Drift – gibanje slobodnih nosilaca naboja pod djelovanjem električnog polja

Driftna struja teče ako je poluvodič pod utjecajem električnog polja.

Driftna struja elektrona

Driftna struja šupljina

Ukupna struja drifta:

Einsteinova relacija:

= UT - naponski ekvivalent

struje

FFqnvqnJ nndnFn

FFpqvpqJ ppdpFp

FσFμpnμqJJJpnFpFn

q

kTD

q

kTD

p

p

n

n

;

Pokretljivost - složena funkcija: temperature, koncentracije primjesa i jakosti električnog polja [ =

(T, N, F)], a dodatno ovisi i o mehanizmu raspršenja elektrona (šupljina).

Ovisnost pokretljivosti o temperaturi i koncentraciji primjesa ( T, N )

Ovisnost pokretljivosti o jakosti električnog polja F.

Difuzija – Gibanje nosioca naboja s mjesta više koncentracije na mjesto niže koncentracije nosilaca

naboja. Ako u poluvodiču postoji neravnotežna koncentracija nosilaca naboja javlja se i druga

komponenta struje - difuzijska struja.

Gustoća difuzijske struje J [A/cm2] =

umnožak ukupnog broja elektrona koji sudjeluju u difuziji (nDIF) i jediničnog naboja (–q).

Gustoća difuzijske struje elektrona:

Gustoća difuzijske struje šupljina:

Dijagram kretanja nosilaca naboja:

PN dioda

Poluvodičke diode ilustriraju primjenu mnogih svojstava PN-spoja i spoja metal-poluvodič:

• "osnovna svojstva” - ispravljanje i sklopni režim

• "sekundarna svojstva" - naponska referenca, ovisnost kapaciteta o naponu, ovisnost

otpora o struji, negativni otpor

nDqnDqJ nnDn gradgrad

pDqpDqJ ppDp gradgrad

Temperaturna karakteristika diode u propusnom području:

Vrste dioda i simboli:

Ispravljačke spojne diode (ispravljanje signala)

Prekidačke spojne diode (brzi rad u sklopnom režimu)

Diode s površinskom barijerom- Schottkyjeva diode (brze prekidačke diode)

Varaktori - kapacitivne diode (naponski promjenjivi kapacitet)

PIN diode (mali otpor propusne polarizacije, mali barijerni kapacitet neovisan o naponu)

Naponske referentne diode - Zener diode (izvor konstantnog napona)

Tunelske - Esaki diode (brzi rad u sklopnom režimu, negativan otpor u propusnom dijelu

karakteristike)

Mehanizmi proboja:

Lavinska multiplikacija – induciraju se nosioci naboja zbog sudaranja s kristalnom rešetkom pri

visokom naponu proboja

Tunelski efekt – dolazi do prijelaza nosioca naboja kroz osiromašeno područje zbog niskog naboja

BJT – u radu sudjeluju oba nosioca naboja, sastoji se od 2 PN spoja, upravljan je strujom baze, ima

3 elektrode: emiter, baza, kolektor

Simboli:

Više se koristi NPN tranzistor jer su elektroni pokretljiviji od šupljina 2-3 puta

Strujno naponske karakteristike za pojedine spojeve:

Ulazna karakteristika SZB:

Izlazna karakteristika SZB:

Načini spajanja tranzistora:

Područja rada BJT:

Istosmjerni faktor strujnog pojačanja u SZB:

Uvijek <1! Znači SZB nema strujnog pojačanja!

Istosmjerni faktor strujnog pojačanja u SZE:

E

CBC

I

II 0

0

0

00 )1(

CBB

CBC

CBECEEC

II

II

IIIII

h-parametri su koeficijenti proporcionalnosti između diferencijala struja i napona

Ulazni dinamički otpor:

Faktor povratnog djelovanja:

Faktor strujnog pojačanja:

Izlazna dinamička vodljivost:

0/konst. UL

UL

IIZL

ZLuU

ii

uh

0/konst. IZL

UL

UL

ULiI

ru

uh

0/konst. UL

IZL

IIZL

ZLuU

fi

ih

0/konst. IZL

IZL

UL

ULiI

ou

ih

JFET – otpornici u volumenu ili na površinskom slovju poluvodiča čiji otpor određuje vanjsko

električno polje. Struju vode smao većinski nosioci naboja, radom se upravlja naponom te ima 3

elektrode: upravljačku (G), odvod (D), dovod (S). Načelo rada: Koristi se širina naponski promjenjivog

osiromašenog područja za upravljanje presjeka vodljivog kanala. Napon nepropusne polarizacije

između P+ područja i N kanala uzrokuje prodiranje osiromašenog područja u N područje i na taj način

smanjuje širinu N kanala.

Tehnološki presjek JFET-a

Dinamički parametri:

Izlazna dinamičke vodljivost ( Izlazna karakteristika ):

Faktor strmine ( Prijenosna karakteristika ) :

MOSFET – tranzistori s efektom polja s izoliranom upravljačkom elektrodom. Može biti obogaćeni (

ne vodi pri Ugs =0V ) i osiromašeni ( vodi pri Ugs = 0V ), upravljan je naponom i ima 4 elektrode:

upravljačku (G), odvod (D), dovod (S) i podloga (B). Načelo rada: Na lagano dopiranoj podlozi B od

materijala P tipa postupkom difuzije stvoreni su N+ slojevi uvoda S i odvoda D. Između njih se na

površini stvara N kanal. Taj se kanal inducira djelovanjem napona na upravljačkoj elektrodi G.

konst

GSUDS

Dd

u

ig

konst

DSUGS

D

mu

ig

Tehnološki presjek MOSFET-a:

Nadomjesni spoj na visokim frekvencijama

Dinamički parametri:

Izlazna dinamička vodljivost gd - predstavljena nagibom izlaznih karakteristika.

Diodni tiristor: Vodi samo u jednom smjeru, ima 2 priključa, tzc. Shocklyeva dioda. Pri niskom

pozitivnom naponu između A i K prvo i treće osiromašeno područje (db1 i db3) su prpusno

polarizirani, a srednje (db2) nepropusno. Budući da je to područje najvećeg otpora sav vanjski napon

pojavljuje se na njemu. Porastom vanjskog napona Uak do iznosa Upmo dolazi do prebacivanja

tiristora iz stanaj blokade u stanje vođenja.

Triodni tiristor: Vodi samo u jednom smjeru, ima 3 elektrode (A,K,G). Kroz upravljačku elektrodu G

se ubacuje upravljačka struja tako da se dovede strujni impuls s kojim se injektiraju slobodni

nosioci naboja. Posljedica toga je ta da je napon proboja niži, što je struja Ig viša.

DIAC ( dvosmjerni diodni tiristor )– djeluje simetrično kod propusne i nepropusne polarizacije. Ako

je vanjski napon pozitivan, osiromašeno područje db1 je propusno, a db2 je nepropusno

polarizirano. Db3 i db4 su kratko spojeni metalnim kontaktima. Kada vanjski napon dosegne napon

proboja db2 područja kroz P2 proteče lateralna struja prema A2. Ta struja uzrokuje pad napona na

P2 zbog čega se propusno polarizira db3 što uzrokuje injekciju elektrona i prebacivanje DIAC-a u

stanje vođenja.

Da bi triac (dvosmjerni triodni tiristor ) proveo nije važan smjer upravljačke struje.