"Электроника и схемы"

Туннель и диоды

• 
  Туннельный диод — это полупроводниковый прибор, созданный на основе возбужденного полупроводника. В нем присутствует туннельный эффект при обратном и малом прямом напряжении, а на вольт-амперной характеристике имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
  
• 
  Туннельные диоды существенно не отличаются от диодов других типов, но для их изготовления используются полупроводниковые материалы с входной мощностью 1020 см-3.
  
• 
  Если VAX является нелинейным, каждый из его подучастков рассматривается как прямая линия, и в этой точке характеристики вводится дифференциальное сопротивление. Если характеристика убывающая, сопротивление на этом участке будет иметь риманово значение.
  

Дополнительная информация

• 
  Туннельный диод VAX 3.2 показан на рис. АВ поле характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением. Если туннельный диод подключить к колебательному контуру, то колебания могут усиливаться или генерироваться в определенных пропорциях между контуром и величиной отрицательного сопротивления в этом контуре. Туннельные диоды применяются в основном в конструкциях генераторов ОУЧ в диапазоне 3-30 ГГц, а также в специальных вычислительных устройствах и быстродействующих схемах.
  
• 
  Если VAX является нелинейным, каждый из его подучастков рассматривается как прямая линия, и в этой точке характеристики вводится дифференциальное сопротивление. Если характеристика убывающая, сопротивление на этом участке будет иметь риманово значение.
  

Диоды

• 
  Диод (греч. ди... приставка, означающая двойственность и электрический од) — двухэлектродный прибор, обладающий свойством односторонней электропроводности. Различают электровакуумные, полупроводниковые диодные, газотронные. В радиотехнике, электронике, энергетике и других областях техники в основном применяется при выпрямлении переменного тока, обнаружении, преобразовании частоты, переменном соединении электрических цепей.
  
• 
  Чтобы представить, как работает диод, рассмотрим, например, ситуацию с насосом, накачивающим колесо. Здесь мы работаем как насос, воздух идет к ниппелю без воздуха, и этот воздух не может пройти через ниппель.
  

• 
  2) О светодиодах
  
• 
  Светоизлучающие диоды — это полупроводниковые светоизлучающие электронные устройства, которые имеют одиночный pn-переход и преобразуют электрическую энергию в некогерентный свет. В светодиодах световой пучок возникает в результате рекомбинации электронно-дырочных пар. Если p-n-переход смещен в правильном направлении, происходит рекомбинация. Излучательная рекомбинация происходит в так называемых запрещенных полупроводниках. В качестве такого твердого проводника можно использовать арсенид галлия. Длина волны излучаемого света определяется энергией кванта Ya, которая примерно соответствует ширине запрещенной зоны полупроводника.
  

• 
  Длина волны светодиодов на основе арсенида галлия составляет 0,9-1,4 мкм. Светодиоды видимого диапазона света изготавливают на основе фосфида галлия, карбида кремния и др. В современных светодиодах используются соединения галлия с азотом и алюминием Длина волны светодиодов на основе арсенида галлия составляет 0,9-1,4 мкм. Светодиоды видимого диапазона света изготавливают на основе фосфида галлия, карбида кремния и др. В современных светодиодах используются соединения галлия с азотом и алюминием.
  

• 
  Квантовый выход (эффективность) используется как энергетическая характеристика светодиодов. Квантовый выход показывает, сколько квантов излучения соответствует каждому электрону, проходящему через схему управления на выходе излучающего диода. Для светодиодов с переходом Гома квантовый выход обычно составляет 0,01-0,04. Для создания гетеропереходных светодиодов используются бинарные и трехкомпонентные полупроводники, для которых квантовый выход достаточно высок (до 0,3), но всегда меньше единицы. VAX, как и обычные диоды, представлены экспоненциальной зависимостью. Время переподключения светодиода – с.
  

• 
  Светодиоды используются в оптических линиях связи, устройствах индикации, оптоэлектронных парах и в ближайшем будущем, заменяя электроосветительные приборы.
  
• 
  Фотодиод и светоизлучающий диод являются основными полупроводниковыми приборами оптоэлектроники. Оптоэлектроника — раздел электроники, занимающийся разработкой, созданием и практическим применением электронных устройств, преобразующих световые сигналы в электрические и наоборот для приёма, передачи и обработки информации.
  

• 
  Фотоэлектрический прибор с одним pn-переходом называется фотодиодом. Фотодиод может быть подключен к схеме с внешним источником питания (фотодиодный режим) и без внешнего источника питания (фотоэлектрический режим). Внешний источник питания подключен так, что p-n переход смещен в обратном направлении. Когда фотодиод не подвергается воздействию света, через диод протекает очень небольшой «темновой» ток, который не зависит от приложенного напряжения и называется током извлечения. Электронно-дырочные пары генерируются при освещении базовой области диода фотонами с энергией hv, превышающей ширину запрещенной зоны.
  

• 
  Если расстояние между образовавшимися парами и p-n-переходом меньше диффузионной длины носителей заряда, то сгенерированные дырки извлекаются с помощью поля p-n-перехода, а величина обратного тока уменьшается до его «темнового» значения, относительно увеличивается. С увеличением интенсивности светового потока F увеличивается значение обратного тока IF диода. Фотодиод VAXi для разных значений тока показан на рис. 3.18. В широком диапазоне освещенности зависимость между фототоком и световым потоком практически линейна.
  

• 
  Фотодиод входит в состав многих электронных устройств. Именно поэтому он получил широкую известность. Традиционный светодиод представляет собой диод с p-n переходом, проводимость которого зависит от падающего на него света. В темноте фотодиод имеет характеристики обычного диода.
  
• 
  1 - полупроводниковое соединение.
  
• 
  2 - положительный полюс.
  
• 
  3 - светочувствительный слой.
  
• 
  4 - отрицательный полюс.
  

• 
  Обратный ток диода увеличивается под действием света. Величина, создаваемая обратным током, называется фототоком.
  
• 
  Фотоэлементы в виде отверстий несут положительный заряд области «p» по сравнению с областью «n». В свою очередь, электроны создают отрицательный заряд области «n» относительно области «p». Возникающая при этом разность потенциалов называется фотоэлектродвижущей силой и обозначается буквой «Ef». Электрический ток, генерируемый фотодиодом, реверсируется и направляется от катода к аноду. Кроме того, его значение зависит от количества света.
  

• 
  В работе фотогенератора вместо источника питания, преобразующего солнечный свет в электричество, используются фотодиоды. Такие фотогенераторы называются солнечными батареями. Они составляют основную часть солнечных батарей, используемых в различных устройствах, в том числе и в космических кораблях.
  
• 
  КПД солнечных элементов на основе кремния составляет 20%, у пленочных элементов этот параметр значительно больше. Важной особенностью солнечных элементов является то, что выходная мощность зависит от веса и площади чувствительного слоя. Эти свойства достигают 200 Вт/кг и 1 кВт/м2.
  

• 
  Напряжение и ток в нагрузке R н соответствуют характеристике фотодиода и сопротивлению R н в точке пересечения линии нагрузки. В темноте фотодиод по своему поведению эквивалентен обычному диоду. В темном режиме ток для кремниевых диодов составляет от 1 до 3 мкА, для германиевых от 10 до 30 мкА.
  
• 
  Типы фотодиодов
  
• 
  Существует несколько типов фотодиодов, каждый из которых имеет свои преимущества.
  
• 
  p-i-n фотодиод
  

• 
  Резюме
  
• 
  Целью написания этой самостоятельной работы было углубление моих знаний.
  
• 
  Коэффициент прохождения тока в оптронах от 0,1 до нескольких тысяч единиц и каков его знак.
  
• 
  Светодиоды излучают свет в результате рекомбинации электронно-дырочных пар.
  
• 
  Я получил аналогичную информацию и дополнительную информацию.