori spektraalselektoriga (näiteks difraktsioonivõrega). [3] 4.5 Pooljuhtlaserid Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu (umbes 103 A/cm2) läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht. Aukude ja elektronide rekombinatsioon tekitab optilise võimenduse. Peegeldumine kristalli otstelt tekitab kristallist optilise resonaatori (samas võib resonaator olla kristallist väljaspool). Dioodlaserid on väikseimad (kiirguri mõõtmed umbes 0,1 mm), ökonoomseimad (kasutegur on 50%) ning kasutatavaimad nüüdislaserid (üle 90% aastas toodetavate laserite arvust 1990. a. andmetel).
pooljuhtlaseritega). Paljudel juhtudel rakendatakse neid hiidvälkereziimis (seni suurim välkevõimsus 1014 W on USA tahkislaseril NOVA). Tahkislaserite eriliik on pooljuhtlaserid, milles luuakse pöördhõive pooljuhikristalli juhtivus- ja valentsitsooni vahel ning kiirgus tekib elektronide ja aukude stimuleeritud rekombineerumisel. Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu (umbes 103 A/cm2) läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht pn-siire (homolaseris) või kahe heterosiirde vaheline kiht (heterolaseris). Dioodlaserid on väikseimad (kiirguri mõõtmed umbes 0,1 mm), ökonoomseimad (kasutegur on 50%) ning kasutatavaimad nüüdislaserid (üle 90% aastas toodetavate laserite arvust 1990. a. andmetel). Eelistatakse heterolasereid kui tõhusamaid. Pooljuhtkiirguriga lasereis võib ergastiks olla ka elektronikimp (näiteks laserteleviisori ekraanis).
...................................................................................................................3 1.1.Üldist..........................................................................................................................................................................3 1.2. Elektrijuhtivus pooljuhtides......................................................................................................................................3 1.3.P-N-siire ja tema alaldav toime (The P-N Junction) .................................................................................................6 1.4. P-N siirde omaduste sõltuvus temperatuurist (Temperature Effects) ......................................................................8 1.5. P-N-siirde omaduste sõltuvus sagedusest................................................................................................................. 9 1.6. P-N-siirde läbilöök (Breakdown)......................
Suure voimsusega alaldid on kasutusel naiteks elektertranspordis trammide ja trollide kontaktvorgu toitmiseks alalisvooluga. Alaldeid kasutatakse akude laadimiseks, galvaanika-, elektroluusi-, keevitusseadmete, alalisvoolumasinate ja aparaatide jm toitmiseks vahelduvvooluvorgust. Uldjuhul koosneb alaldi kolmest osast: trafost, ventiilist ja silufiltrist. Trafo muundab vahelduvpinge vaartuseni, mis on vajalik alaldi valjundis noutava alalispinge saamiseks. Ventiil on vahelduvvoolu alaldav seadis, milleks nuudisajal on enamasti pooljuhtdiood, mis laseb voolu labi ainult uhes suunas. Ventiilid tagavad uhesuunalise voolu koormusahelas. Selle tulemusena muutub vahelduvpinge pulseerivaks alalispingeks. Selliselt alaldatud valjundpinge pulseerib tugevasti. Pulseeriva pinge silumiseks kasutatakse silufiltreid, mis uhendatakse alaldi valjundklemmidele ja mis sisaldavad reaktiivelemente (kondensaatoreid, induktiivpoole ehk drosseleid). Reaktiivelemendid
kasutusel näiteks elektertranspordis trammide ja trollide kontaktvõrgu toitmiseks alalisvooluga. Alaldeid kasutatakse akude laadimiseks, galvaanika-, elektrolüüsi-, keevitusseadmete, alalisvoolumasinate ja aparaatide jm toitmiseks vahelduvvooluvõrgust. Üldjuhul koosneb alaldi kolmest osast: trafost, ventiilist ja silufiltrist. Trafo muundab vahelduvpinge väärtuseni, mis on vajalik alaldi väljundis nõutava alalispinge saamiseks. Ventiil on vahelduvvoolu alaldav seadis, milleks nüüdisajal on enamasti pooljuhtdiood, mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas. Ventiilid tagavad ühesuunalise voolu koormusahelas. Selle tulemusena muutub vahelduvpinge pulseerivaks alalispingeks. Selliselt alaldatud väljundpinge pulseerib tugevasti. Pulseeriva pinge silumiseks kasutatakse silufiltreid, mis ühendatakse alaldi väljundklemmidele ja mis sisaldavad reaktiivelemente (kondensaatoreid, induktiivpoole ehk drosseleid)
hiidvälkereziimis.12 4.7 Pooljuhtlaserid Pooljuhtlaserid on tahkislaserite eriliik. Pöördhõive luuakse neis pooljuhikristalli juhtivus- ja valentsiooni vahel ning kiirgus tekib elektronide ja aukude stimuleeritud rekombineerumisel. See on üks kõige tavalisemaid laseritüüpe13 4.7.1. Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu (umbes 103 A/cm2) läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht pn-siire (homolaseris) või kahe heterosiirde vaheline kiht (heterolaseris). Dioodlaserid on väikseimad (kiirguri mõõtmed umbes 0,1 mm), ökonoomseimad (kasutegur on 50%) ning kasutatavaimad nüüdislaserid (üle 90% aastas toodetavate laserite arvust 1990. a. andmetel). Eelistatakse heterolasereid kui tõhusamaid14 11 WIKIPEDIA, http://en.wikipedia.org/wiki/Free_electron_laser (22.03.2009) 12 KÄÄMBRE, H., Laseri raamat, 1978, lk 59-66 13 Sealsamas, lk 59-66
Paljudel juhtudel rakendatakse neid hiidvälkereziimis (seni suurim välkevõimsus 10 14 W on USA tahkislaseril NOVA). Tahkislaserite eriliik on pooljuhtlaserid, milles luuakse pöördhõive pooljuhikristalli juhtivus- ja valentsitsooni vahel ning kiirgus tekib elektronide ja aukude stimuleeritud rekombineerumisel. Dioodlaserid ehk injektsioonlaserid on pooljuhtalaldid, millest tugeva pärivoolu (umbes 103 A/cm2) läbiminekul hakkab kiirgama alaldav siirdekiht pn-siire (homolaseris) või kahe heterosiirde vaheline kiht (heterolaseris). Dioodlaserid on väikseimad (kiirguri mõõtmed umbes 0,1 mm), ökonoomseimad (kasutegur on 50%) ning kasutatavaimad nüüdislaserid (üle 90% aastas toodetavate laserite arvust 1990. a. andmetel). Eelistatakse heterolasereid kui tõhusamaid. Pooljuhtkiirguriga lasereis võib ergastiks olla ka elektronikimp (näiteks laserteleviisori ekraanis).
Nii näiteks lubatakse enamiku seadiste lähtematerjaliks oleva omajuhtivusega pooljuhile (nn. i-pooljuht) lisandeid vaid üks aatom tuhande miljoni põhiaatbmi kohta (1/109). Samuti on piiratud ainesse viidavate lisandite hulk, et säiliks põhiaine struktuur. Lisandite lubatav kontsentratsioon on üks aatom kümne miljoni põhiaatomi kohta (1/107). Seega võime öelda, et pooljuhtseadiste valmistamise keerukas tehnoloogia algab eriti puhaste ainete saamisest. 4.3. p-n-siire ja tema alaldav toime The p-n Junction Kui ühes pooljuhtkristallis tekitada kaks erineva juhtivusega osa, üks elektronjuhtivusega ja teine aukjuhtivusega, siis nende erinevate juhtivustega osade üleminekupiirkonda nimetatakse p-n-siirdeks. p-n-siirdes tekkivad nähtused ja tema omadused on enamiku pooljuhtseadiste töö aluseks. Praktiliselt saadakse selline olukord pooljuhtkristalli erinevate lisandite sisseviimise teel. Sellises kristallis on n-osas külluses
Samuti on 9 piiratud ainesse viidavate lisandite hulk, et säiliks põhiaine struktuur. Lisandite lubatav kontsentratsioon on üks aatom kümne miljoni põhiaatomi kohta (1/10 ). Seega võime 7 öelda, et pooljuhtseadiste valmistamise keerukas tehnoloogia algab eriti puhaste ainete saamisest. 1.3.P-N-siire ja tema alaldav toime (The P-N Junction) Kui ühes pooljuhtkristallis tekitada kaks erineva juhtivusega osa, üks elektronjuhtivusega ja teine aukjuhtivusega, siis nende erinevate juhtivustega osade üleminekupiirkonda nimetatakse P-N-siirdeks. P-N-siirdes tekkivad nähtused ja tema omadused on enamiku pooljuhtseadiste töö aluseks. Praktiliselt saadakse selline olukord pooljuhtkristalli erinevate lisandite sisseviimise teel. Sellises kristallis on N-osas külluses elektrone ja P- osas külluses auke
annaabi.ee 
