Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA PÓŁPRZEWODNIKOWA ANODA KATODA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE P-N półprzewodnik typ p (dominujące przew. dziurowe) pp – dziury, nośniki większościowe np – elektrony, nośniki mniejszościowe NA(-) – zjonizowane ujemnie akceptory (nieruchome)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE P-N półprzewodnik typ n (dominujące przew. elektronowe) nn – elektrony, nośniki większościowe pn – dziury, nośniki mniejszościowe ND(+) – zjonizowane dodatnio donory (nieruchome)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE P-N p n półprzewodnik typ p półprzewodnik typ n xj „złącze technologiczne”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE P-N Złącze skokowe Warstwa EPI typu p podłoże (Si) typu n N ND NA xj x
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE P-N Złącze liniowe Warstwa dyfuzyjna typu p podłoże (Si) typu n N NA ND xj x
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n xj
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n xj
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n xj
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n dyfuzyjny strumień elektronów (nośniki większościowe) dyfuzyjny strumień dziur (nośniki większościowe) xj
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n -xp xj +xn
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N E p n -xp xj +xn
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N E p n -xp xj +xn
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N Pojawienie się pola elektrycznego powoduje powstanie prądów unoszenia dziur i elektronów, które dotrą do obszaru zubożonego
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n unoszeniowy strumień elektronów (nośniki mniejszościowe) unoszeniowy strumień dziur (nośniki mniejszościowe) xj
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N E n p Obszar zubożony +xn xj -xp
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N p n E dyfuzja unoszenie unoszenie dyfuzja Obszar złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) USTALANIE SIĘ STANU RÓWNOWAGI W NIESPOLARYZOWANYM ZŁĄCZU P-N Prądy dyfuzji (nośniki większościowe) Prądy unoszenia (nośniki mniejszościowe)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N n p WF WC WV x W W1 W2 Wi WC Wi WF WV
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL PASMOWY ZŁĄCZA P-N WF WC WV n p x W W1 W2 W= W1+ W2 Obszar złącza bariera energetyczna Wi
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU W złączu pojawia się bariera energetyczna Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU Napięcie dyfuzyjne (bariera potencjału) zależy od: Stopnia domieszkowania poszczególnych obszarów złącza Materiału z którego wykonane jest złącze p-n Temperatury
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) NAPIĘCIE DYFUZYJNE-BARIERA POTENCJAŁU Materiał Bariera potencjału [V] German (Ge) 0.3 - 0.4 Krzemogerman (SiGe) 0.4 - 0.5 Krzem (Si) 0.6 - 0.7 Fosforek Indu (InP) 0.9 - 1.0 Arsenek Galu (GaAs) 1.0 - 1.2 Węglik krzemu (SiC) 2.4 - 2.5 Azotek galu (GaN) 3.2 - 3.4 Warstwy diament. (C) 4.7 - 4.9
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO – SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO – SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA p n Obszar złącza xd -xp +xn
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO – SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO – SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ OBSZARU ZUBOŻONEGO – SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA polaryzacja w kierunku przewodzenia (+U) polaryzacja w kierunku zaporowym (-U)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W KIERUNKU „PRZEWODZENIA” p n p n xd1 xd0 napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W KIERUNKU „PRZEWODZENIA” p n p n xd2=0 xd0 napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – POLARYZACJA W KIERUNKU „ZAPOROWYM” p n p n xd3 xd0 napięcie polaryzujące napięcie polaryzujące
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE” p n+ +xn -xp xj xd NA ND P+ n +xn -xp xj xd NA ND
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SZEROKOŚĆ ZŁĄCZA – ZŁĄCZA „NIESYMETRYCZNE” N – koncentracja domieszki w „słabiej” domieszkowanej części złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N W p n JnD Jnu WC WC Wi WF WF Wi WV WV Jpu JpD x Obszar złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU PRZEWODZENIA p n NAPIĘCIE DYFUZYJNE NAPIĘCIE POLARYZUJĄCE „NAPIĘCIA SIĘ ODEJMUJĄ”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (BRAK POLARYZACJI) W p n JnD Jnu WC WC Wi WF WF Wi WV WV Jpu JpD x Obszar złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (PRZEWODZENIE) W p n JnD Jnu WC WC WF Wi Wi WF WV WV Jpu JpD x
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N Przy polaryzacji w kierunku „przewodzenia”: Całkowite napięcie na warstwie zubożonej ulega zmniejszeniu, Maleje działanie pola elektrycznego ograniczającego dyfuzję nośników większościowych: elektronów z obszaru n do p oraz dziur w obszaru p do n, Wzrost napięcia zewnętrznego powinien zatem skutkować wzrostem prądu dyfuzji, przepływającego przez złącze p-n,
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N Ten sposób polaryzacji ułatwia przepływ prądu przez złącze p-n: „przewodzenie”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W KIERUNKU PRZEWODZENIA n p DYFUZYJNE PRĄDY NOŚNIKÓW WIEKSZOŚCIOWYCH
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W KIERUNKU PRZEWODZENIA PRZEWODZENIE Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w kierunku przewodzenia jest sumą prądów nośników większościowych płynących z poszczególnych obszarów, Wartość prądu zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego, Nośniki większościowe, po przejściu do obszarów o przeciwnym typie przewodnictwa stają się nośnikami mniejszościowymi
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 2.0 3.0 4.0 5.0 C GaN SiC GaAs InP Si SiGe Ge Napięcie [V] Prąd w kierunku przewodzenia [mA] kierunek przewodzenia
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Prąd w kierunku przewodzenia [mA] Si Ge niewielki wzrost wartości prądu szybki wzrost wartości prądu punkt „przegięcia” 0.3 0.7 Napięcie [V]
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POLARYZACJA ZŁĄCZA P-N W KIERUNKU ZAPOROWYM NAPIĘCIE DYFUZYJNE p n NAPIĘCIE POLARYZUJĄCE „NAPIĘCIA SIĘ DODAJĄ”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (BRAK POLARYZACJI) W p n JnD Jnu WC WC Wi WF WF Wi WV WV Jpu JpD x Obszar złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N (ZAPOROWY) W p n E WC Jnu Wi WF WC WV WF Wi Jpu WV x
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N Przy polaryzacji w kierunku „zaporowym”: Całkowite napięcie na warstwie zubożonej jest równe sumie napięcia polaryzującego i napięcia dyfuzyjnego, 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. Prądy unoszenia – czyli prądy nośników mniejszościowych – przepływają przez złącze bez przeszkód
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N Ten sposób polaryzacji utrudnia przepływ prądu przez złącze p-n: „zaporowy”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W KIERUNKU ZAPOROWYM p p n n n UNOSZENIOWE PRĄDY NOŚNIKÓW MNIEJSZOŚCIOWYCH E
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEPŁYW PRĄDU PRZEZ ZŁĄCZE P-N POLARYZOWANE W KIERUNKU ZAPOROWYM ZAPOROWY Prąd płynący przez złącze p-n spolaryzowane w kierunku zaporowym jest sumą prądów nośników mniejszościowych O wartości tego prądu decyduje koncentracja nośników mniejszościowych (dziur w obszarze typu n i elektronów w obszarze typu p) Wartość tego prądu nie zależy od wartości doprowadzonego napięcia polaryzującego, w dużym zakresie zmian tego napięcia
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA niewielki prąd nośników mniejszościowych Wzrost prądu możliwy tylko poprzez zwiększenie koncentracji nośników mniejszościowych w poszczególnych obszarach złącza Napięcie [V] Prąd w kierunku zaporowym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA UF IF IR UR zaporowy (reverse) przewodzenie (forward)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA RÓWNANIE SHOCKLEY`A IS – prąd nasycenia, U – napięcie polaryzujące.
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA RÓWNANIE SHOCKLEY`A
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA RÓWNANIE SHOCKLEY`A Dp, Dn – współczynniki dyfuzji dziur i elektronów, Lp, Ln – średnia droga dyfuzji dziur i elektronów, pn0, np0 – koncentracje nośników mniejszościowych.
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA IF przewodzenie (forward) GENERACJA UF UR REKOMBINACJA zaporowy (reverse) IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ Wpływ zjawiska rekombinacji i generacji + WC WV x Rekombinacja + WC WV x Generacja
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie) n p + WC WV x Rekombinacja polaryzacja złącza w kierunku przewodzenia
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ Wpływ zjawiska rekombinacji (przewodzenie) m – współczynnik doskonałości złącza, parametr rekombinacyjny (m=1-2)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ Wpływ zjawiska generacji (zaporowy) E n p + WC WV x Generacja Polaryzacja złącza w kierunku zaporowym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ Wpływ zjawiska generacji (zaporowy) UR [V] IS IG 10 -13 -11 -9 IR [A] GaAs Si Ge
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY Wiele nowych informacji można odczytać z charakterystyki I-U rysowanej w układzie półlogarytmicznym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY 10 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 U[V] I[A] 1 3 5 7 9 nachylenie charakterystyki wykres charakterystyki I-U diody wg równania Shockley`a
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U DIODY RZECZYWISTEJ -2 10 I[A] Charakterystyka diody „rzeczywistej” -4 10 -6 10 -8 10 -10 10 U[V] -12 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA RZECZYWISTA rezystancja szeregowa rS rezystancja upływu rU
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N Przebicie złącza p-n polega na gwałtownym wzroście prądu o kilka rzędów wartości w niewielkim zakresie zmian napięcia, rzędu kilkuset miliwoltów
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N PRZEBICIE TUNELOWE (ZENERA) LAWINOWE
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (TUNELOWE ZENERA) Pasmo przewodnictwa Pasmo walencyjne WF WV WC W W1 W2 n p x „wąskie” złącze
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE 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
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEBICIE ZŁĄCZA P-N (POWIELANIE LAWINOWE) p n Si „szerokie” złącze
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA UWZGLĘDNIAJĄCA PRZEBICIE UR UBR IR UBR – napięcie przebicia złącza
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA PRĄDOWO-NAPIĘCIOWA DIODA PROSTOWNICZA Typowy zakres pracy UF UR IF IR UBR UF = 0.7V(Si) UF = 0.3V(Ge)
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) CHARAKTERYSTYKA I-U - WPŁYW TEMPERATURY IF 25°C+ΔT 25°C 1mA UR UBR UF 0.7V 1μA 0.7V-ΔU IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) UF t UR czas przełączania IF t IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N p p n n n
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N p p n n n Nośniki mniejszościowe
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N p p n n n Nośniki mniejszościowe E
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N p p n n n E
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) PRZEŁĄCZANIE ZŁĄCZA P-N trr - całkowity czas przełączania IF t 0.1IR IR 0.9IR tr tf trr
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMATY ZASTĘPCZE
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMATY ZASTĘPCZE DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY NIELINIOWY LINIOWY STATYCZNY QASI-STATYCZNY m.cz. śr.cz. w.cz.
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMATY ZASTĘPCZE NIELINIOWE
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY ru rs I(U) rs przewodzenie ru zaporowy
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY ru rs CJ Cd rs przewodzenie Cd ru zaporowy CJ
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA Cj POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ U2 n p Q2 U1 n p Q1 polaryzacja złącza p-n w kierunku zaporowym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ U1 n p Q1 U2 n p Q2
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ ZŁĄCZOWA CJ Pojemność złączowa Cj odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza p-n w kierunku zaporowym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd n p C x koncentracja dziur Q2 U2 n p C x koncentracja dziur Q1 U1 polaryzacja złącza p-n w kierunku przewodzenia
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd n p C x Q1 U1 n p C x Q2 U2
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) POJEMNOŚĆ DYFUZYJNA Cd Pojemność dyfuzyjna Cd odgrywa istotną rolę przy polaryzacji złącza p-n w kierunku przewodzenia
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWE
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMATY ZASTĘPCZE LINIOWE IF ΔI ΔI UR ΔU ΔU UF ΔU<kT/q=25mV IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DEFINICJA REZYSTANCJI RÓŻNICZKOWEJ
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA ΔI2 ΔU I U ΔI1
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA DEFINICJA KONDUKTANCJI (REZYSTANCJI) RÓŻNICZKOWEJ
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA UF UR IF IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) REZYSTANCJA RÓŻNICZKOWA UF UR IF IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY STATYCZNY ru rs przewodzenie rr rs rr ru zaporowy rr
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) SCHEMAT ZASTĘPCZY – NIELINIOWY DYNAMICZNY ru rs CJ Cd rr rs przewodzenie Cd rr ru zaporowy CJ rr
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY” Kierunek przewodzenia model diody „idealnej” IF A K Kierunek zaporowy UR UF A K IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY” Kierunek przewodzenia model diody „praktyczny” IF A K UF - + Kierunek zaporowy UR UF A K IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL DIODY – „ODCINKAMI LINIOWY” Kierunek przewodzenia model diody „złożony” IF A K UF - + rd Kierunek zaporowy rU UF IR A K UR IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA ZENERA ANODA KATODA
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA ZENERA IF IR UF UR Typowy zakres pracy
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA ZENERA IF Zz= ΔUz/ΔIz impedancja ΔU UR UF ΔI IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA ZENERA IF IR UF UR ΔI ΔUwy Uwe1 Uwe2 Uwy ΔUwe Uwe prosta obciążenia Prosty układ stabilizacji napięcia Uwe Uwy R
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL DIODY - DIODA ZENERA IF „idealny” UR UZ UF A - + K UZ IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) MODEL DIODY - DIODA ZENERA IF „praktyczny” UR UZ UF + - A K rZ UZ IR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR n p dielektryk elektroda Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa – zmienna pojemność C1 d1
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA POJEMNOŚCIOWA - VARACTOR n p dielektryk elektroda Spolaryzowana zaporowo dioda pojemnościowa – zmienna pojemność d2 C2<C1
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA POJEMNOŚCIOWA -VARACTOR C [pF] 40 n p d 30 pojemność diody 20 10 U [V] 10 100 polaryzacja złącza w kierunku zaporowym
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) ZŁĄCZE SILNIE DOMIESZKOWANE WF W p+ Wc Wv x W Wc WF Wv p+ n+ x n+ x WF Wc Wv W
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO IR IF UR UF U1 U2 I1 I2 typowy zakres pracy -rr
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO IR IF UR UF charakterystyka I-U diody tunelowej charakterystyka I-U diody tunelowej tunelowy prąd „Zenera” tunelowy prąd „Esakiego” Prąd „dyfuzyjny”
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO x W Wc WF Wv p+ n+ 1 qUR tunelowy prąd Zenera IR IF UR UF 1
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO x W Wc WF Wv p+ n+ 2 tunelowy prąd Esakiego (niewielki) IR IF UR UF 2
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO x W Wc WF Wv p+ n+ 3 tunelowy prąd Esakiego (maksymalny) IR IF UR UF 3
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO W Wc WF Wv p+ n+ 4 tunelowy prąd Esakiego (niewielki) IR IF UR UF 4 x
Elementy Elektroniczne Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: Krzysztof.Waczynski@polsl.pl) DIODA TUNELOWA ESAKIEGO x W p+ n+ 5 prąd dyfuzyjny IR IF UR UF 5 Wc Wv WF