Ключевой режим транзистора
В зависимости от состояния р—п-переходов транзисторов различают три вида его работы:
Ø Режим отсечки, при котором оба его перехода (эмиттерный и коллекторный) будут закрыты. Ток базы в этом случае равен 0, ток коллектора — обратному току. Уравнение динамического режима будет иметь вид: С/кэ = Ек — /кбо • Дк. Произведение /кбо • Дк = О, значит, напряжение коллектор-эмиттер транзистора С/кэ будет стремиться к напряжению источника питания Ек.
Ø Режим насыщения — когда оба перехода (эмиттерный и коллекторный) открыты, в транзисторе происходит свободный переход носителей зарядов, ток базы будет максимальным, ток коллектора будет равен току коллектора насыщения. Ток базы транзистора будет максимален, а ток коллектора примерно равен току насыщения транзистора, т. е. /к *fkjz, С/кэ = Ек — /к.н • Ra. Произведение /к.н • Бн будет стремиться к значению величины напряжения источника питания Бк, значит, напряжение коллектор-эмиттер транзистора С/кэ будет стремиться к 0.
Ø Линейный режим — при котором эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт. При этом верны следующие соотношения параметров: /б.тах >/б >0, /к.н >/к >/кбо, Ек >£/кэ >£/кэ.нас. Ключевым режимом работы транзистора называется такой режим, при котором рабочая точка транзистора скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения и наоборот, минуя линейный режим.
16) Полупроводниковые интегральные схемы.
Полупроводниковые интегральные микросхемы - это интегральные микросхемы, все пассивные и активные элементы которых изготовлены в одной пластинке полупроводника (монокристалле кремния). Большую часть пластинки по толщине составляет подложка, и только в тонком приповерхностном слое находятся элементы схемы и соединения между ними, созданные методом диффузионно-планарной технологии. Такая технология позволяет создать в пластинке полупроводника (кремния) области с разным типом проводимости, а также соединения этих областей с металлическими контактами. Области с разным типом проводимости образуют переходы, выполняющие функции резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов. Кстати, в некоторых полупроводниковых интегральных микросхемах применяется светодиодная подсветка.
Тип проводимости определяется концентрацией примеси. Избыток доноров дает область с проводимостью типа п, избыток акцепторов — область с проводимостью типа р. Процесс изменения типа проводимости путем добавления примесей называется компенсацией.
Атомы примесей вводятся в полупроводник через поверхность с помощью диффузии, например путем помещения полупроводника в смесь паров с атомами примеси при достаточно высокой температуре. Возможно проведение даже тройной диффузии, при которой получают трехслойную структуру, содержащую два перехода; наиболее глубокой является первая диффузия. Ограничение областей, в которых путем диффузии примесей получают изменение типа проводимости, осуществляется с помощью слоев двуокиси кремния, предохраняющих от диффузии участки, покрытые таким слоем. Слой двуокиси кремния на пластинке создается окислением поверхности пластинки при высокой температуре. Вскрытие определенных участков (так называемых окошек) в слое окисла для проведения диффузии осуществляется растворением окисла в плавиковой кислоте. В процессе удаления слоев окисла с определенных участков поверхности пользуются фотомасками, облучаемыми ультрафиолетовыми лучами. Участки полупроводника, покрытые светочувствительной эмульсией и не засвеченные через маску (шаблон), образованную системой прозрачных и непрозрачных участков, вытравливаются. Этот процесс называется фотолитографией. Слой окисла используется также для защиты поверхности полупроводника после окончания производственного процесса от загрязнений и влияния окружающей среды. Это—пассивация поверхности.
Полупроводниковые интегральные микросхемы являются наиболее распространенным типом интегральных микросхем, обеспечивающих максимальную миниатюризацию И надежность. При массовом производстве являются наиболее дешевыми. Плотность упаковки в полупроводниковых интегральных микросхемах доходит даже до нескольких тысяч элементов и более на 1 мм2.
Степень интеграции:
§ малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,
§ средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,
§ большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,
§ сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле,
§ ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле,
§ гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.
В настоящее время название УБИС и ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Itanium, 9300 Tukwila, содержат два миллиарда транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.
17) Принцип электронного усиления. Классификация ЭУ. Типовые каскады полупроводниковых усилителей.
Принципы электронного усиления:
§ Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями
§ В большинстве усилителей кроме прямых присутствуют и обратные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики
§ Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.
§ Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.
§ Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.
Классификация: