docEE - prezentacja
download 
Reklamacja Transkrypt
EE - prezentacja
Elementy elektroniczne Seminarium Dyplomowe Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Katedra Elektroniki Kraków, 8 października 2012 Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 1. Które z poniższych stwierdzeń odnośnie cewki jest prawdziwe W obwodzie prądu stałego cewka nie gromadzi energii w polu magnetycznym Napięcie na cewce jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu w cewce W układzie pracującym impulsowo cewkę można traktować jako zwarcie W obwodzie prądu stałego cewka – zwarcie W obwodzie wielkiej częstotliwości cewka – rozwarcie Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 2. Stratność kondensatora rzeczywistego Zależy odwrotnie proporcjonalnie od R (rezystancja szeregowa) Zależy odwrotnie proporcjonalnie od R (rezystancja równoległa) Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 3. W temperaturze T = 0 K w półprzewodniku samoistnym Pasmo przewodnictwa jest nieobsadzone Tylko dziury znajdują się w paśmie przewodnictwa Wszystkie dziury i elektrony znajdują się w paśmie walencyjnym Tylko elektrony znajdują się w paśmie walencyjnym Tylko dziury znajdują się w paśmie walencyjnym Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 4. Generacja pary elektron-dziura w półprzewodniku samoistnym może zostać przyspieszona przez Jonizację zderzeniową Zwiększenie temperatury Wpływ światła Wpływ promieniowania Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 5. W półprzewodniku samoistnym stosunek liczby elektronów do dziur Zależy od temperatury Zależy od szerokości przerwy energetycznej Zależy od koncentracji domieszki Jest stały Nie zależy od temperatury Półprzewodnik samoistny – półprzewodnik którego materiał jest idealnie czysty, bez zanieczyszczeń struktury krystalicznej. Koncentracja wolnych elektronów jest równa koncentracji dziur Przyjmuje się, iż w temperaturze 0 K nie ma elektronów w paśmie przewodnictwa. W T > 0 K ma miejsce generacja par elektron-dziura, która może odbywać się pod wpływem światła, promieniowania i jonizacji zderzeniowej Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 6. W półprzewodniku domieszkowanym typu p liczba elektronów Zależy od koncentracji domieszki Zależy od temperatury Jest równa zero Wprowadzenie domieszki dającej niedobór elektronów (w stosunku do półprzewodnika samoistnego) powoduje powstanie półprzewodnika typu p, domieszka taka nazywana jest domieszką akceptorową („przyjmuje elektron”). W takim półprzewodniku powstaje dodatkowy poziom energetyczny (poziom akceptorowy) położony w obszarze pasma zabronionego niewiele nad poziomem walencyjnym lub w samym paśmie walencyjnym. Poziomy takie wiążą elektrony znajdujące się w paśmie walencyjnym (prawie zapełnionym w przypadku półprzewodników samoistnych) powodując powstanie w nim wolnych miejsc. Takie wolne miejsce nazwano dziurą elektronową. Zachowuje się ona jak swobodna cząstka o ładunku dodatnim i jest zdolna do przewodzenia prądu. Mówimy wtedy o przewodnictwie typu p. Dziury, ze względu na swoją masę efektywną, zwykle większą od masy efektywnej elektronów, mają mniejszą ruchliwość a przez to rezystywność materiałów typu p jest z reguły większa niż materiałów typu n mających ten sam poziom domieszkowania. Typowymi akceptorami dla krzemu są atomy 3 grupy układu okresowego (mniej elektronów na ostatniej powłoce), zwykle bor Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 7. Przez złącze spolaryzowane zaporowo płyną prądy Unoszenia elektronów z obszaru p do n Unoszenia dziur z obszaru n do p Zwiększa się szerokość warstwy zubożonej Występują prądy dyfuzyjne Prądy unoszenia są zależne od napięcia zaporowego W tym przypadku bariera potencjału zwiększa się, gdyż do napięcia dyfuzyjnego dodaje się napięcie zewnętrzne, zwiększa się również szerokość obszaru zubożonego. Przy takiej polaryzacji płynie tylko niewielki prąd unoszenia, zwany tutaj prądem wstecznym. Wartość prądu wstecznego praktycznie nie zależy od wartości przyłożonego napięcia, zależy natomiast od temperatury i własności materiału, ponieważ to te parametry mają wpływ na ilość nośników mniejszościowych. Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 8. Przez idealne złącze p-n, o prądzie nasycenia 1nA spolaryzowanym przewodząco napięciem 26mV w temperaturze pokojowej (300 K), płynie prąd • • • • • Isat - prąd nasycenia złącza, który zależy od konstrukcji złącza i parametrów materiałów q - ładunek elektronu = 1,6 e-19 C T - temperatura (w Kelwinach) k - stała Boltzmana =1,38e-23 J/K UT – potencjał elektrokinetyczny U T = kT/q =~26mV dla T = 300 K I = 1,7314 nA Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 9. O złączu p-n można powiedzieć, że Baza diody jest krótka, jeśli jej długość jest mniejsza niż droga dyfuzji odpowiednich nośników Wraz ze wzrostem przepływającego prądu maleje szerokość obszaru zubożonego Dla średnich prądów z dobrym przybliżeniem można przyjąć, że napięcie na złączu jest równe 0,7V Szerokość warstwy zubożonej maleje wraz ze wzrostem wartości domieszek Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 10. Rezystancja dynamiczna diody prostowniczej w kierunku przewodzenia Rośnie wraz ze wzrostem prądu Maleje wraz ze wzrostem prądu Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 11. Dla diody krzemowej spolaryzowanej w kierunku przewodzenia wyznaczono punkt pracy I D=10mA i UD=0,7V. W tym punkcie pracy Rezystancje statyczna i dynamiczna nie zależą od punktu pracy Rezystancja dynamiczna jest mniejsza niż rezystancja statyczna Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 12. W diodzie p +-n pojemność złączowa zależy od Powierzchni przekroju złącza Prądu dyfuzyjnego Nieliniowo od szerokości obszaru zubożonego Złącze pn spolaryzowane w kierunku zaporowym charakteryzuje pewna pojemność elektryczna, która (nieliniowo) zależy od szerokości obszaru zubożanego - jest to tzw. pojemność złączowa (Cj). Szerokość obszaru zubożanego zależy od przyłożonego zewnętrznego napięcia, dzięki czemu pojemność może być regulowana napięciem - jest to wykorzystywane w diodach pojemnościowych. • • • Cj0 - pojemność złączowa przy zerowym napięciu, φB - wartość bariery potencjału, n - wartość zależna od rodzaju złącza i materiału, w granicach 0,3 - 0,5. Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 13. Pojemność dyfuzyjna jest pojemnością dominującą przy Zaporowo spolaryzowanej diodzie świecącej Diodzie spolaryzowanej w kierunku przewodzenia dominuje przy polaryzacji złącza w kierunku przewodzenia, wynika z opóźnienia zmian napięcia względem zmian prądu Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 14. O złączu p-n i diodach można powiedzieć, że temperaturowy współczynnik napięcia stabilizacji jest ujemny dla diod Zenera, a dodatni dla lawinowych przebicie Zenera – złącza silnie domieszkowane i małe napięcia maksymalna moc ogranicza jej zakres pracy Imax Rezystancja termiczna diody stabilizacyjnej określa jej własności stabilizacyjne Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 15. W tranzystorze JFET z kanałem typu n zmierzono prąd ID = 8mA dla napięcia UGS = 0V, natomiast dla UGS = -3V zanotowano prąd o połowę mniejszy. Ile wynosi I DSS i UP dla tego tranzystora IDSS = 8mA UP = -10,25V Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 15. W tranzystorze JFET z kanałem typu n zmierzono prąd ID = 16mA dla napięcia UGS = 0V, natomiast dla UGS = -2V zanotowano prąd 4x mniejszy. Ile wynosi I DSS i UP dla tego tranzystora IDSS = 16mA UP = -4V Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 16. O tranzystorze złączowym można powiedzieć, że Transkonduktancja nie zależy od napięcia polaryzującego bramkę (U GS) Ze względu na nieliniowe ch-ki nie może być zastąpiony liniowym modelem dla małych sygnałów Ze względu na bardzo dużą rezystancję wejścia nadaje się do budowy wzmacniacza napięciowego Pojemność wejściowa to pojemność złączowa zaporowo spolaryzowanego złącza p-n wejściowy prąd I G to prąd nasycenia zaporowo spolaryzowanego złącza p+n Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 17. W kondensatorze MOS z półprzewodnikiem typu p W stanie zubożenia ładunek zgromadzony pod bramką zależy proporcjonalnie od koncentracji domieszki półprzewodnika p Dodatnie napięcie na bramce powoduje akumulację elektronów pod bramką Ujemne napięcie powoduje zubożenie obszaru pod bramką Wypadkowa pojemność to równoległe połączenie pojemności tlenkowej Cox i pojemności półprzewodnika Cs W zakresie silnej inwersji szerokość warstwy zubożonej nie zwiększa się Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 18. W tranzystorze MOSFET prąd drenu I D zależy Od kwadratu napięcia U DS w liniowym zakresie pracy Liniowo od napięcia U GS w liniowym zakresie pracy Od pierwiastka napięcia U GS w zakresie nasycenia Zakres nienasycenia: Zakres nasycenia: Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 19. W tranzystorze MOSFET pod wpływem wzrostu napięcia U DS w zakresie nasycenia następuje skrócenie kanału i maleje prąd drenu Gdy UGS jest nieco mniejsze od napięcia progowego nie płynie prąd drenu przy odpowiednio dużych wymiarach kanału, napięcie progowe nie zależy od wymiaru krótszy kanał – większy prąd drenu Napięcie polaryzujące podłoże U BS ma wpływ na napięcie progowe Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 20. Tranzystor MOS z kanałem n o napięciu progowym VT = 2V pracuje przy napięciu UDS = 5V i UGS1 = 3V. Ile razy wzrośnie prąd drenu, gdy napięcie na bramce wzrośnie do 4V (UGS2 = 4V) UGS > UT oraz UDS > UGS - UT zakres nasycenia ID2/ID1 = 4 Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 21. Stałoprądowy współczynnik wzmocnienia prądowego β dla tranzystora bipolarnego pracującego w konfiguracji wspólnego emitera można wyznaczyć dysponując wartościami prądów bazy i kolektora w obszarze nasycenia wartościami prądów bazy i kolektora w obszarze aktywnym Stałoprądowy współczynnik wzmocnienia prądowego możemy wyznaczyć dysponując wartościami dowolnej pary prądów (bazy, kolektora, emitera) w stanie aktywnym. Czas życia nośników mniejszościowych w bazie i czas przelotu w bazie w stanie aktywnym Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 22. Stałoprądowy współczynnik wzmocnienia prądowego β dla tranzystora bipolarnego pracującego w normalnej konfiguracji wspólnego emitera jest większy niż dla pracy inwersyjnej ponieważ obszar bazy jest silniej domieszkowany niż obszary emitera i kolektora obszar emitera jest silniej domieszkowany obszar kolektora jest średnio domieszkowany obszar bazy jest słabo domieszkowany Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 23. Tranzystor bipolarny (wzmocnienie stałoprądowe 100) pracuje w układzie WE (temp. 300K) w punkcie pracy UCE = 10V i I C = 25mA. Ile wynosi jego konduktancja wejściowa ß = I C / IB gbe = IB / UT gbe =~ 9,62 mS Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 24. W tranzystorze bipolarnym w układzie WE częstotliwość graniczna zależny od pojemności Cb'e i Cb'c Pojemność złącza BC to głównie pojemność wyjściowa na konfiguracji WB Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz 25. Prawdziwe są następujące zdania przepływ prądu bramki włącza tyrystor, a zanik prądu bramki go wyłącza Tyrystor włącza wysokie napięcie na bramce, które powoduje przepływ prądu bramki, natomiast wyłącza go zanik prądu przewodzenia Dawid Stawowiak & Raf ał Pruchniewicz
