Dioda detekcyjna.

Prezentacja na temat: "Dioda detekcyjna."— Zapis prezentacji:

1 Dioda detekcyjna

2 Demodulator AM Uwy Uwe

3

4 Dioda impulsowa

5 Reverse recovery time Czas odzyskania właściwości prostujących (zaworowych)

6 Fotoelementy – fotorezystor, fotodioda
Istnieją trzy rodzaje efektu fotoelektrycznego: zewnętrzne wewnętrzne fotowoltaiczne (zaworowe)

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57 Typ detektora Wzmocnienie Czas odpowiedzi [s] Temp. pracy [K]
Fotorezystor 1 – 1e6 1e-3 4, Złącze p-n 1 1e-6 300 Złącze p-i-n 1e-6 – 1e-10 Złącze Schottky’ego 1e-11 Z przebiciem lawinowym 1e2 – 1e4 1e-10 Fototranzystor bipolarny 1e2 Fototranzystor polowy 1e-2

58

59

60

61

62 Jf Uf

63

64

65

66

67

68

69

70 Vj = V + IRS I = IL − ID − IS

71 Dla małego IS, RS i dużego RSH

72

73

74

75

76 Jeszcze raz: Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Jest to emisja elektronów z powierzchni ciał stałych lub cieczy do otaczającej je przestrzeni pod wpływem ich oświetlania. Inaczej nazywane jest fotoemisją. W przypadku gazów przyjęto je nazywać fotojonizacją.

77 Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne
Jeszcze raz: Zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne Jest to wzrost przewodnictwa elektrycznego pod wpływem oświetlenia. Obserwuje się je w półprzewodnikach oraz dielektrykach. Inaczej nazywane jest fotoprzewodnictwem

78 Zjawisko fotowoltaiczne
Jeszcze raz: Zjawisko fotowoltaiczne Polega na powstawaniu siły elektromotorycznej na złączu półprzewodnika i metalu lub dwu półprzewodników różnych typów podczas absorpcji przez złącze kwantów promieniowania elektromagnetycznego (z zakresu widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni). Inaczej nazywane jest zjawiskiem zaworowym.

79 V V/R Φ I U

80 Fotodioda  tranzystor
IC UCB Φ  IE Fotodioda  tranzystor Emiter Kolektor Baza

81 E-B - kier. przewodzenia C-B - kier. zaporowy
VE < VB < VC – dla tranzystora n-p-n; VE > VB > VC – dla tranzystora p-n-p. E-B kier. przewodzenia C-B - kier. zaporowy

82 Practical Electronics for Inventors Paul Scherz McGraw-Hill 2000 New York San Francisco Washington, D.C. Auckland Bogotá Caracas Lisbon London Madrid Mexico City Milan Montreal New Delhi San Juan Singapore Sydney Tokyo Toronto

83 Practical Electronics for Inventors Paul Scherz McGraw-Hill 2000 New York San Francisco Washington, D.C. Auckland Bogotá Caracas Lisbon London Madrid Mexico City Milan Montreal New Delhi San Juan Singapore Sydney Tokyo Toronto

84 Model pasmowy t. bipolarnego bez polaryzacji.
Nośnikami ładunku w warstwach typu „n” są elektrony (n. większościowe) w pasmie przewodnictwa. Nośnikami ładunku w warstwie typu „p” są większościowe dziury w pasmie walencyjnym Bez polaryzacji żaden ładunek nie może przepłynąć między dowolnymi warstwami (oba złącza są rozdzielone obszarami zubożonymi)

85 Zastosujmy napięcie między C a B takie by zwiększyć wartość natężenia pola elektrycznego w złączu powstanie siła odpychająca nośniki od granicy złącza (grubość obszaru zubożonego zwiększy się). Złącze CB jest spolaryzowane zaporowo – prąd nie płynie

86 Dołóżmy do złącza B-E napięcie w kierunku przewodzenia
Dołóżmy do złącza B-E napięcie w kierunku przewodzenia. To spowoduje „wstrzykiwanie” elektronów z emitera do bazy (prąd dyfuzji). Ustanowi się przepływ prądu przez granice złącza E-B. Kiedy tylko elektrony znajda się w bazie zacznie na nie działać siła „wyciągajacego” pola elektrycznego powodowanego dodatnio spolaryzowanym kolektorem. W efekcie elektrony będą przepływały przez bazę i rejon kolektora, a wartość prądu kolektora będzie sterowana napięciem baza-emiter.

87

88 W złączu p-n współczynnik wstrzykiwania:
Złącze może działać jako: Emiter elektronów kiedy ND>>NA Emiter dziur kiedy NA>>ND

89 Prąd dyfuzji elektronów (wstrzykiwany z emitera do bazy)
Prąd dyfuzji elektronów (wstrzykiwany z emitera do bazy) Prąd dyfuzji dziur (wstrzykiwany z bazy do emitera) Prąd rekombinacji w obszarze bazy Prąd unoszenia dziur złącza C-B spolaryzowanego zaporowo Prąd unoszenia elektronów złącza C-B spolaryzowanego zaporowo Prąd elektronów (z emitera) „wyciągniętych” polem E kolektora Elektrony wstrzykiwane z emitera dyfundują w obszarze bazy. Pole E jest zaniedbywalnie małe (nie ma wbudowanego), tak że w większości obszaru bazy nie ma składowych unoszenia prądu. Koncentracja wstrzykniętych nośników mniejszościowych (elektronów) w bazie jest znacznie większa niż koncentracja równowagowa elektronów w bazie, ale znacznie mniejsza od koncentracji większościowych dziur. Jest to tzw. „niski poziom wstrzykiwania”. Natężenie pola E jest niezerowe jedynie w obszarach zubożonych. Prąd wstrzykiwania kolektora jest do pominięcia – polaryzacja w kierunku zaporowym. Napięcia polaryzacji są stałe – stan ustalony.

90 Wsp. transportu przez bazę
Wsp. wstrzykiwania emitera (tutaj elektronów do bazy) Wsp. wzmocnienia prądowego (zwykle w granicach 0.95 – )

91 transistor =transformer resistor = trasformator rezystancji
z warunku dopasowania: i rozumowanie obowiązuje dla prądu zmiennego, ponieważ interesuje nas wzmocnienie sygnału użytecznego, a nie punktu pracy. W związku z tym odpowiednie rezystancje we i wy będą rezystancjami dynamicznymi w punkcie pracy. ponieważ transistor =transformer resistor = trasformator rezystancji

92

93

94 UCB UBE UCE przewodzi zatkane Nie mylić prądu kolektora IC z prądem diody baza-kolektor. IB

95 Model elementarny Ebersa-Molla
można pokazać, że: i ostatecznie:

96

97

98 u1 u2 i1 i2 czwórnik Można zdefiniować cztery rodziny charakterystyk statycznych tranzystora: • wejściową: • przejściową: • wyjściową: • zwrotną:

99 Charakterystyki tranzystora w układzie OB

100 Charakterystyki tranzystora w układzie OE

101 Ograniczenia obszaru pracy tranzystora jako wzmacniacza

102 Napięcie kolektor - emiter [V] 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00
Prd kolektora [A] 5.00m 10.00m 15.00m 20.00m I B =100 µA =75 =50 =25

103 Model małosygnałowy tranzystora dla m.cz.

104

105

106

107 Charakterystyki małosygnałowe

108 Charakterystyki małosygnałowe
Dla układu OE: Tranzystor jako czwórnik aktywny

109 Konduktancja wejściowa:
Transkonduktancja zwrotna: Transkonduktancja: Konduktancja wyjściowa:

110 Parametry graniczne tranzystora Tranzystory, tak zresztą jak inne elementy elektroniczne, mają charakterystyczne dla siebie parametry graniczne, tzn. takie których przekroczenie grozi uszkodzeniem tranzystora.    Do takich właśnie parametrów należą: UEB0max - dopuszczalne napięcie wsteczne baza-emiter UCB0max - dopuszczalne napięcie wsteczne kolektor-baza UCE0max - maksymalne dopuszczalne napięcie kolektor-emiter ICmax - maksymalny prąd kolektora IBmax - maksymalny prąd bazy Pstrmax - maksymalna dopuszczalna moc strat

111 Model typu hybryd π dla konfiguracji OE

112 OE OB OC Impedancja wejściowa Zwe średnia rbe mała rbe/bF duża
OE OB OC Impedancja wejściowa Zwe średnia rbe mała rbe/bF duża rbe(1+bF) Impedancja wyjściowa bardzo duża Wzmocnienie prądowe Duże bF <1 aF=bF/(1+bF) duże bF+1 Wzmocnienie napięciowe Wzmocnienie mocy bardzo duże średnie Częstotliwości graniczne małe fb faF fb  fb >1 >1

113 Właściwości poszczególnych konfiguracji włączenia BJT
Kv = Wzmocnienie nap. Zo = Impedancja Wy Zin = Impedancja We Ai = Wzmocnienie prąd. Kp = Wzmocnienie mocy OB OE OC Właściwości poszczególnych konfiguracji włączenia BJT