Artikel aus dem Bereich Elektronik- und Elektrotechnik-Design

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Ingenieurschule: Einführung in die elektronische Schaltkreise Teil II

Gepostet am 16. August 2014 | Passive Komponenten

Ingenieurschule: passive Elemente

Einführung in die elektronische Schaltkreise-Teil 1 In unserer letzten Sitzung überprüften wir die gängigsten passiven Elemente in elektronischen Schaltungen eingesetzt. Diesmal schauen wir uns Halbleiter und auf einige der wichtigsten aktiven Elemente aus ihnen gemacht: Dioden, Transistoren und FETs.

Halbleiter zwischen Leitern und Isolatoren Halbleiter werden in der Mitte zwischen Leitern und Isolatoren positioniert. Es sind die Materialien, wie Silizium (Si) und Germanium (Ge), dh elektrischen Strom besser widerstehen als Metalle wie Silber und Aluminium, aber nicht so gut wie Isolatoren, wie Quarz und Keramik. Der spezifische Widerstand des Materials ist abhängig von der Dichte der freien Elektronen, die sich leicht bewegen kann, wenn eine Spannung angelegt wird. Im allgemeinen kann diese Dichte auf jeden gewünschten Wert durch Zugabe der geeigneten Verunreinigungen zu einem einheitlichen Material konstruiert werden. Dies macht es möglich, Halbleitern, die gerade das richtige Maß an Leitfähigkeit für die Zwecke zur Hand bieten zu schaffen. Halbleiter können entweder N-Typ oder P-Typ in Übereinstimmung mit der Art, Strom durch sie fließt.

Wie sind Strom bewegt sich durch eine Semiconductor

(1) N-Typ-Halbleiter 1 zeigt eine typische Struktur für ein N-Typ-Halbleiter. Diese Halbleiter besteht aus einem Siliziumkristall , der mit Atomen von Phosphor (P) dotiert ist. Ein Phosphoratom hat fünf Valenzelektronen, von denen vier zu bilden starke kovalente Bindungen mit den benachbarten Siliciumatomen, wobei die fünfte frei bleibt. Bei Raumtemperaturen, werden freie Elektronen oft ändern Orte mit Nähe gebundenen Elektronen; oder, um es anders auszudrücken, eine gegebene Elektronen manchmal gebunden werden, und manchmal frei. Das Ergebnis ist, dass es immer eine Zufuhr von freien, beweglichen Elektronen zur Verfügung, um einen Strom zu führen. Diese Art von Halbleiter heißt "N-Typ", weil es hauptsächlich nutzt seine (negativ geladene) Elektronen, die Strom führen. Inzwischen sind die Spender (Dotierungs) Atome, geben ein Elektron an diesem Prozess zu erwerben positive Ladung.

(2) P-Typ-Halbleiter 2 veranschaulicht die Struktur eines P-Typ-Halbleiter. In diesem Fall hat Siliziumkristall mit Atomen Bor (B) dotiert ist. Auch hat jedes Siliciumatom vier Valenzelektronen; aber die Bor-Atome, mit nur drei sind "defizient". Nur eine kleine Menge an kinetischer Energie benötigt wird, um ein Elektron von einem benachbarten Siliciumatom zu befreien; Dieses Elektron ist dann schnell "akzeptiert" vom Boratom. Das Siliciumatom, ist jedoch nun mit einem "Loch", das bald zieht ein Elektron aus einem nahen Siliciumatom gelassen. Im weiteren Verlauf werden die Löcher "bewegen", einen Strom. Diese Art von Halbleiter wird als "P-Typ", wie die meisten seiner Strom durch Öffnungen durchgeführt wird. Die Dotierungsatome, die ein Elektron in diesem Verfahren akzeptiert negativ geladen.

Dioden: Einbahnstraßen Halbleiterdiode besteht aus einem P-Typ-Halbleiters auf einer Seite und einer N-Typ auf der anderen. Die Träger von jeder Seite diffuse über den Mittelbereich (der PN-Übergang) und paaren, die Schaffung einer zentralen Bereich, wo keine Träger gibt. Die elektrisch geladenen Verunreinigungen in diesem Bereich bilden einen elektrischen Grenze, die weitere Verbreitung und das Pairing stoppt. Diese trägerfreien Randbereich wird als Sperrschicht. Wenn eine positive Spannung an der Klemme an der P-Typ-Ende der Diode, und eine negative Spannung an den Anschluß auf der n-Seite angelegt wird, wird diese "vorwärts" Spannungs mehreren Trägern (Löchern auf P-Typ-Seite zu schieben, Elektronen auf der n-Seite) in der Verarmungsschicht, so dass es enger, wodurch mehrere Träger, um die Grenze zu diffundieren über, paaren, und verschwinden. Währenddessen erzeugt die angelegte Spannung einen Strom, der mehrere Träger weiterhin versorgt, so daß der Strom fließt, zu halten. Wenn eine Sperrspannung angelegt wird, aber (negativ auf die P-Seite und auf der positiven N-Typ-Seite), dann wird diese Spannung Träger weg von der Mitte und in Richtung der jeweiligen Anschlüsse zu ziehen, die Verbreiterung der Verarmungsschicht, so dass die Strom Strömung blockiert. Das Ergebnis ist, daß die Diode leitet Strom in nur eine Richtung (die so genannte Vorwärtsrichtung), und die Blöcke aktuellen Bewegung in die andere Richtung (der Umkehrrichtung ). Eine Komponente, die Strom nur in einer Richtung durchläuft: eine Diode in dieser Weise verwendet wird, auch einen Gleichrichter bezeichnet.

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