DASAR ELEKTRONIKA PAPER BAB I

Oleh: I Made Adi Sutrisno Tander Risard Lowongan Gusti Putu Santika Putra (0904405003) (0904405030) (0904405031)

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana 2010

BAB 1 DIODA SEMIKONDUKTOR1.1 PENGENALANSekarang sekitar 50 tahun sejak transistor pertama diperkenalkan pada tanggal 23 Desember 1947. Bagi kita yang mengalami perubahan dari tabung kaca amplop ke solidstate era, masih tampak seperti beberapa tahun yang lalu. Edisi pertama dari teks ini berisi cakupan berat tabung, dengan edisi selanjutnya melibatkan penting keputusan berapa cakupan harus didedikasikan untuk tabung dan berapa banyak untuk semikonduktor perangkat. Ini tampaknya tidak lagi berlaku lagi tabung sama sekali atau untuk membandingkan keuntungan dari salah satu dari yang lain-kita tegas pada era solid-state. Hambatan yang mengakibatkan meninggalkan kita untuk bertanya-tanya tentang batas-batasnya. Lengkap sistem sekarang muncul di wafer ribuan kali lebih kecil dari elemen tunggal jaringan sebelumnya. Desain baru dan sistem permukaan mingguan. Insinyur itu menjadi lebih dan lebih terbatas dalam pengetahuan nya tentang berbagai kemajuan- cukup sulit hanya untuk tetap mengikuti perubahan dalam satu area penelitian atau pembangunan. Kami juga telah mencapai titik di mana tujuan utama wadah hanya untuk menyediakan beberapa cara penanganan perangkat atau sistem dan untuk memberikan mekanisme untuk lampiran sisa jaringan. Miniaturisasi tampaknya dibatasi oleh tiga faktor (masing-masing yang akan dibahas dalam teks ini): kualitas bahan semikonduktor itu sendiri, teknik desain jaringan, dan batas dari manufaktur dan peralatan pengolahan.

1.2 DIODA IDEALPerangkat elektronik pertama yang akan diperkenalkan disebut dioda. Ini adalah sederhana semikonduktor perangkat tetapi memainkan peran yang sangat vital dalam sistem elektronik, memiliki karakteristik yang erat cocok dengan sebuah switch sederhana. Ini akan muncul dalam berbagai aplikasi, memanjang dari yang sederhana hingga yang sangat kompleks. Selain rincian konstruksi dan karakteristik, data sangat penting dan grafik dapat ditemukan pada lembar spesifikasi juga akan ditutup untuk memastikan pemahaman tentang terminologi bekerja dan untuk menunjukkan kekayaan informasi yang biasanya tersedia dari produsen.

Istilah yang ideal akan sering digunakan dalam teks ini sebagai perangkat baru diperkenalkan. Hal ini mengacu pada setiap perangkat atau sistem yang memiliki karakteristik yang ideal-sempurna dalam segala hal. Ini memberikan dasar untuk perbandingan, dan mengungkapkan mana perbaikan masih bisa dibuat. Diode ideal adalah perangkat dua-terminal yang memiliki simbol dan karakteristik ditunjukkan dalam Gambar. 1.1a dan b, masing-masing. 1 Gambar 1.1 Ideal dioda: (a) simbol; (b) karakteristik. 2 Bab 1 Dioda Semikonduktor p n Idealnya, dioda akan melakukan lancar pada arah yang ditetapkan oleh panah di simbol dan bertindak seperti sebuah sirkuit terbuka untuk setiap upaya untuk membangun saat ini berlawanan arah. Pada intinya: Karakteristik dari suatu dioda ideal adalah dari saklar yang dapat melakukan saat ini hanya satu arah. Dalam deskripsi elemen untuk mengikuti, penting bahwa berbagai surat simbol, polaritas tegangan dan arah arus didefinisikan. Jika polaritas tegangan yang digunakan adalah sesuai dengan yang ditunjukkan pada Gambar. 1.1a, porsi karakteristik dipertimbangkan dalam Gambar. 1.1B adalah di sebelah kanan sumbu vertikal. Jika sebaliknya tegangan diterapkan, karakteristik ke kiri yang bersangkutan. Jika arus melalui dioda memiliki arah yang ditunjukkan pada Gambar. 1.1a, bagian dari karakteristik dipertimbangkan di atas sumbu horisontal, sedangkan pembalikan arah akan membutuhkan penggunaan karakteristik di bawah sumbu. Bagi sebagian besar karakteristik perangkat yang muncul dalam buku ini, ordinat (atau "y" sumbu) akan sumbu saat ini, sedangkan absis (atau "x" sumbu) akan sumbu tegangan. Salah satu parameter penting untuk dioda adalah hambatan pada titik atau wilayah operasi. Jika kita menganggap wilayah konduksi ditentukan oleh arah ID dan polaritas VD pada Gambar. 1.1a (kuadran kanan atas Gambar 1.1B.), Kita akan menemukan bahwa nilai resistansi depan, RF, seperti ditetapkan oleh hukum Ohm adalah:

dimana VF adalah tegangan maju dioda dan If adalah maju saat ini melalui dioda. Dioda ideal, karena itu, adalah sebuah rangkaian pendek untuk wilayah konduksi. Pertimbangkan daerah negatif diterapkan (kuadran ketiga) potensi Gambar. 1.1b,

dimana VR adalah tegangan reverse dioda dan IR reverse saat ini dalam dioda. Dioda ideal, karena itu, adalah sirkuit terbuka di wilayah nonconduction. Pada review, berlaku kondisi digambarkan dalam Gambar. 1.2.

Secara umum, relatif sederhana untuk menentukan apakah dioda adalah di wilayah konduksi atau nonconduction hanya dengan mencatat arah dari ID saat ini didirikan oleh tegangan yang diberikan. Untuk aliran konvensional (berlawanan dengan aliran elektron), jika dioda resultan saat ini memiliki arah yang sama seperti panah dari dioda simbol, dioda beroperasi di daerah yang melakukan seperti digambarkan dalam Gambar. 1.3a. Jika 3 p n arus yang dihasilkan memiliki arah yang berlawanan, seperti ditunjukkan pada Gambar.1.3b, open circuit yang setara adalah tepat.

1.3 MATERI SEMIKONDUKTORSemikonduktor label sendiri memberikan petunjuk untuk karakteristiknya. Awalan semiis biasanya diterapkan pada berbagai tingkat di tengah-tengah antara dua batas. Istilah konduktor diterapkan pada setiap bahan yang akan mendukung dermawan aliran biaya ketika sumber tegangan besarnya terbatas ini diterapkan di yang terminal. isolator adalah suatu bahan yang menawarkan tingkat yang sangat rendah konduktivitas bawah tekanan dari sumber tegangan yang diberikan. semikonduktor A, oleh karena itu,

merupakan bahan yang memiliki tingkat konduktivitas suatu tempat antara ekstrem dari isolator dan konduktor. Berbanding terbalik dengan konduktivitas material adalah perlawanan terhadap aliran biaya, atau arus. Artinya, semakin tinggi tingkat konduktivitas, semakin rendah resistensi tingkat. Dalam tabel, resistivitas istilah (, rho huruf Yunani) sering digunakan ketika membandingkan tingkat ketahanan bahan. Dalam satuan metrik, resistivitas material adalah diukur dalam-cm atau-m. Satuan-cm berasal dari substitusi unit untuk setiap kuantitas Gambar. 1.4 ke dalam persamaan berikut (berasal dari resistansi dasar persamaan R=p l /A):

Bahkan, jika daerah Gambar. 1.4 adalah 1 cm2 dan panjang 1 cm, maka besarnya perlawanan dari kubus pada Gambar. 1,4 adalah sama dengan besarnya resistivitas dari materi seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

1.4 TINGKAT ENERGIDalam struktur atom terisolasi ada tingkat energi diskrit (individu) yang terkait dengan masing-masing elektron mengorbit, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.8a. Setiap bahan, pada kenyataannya, telah perusahaan memiliki tingkat energi set diperbolehkan untuk elektron dalam struktur atom. Elektron yang lebih jauh dari nukleus, semakin tinggi energi negara, dan setiap elektron yang telah meninggalkan atom induknya memiliki keadaan energi yang lebih tinggi daripada setiap elektron dalam struktur atom.

Antara tingkat energi diskrit kesenjangan di mana tidak ada elektron dalam terisolasi struktur atom bisa muncul. Sebagai atom dari material dibawa lebih dekat bersama untuk membentuk struktur kisi kristal, ada interaksi antara atom yang akan menghasilkan dalam elektron dalam orbit tertentu satu atom memiliki energi yang sedikit berbeda tingkat dari elektron di orbit yang sama dari sebuah atom yang berdampingan. Hasil akhirnya adalah ekspansi dari tingkat energi diskrit negara-negara yang mungkin untuk elektron valensi untuk bahwa band-band seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.8b. Perhatikan bahwa ada tingkat batas dan maksimum keadaan energi di mana setiap elektron dalam kisi atom dapat menemukan sendiri, dan ada tetap menjadi wilayah terlarang antara pita valensi dan tingkat ionisasi. Mengingat kembali ionisasi itu adalah mekanisme dimana elektron bisa menyerap energi yang cukup untuk melepaskan diri dari struktur atom dan masukkan pita konduksi. Anda akan mencatat bahwa energi yang berhubungan dengan elektron masing-masing diukur dalam elektron volt (eV). satuan ukuran yang sesuai, karena

1.5 BAHAN EKSTRINSIK JENIS n DAN pKarakteristik bahan semikonduktor bisa diubah secara signifikan oleh penambahan atom pengotor tertentu ke dalam bahan semikonduktor yang relatif murni. Ini kotoran, meskipun mungkin hanya menambah 1 bagian dalam 10 juta, dapat mengubah band struktur cukup untuk benar-benar mengubah sifat listrik materi. Bahan semikonduktor yang telah mengalami proses doping disebut bahan ekstrinsik. Ada dua bahan ekstrinsik penting beragam untuk semikonduktor perangkat fabrikasi: n-jenis dan tipe-p. Masing-masing akan dijelaskan secara rinci di paragraf berikut.

Bahan tipe-n Baik n-dan bahan tipe-p dibentuk dengan menambahkan jumlah yang telah ditetapkan atom pengotor ke pangkalan germanium atau silikon. N-type diciptakan dengan memperkenalkan unsur-unsur pengotor yang memiliki lima elektron valensi (pentavalent), seperti antimon, arsen, dan fosfor. Pengaruh unsur-unsur pengotor tersebut ditunjukkan dalam gambar. 1.9 (menggunakan antimon sebagai pengotor dalam basis silikon).Perhatikan bahwa empat kovalen obligasi masih ada. Ada, bagaimanapun, elektron kelima tambahan karena kenajisan atom, yang unassociated dengan ikatan kovalen tertentu. Ini sisa elektron, terikat longgar (antimony) atom induknya, relatif bebas untuk bergerak di dalam material tipe-n yang baru dibentuk. Karena atom pengotor

dimasukkan telah menyumbangkan elektron yang relatif "bebas" untuk struktur: kotoran disebarkan dengan lima elektron valensi disebut atom donor. Adalah penting untuk menyadari bahwa meskipun sejumlah besar "bebas" carrier memiliki telah ditetapkan dalam material tipe-n, masih elektrik netral sejak idealnya jumlah proton dalam inti bermuatan positif masih sama dengan jumlah "Bebas" dan bermuatan negatif mengorbit elektron dalam struktur. Dampak dari proses doping pada konduktivitas relatif terbaik dapat digambarkan melalui penggunaan diagram energi-band dari Gambar. 1.10. Perhatikan bahwa energi diskrit tingkat (disebut tingkat donor) muncul pada pita terlarang dengan Eg signifikan kurang dari itu dari bahan intrinsik. Mereka "bebas" karena kenajisan ditambahkan electron duduk di tingkat energi dan memiliki lebih sedikit kesulitan menyerap ukuran yang cukup energi termal untuk pindah ke pita konduksi pada suhu kamar. Hasil adalah bahwa pada suhu kamar, ada sejumlah besar pembawa (elektron) di konduksi tingkat dan konduktivitas bahan meningkat secara signifikan. Di kamar temperatur pada bahan Si intrinsik ada sekitar satu elektron bebas untuk setiap 1012 atom (1 sampai 109 untuk Ge). Jika tingkat dosis kami 1 dalam 10 juta (107), rasio (1012/107 105?) Akan menunjukkan bahwa konsentrasi pembawa telah meningkat dengan rasio 100.000? 1.

Bahan tipe-p Bahan tipe-p dibentuk oleh doping suatu germanium murni atau kristal silikon dengan atom pengotor memiliki tiga elektron valensi. Elemen yang paling sering digunakan untuk tujuan ini adalah boron, galium, dan indium. Pengaruh satu dari unsur-unsur, boron, di atas dasar silikon ditunjukkan pada Gambar. 1.11.

Elektron Versus Lubang Arus Pengaruh lubang pada konduksi ditunjukkan pada Gambar. 1,12. Jika elektron valensi memperoleh energi kinetik yang cukup untuk memutus ikatan kovalen dan mengisi kekosongan yang diciptakan oleh sebuah lubang, kemudian lowongan, atau lubang, akan dibuat dalam ikatan kovalen yang dirilis elektron. Ada, karena itu, transfer lubang ke kiri dan elektron ke benar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1,12. arah yang akan digunakan dalam teks ini adalah bahwa dari konvensional aliran, yang ditunjukkan oleh arah aliran lubang.

Mayoritas dan Minoritas Carriers Dalam keadaan intrinsik, jumlah elektron bebas di Ge atau Si adalah karena hanya beberapa orang elektron pada pita valensi yang telah memperoleh energi yang cukup dari termal atau sumber cahaya untuk memecahkan ikatan kovalen atau ke beberapa kotoran yang tidak dapat dihapus. Kekosongan yang tertinggal dalam struktur ikatan kovalen mewakili kita yang sangat persediaan terbatas lubang. Dalam material tipe-n, jumlah lubang tidak berubah secara signifikan dari tingkat intrinsik. Hasil bersih, karena itu,

adalah bahwa jumlah elektron jauh melebihi jumlah lubang. Untuk alasan ini: Dalam bahan tipe-n (Gambar 1.13a) elektron disebut pembawa mayoritas dan lubang pembawa minoritas. Untuk material tipe-p jumlah lubang jauh melampaui jumlah elektron, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.13b. Oleh karena itu: Dalam bahan tipe-p lubang adalah pembawa mayoritas dan elektron adalah pembawa minoritas. Ketika elektron kelima dari atom donor meninggalkan atom induknya, atom sisa memperoleh muatan positif bersih: maka tanda positif dalam representasi donor-ion. Untuk alasan yang sama, tanda negatif muncul di ion akseptor. Bahan n-dan tipe-p merupakan blok bangunan dasar dari semikonduktor perangkat. Kita akan menemukan di bagian berikutnya bahwa "bergabung" dari bahan tipe-n tunggal dengan bahan tipe-p akan menghasilkan elemen semikonduktor yang sangat penting dalam sistem elektronik.

1.6 DIODA SEMIKONDUKTORDalam Pasal 1.5 baik n-dan bahan tipe-p diperkenalkan. semikonduktor ini dioda dibentuk dengan hanya membawa bahan-bahan ini bersama-sama (dibangun dari sama base "Ge atau Si), seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,14, menggunakan teknik yang akan dijelaskan dalam Bab 20. Pada instan kedua bahan tersebut joined elektron dan lubang dalam daerah persimpangan akan menggabungkan, mengakibatkan kurangnya operator di wilayah dekat persimpangan. Daerah ini ion positif dan negatif menemukan disebut daerah deplesi karena menipisnya operator di wilayah ini. Karena diode adalah perangkat dua-terminal, penerapan tegangan yang daun terminal tiga kemungkinan: tidak bias (VD 0 V), bias maju (VD 0 V), dan reverse bias (VD 0 V). Setiap suatu kondisi yang akan menghasilkan respon yang jelas pengguna harus memahami jika perangkat diterapkan secara efektif.

Di bawah ada bias-(tidak ada tegangan yang diberikan) kondisi, setiap pembawa minoritas (lubang) di n-jenis bahan yang menemukan diri mereka di wilayah penipisan akan melewati langsung ke bahan tipe-p. Semakin dekat pembawa minoritas adalah untuk junction, semakin besar daya tarik untuk lapisan ion negatif dan kurang oposisi ion positif di wilayah menipisnya bahan tipe-n. Untuk tujuan diskusi masa depan kita harus mengasumsikan bahwa semua operator minoritas bahan tipe-n yang menemukan diri mereka sendiri di daerah penipisan karena gerakan acak mereka akan lulus langsung ke p-jenis material. diskusi serupa dapat diterapkan pada pembawa minoritas (elektron) bahan tipe-p. Aliran pembawa telah ditunjukkan dalam Gambar. 1,14 untuk minoritas pembawa materi masing-masing. Mayoritas pembawa (elektron) dari bahan tipe-n harus mengatasi menarik kekuatan lapisan ion positif dalam material tipe-n dan perisai ion negatif dalam material tipe-p untuk bermigrasi ke daerah di luar daerah deplesi bahan tipe-p. Namun, jumlah pembawa mayoritas adalah begitu besar dalam bahan tipe-n yang ada akan selalu sejumlah kecil pembawa mayoritas dengan energi kinetik yang cukup untuk melewati daerah penipisan ke bahan tipe-p. Sekali lagi, jenis diskusi yang sama dapat diterapkan pada pembawa mayoritas (lubang) bahan tipe-p. Arus yang dihasilkan karena mayoritas operator juga ditampilkan pada Gambar. 1.14. Pemeriksaan dekat Gambar. 1,14 akan mengungkapkan bahwa relatif besarnya dari arus vektor sedemikian rupa sehingga aliran bersih dalam arah baik adalah nol.Pembatalan ini vektor telah ditandai dengan garis silang. Panjang vektor yang merupakan lubang aliran sudah ditarik lebih lama dari itu untuk aliran elektron untuk menunjukkan bahwa besarnya masingmasing tidak perlu sama untuk pembatalan dan bahwa tingkat doping untuk setiap material dapat menyebabkan aliran pembawa yang tidak sama dari lubang dan elektron. Secara ringkas, Oleh karena itu: Dengan tidak adanya tegangan bias diterapkan, aliran bersih biaya dalam salah satu arah dioda semikonduktor adalah nol.

Reverse-Bias Kondisi (VD = 0 V) Jika potensi eksternal V volt diterapkan di persimpangan pn sedemikian rupa sehingga positif terminal terhubung ke bahan tipe-n dan terminal negatif dihubungkan dengan bahan tipe-p seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,16, jumlah ditemukan positif ion di wilayah menipisnya bahan tipe-n akan meningkat karena besar jumlah "bebas" elektron tertarik ke potensi positif dari tegangan yang diterapkan. Untuk alasan yang sama, jumlah ion negatif yang ditemukan akan meningkat dalam tipe-p material. Efek bersih, oleh karena itu, adalah pelebaran daerah deplesi. pelebaran ini daerah deplesi akan membentuk penghalang terlalu besar untuk operator mayoritas untuk mengatasi, efektif mengurangi aliran pembawa mayoritas untuk nol seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.16.

Forward-Bias Kondisi (VD 0 V) A forward-bias atau "pada" kondisi dibentuk dengan menerapkan potensi positif bahan tipe-p dan potensi negatif terhadap bahan tipe-n seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,18. Untuk referensi di masa mendatang, oleh karena itu: Sebuah dioda semikonduktor adalah maju-bias ketika p asosiasi-jenis dan positif dan n-jenis dan negatif telah dibentuk.

Daerah Zener Meskipun skala Gambar. 1,19 dalam puluhan volt di wilayah negatif, ada titik di mana penerapan terlalu negatif tegangan akan mengakibatkan perubahan yang tajam.

dalam karakteristik, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,22. Arus meningkat pada tingkat yang sangat cepat dalam arah berlawanan dengan yang daerah tegangan positif. Potensi reverse-bias yang menghasilkan perubahan dramatis dalam karakteristik disebut potensi Zener dan diberi simbol VZ. Ketika tegangan dioda meningkat di wilayah reverse-bias, kecepatan dari operator minoritas bertanggung jawab atas saturasi balik saat ini Apakah juga akan meningkat. Akhirnya, kecepatan dan terkait energi kinetik (WK? 12? mv2)? Akan cukup mampu untuk melepaskan pembawa tambahan melalui tabrakan dengan dinyatakan stabil atom struktur. Artinya, proses ionisasi akan mengakibatkan dimana elektron valensi menyerap energi yang cukup untuk meninggalkan atom induk. Ini pembawa tambahan kemudian dapat membantu Proses ionisasi ke titik di mana arus longsoran tinggi didirikan dan avalanche breakdown wilayah ditentukan. Daerah longsoran salju (VZ) dapat dibawa lebih dekat dengan sumbu vertikal dengan meningkatkan doping tingkatan dalam bahan p-dan n-type. Namun, karena VZ menurun hingga sangat rendah tingkat, seperti? 5 V, mekanisme lain, yang disebut breakdown

Zener, akan berkontribusi perubahan tajam dalam karakteristik. Hal ini terjadi karena ada medan listrik yang kuat di daerah persimpangan yang dapat mengganggu kekuatan ikatan dalam atom dan "Menghasilkan" carrier. Meskipun mekanisme kerusakan Zener adalah kontributor yang signifikan hanya pada tingkat lebih rendah dari VZ, perubahan tajam dalam karakteristik di tingkat apapun disebut daerah dan dioda Zener mempekerjakan bagian ini unik karakteristik dari p-n junction disebut dioda Zener. Mereka dijelaskan secara rinci dalam Bagian 1.14. Wilayah Zener dari dioda semikonduktor yang dijelaskan harus dihindari jika respons suatu sistem tidak harus benar-benar diubah oleh perubahan tajam dalam karakteristik di wilayah ini reverse-tegangan. Potensi reversebias maksimum yang dapat diterapkan sebelum memasuki Zener daerah disebut tegangan terbalik puncak (disebut hanya sebagai PIV rating) atau tegangan reverse puncak (dilambangkan dengan rating PRV). Jika suatu aplikasi memerlukan PIV rating lebih besar dari satu unit, nomor dari dioda karakteristik yang sama dapat dihubungkan secara seri. Dioda adalah juga dihubungkan secara paralel untuk meningkatkan kapasitas pembawa arus. Silicon versus Germanium dioda Silicon memiliki, secara umum, PIV lebih tinggi dan nilai sekarang dan temperatur yang lebih luas berkisar dari dioda germanium. peringkat PIV untuk silikon dapat di lingkungan 1000 V, sedangkan nilai maksimum untuk germanium lebih dekat dengan 400 V. Silicon dapat digunakan untuk aplikasi di mana suhu akan naik menjadi sekitar 200 C (400 F), sedangkan germanium memiliki rating maksimum jauh lebih rendah (100 C). Efek Suhu Suhu dapat memiliki efek ditandai pada karakteristik dari semikonduktor silikon dioda seperti yang disaksikan oleh dioda silikon khas pada Gambar. 1,24. Telah ditemukan eksperimental bahwa: Saturasi balik saat ini Apakah hanya akan sekitar dua kali lipat besarnya untuk setiap kenaikan 10 C pada suhu.

1.7 TINGKAT RESISTANSI Sebagai titik operasi dari dioda bergerak dari satu daerah ke daerah lain perlawanan dioda juga akan berubah karena bentuk nonlinier dari kurva karakteristik. Ini akan ditunjukkan dalam beberapa paragraf berikutnya yang jenis tegangan yang diberikan atau sinyal akan menentukan tingkat ketahanannya. Tiga tingkat yang berbeda akan diperkenalkan di bagian ini yang akan muncul lagi saat kami memeriksa perangkat lain. Oleh karena itu penting bahwa tekad mereka dipahami dengan jelas. DC atau Resistansi Statis Penerapan tegangan DC untuk rangkaian yang mengandung dioda semikonduktor akan menghasilkan dalam sebuah titik operasi pada kurva karakteristik yang tidak akan berubah dengan waktu. Perlawanan dari diode pada titik operasi dapat ditemukan hanya dengan mencari tingkat yang sesuai VD dan ID seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1,25 dan menerapkan berikut persamaan:

Gambar 1.25Menentukan resistansi dc dioda di sebuah titik operasi tertentu.

Tingkat resistansi DC di lutut dan di bawah ini akan lebih besar dari

tingkat

ketahanannya diperoleh untuk bagian naik vertikal karakteristik. Tingkat resistensi di wilayah reverse bias alami akan cukup tinggi. Karena biasanya ohmmeter menggunakan sumber yang relatif konstan-sumber arus, resistansi akan ditentukan pada tingkat arus awal (biasanya, sedikit milliamperes).

AC atau Resistansi Dinamis Tahanan DC dari dioda adalah independen dari bentuk karakteristik di wilayah sekitar point of interest. Jika bukan sinusoidal input DC diterapkan, situasi akan berubah sepenuhnya. Masukan bervariasi akan memindahkan titik operasi sesaat atas dan ke bawah sebuah wilayah karakteristik dan dengan demikian mendefinisikan perubahan tertentu dalam arus dan tegangan seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,27. Dengan tidak adanya sinyal yang berbeda-beda diterapkan, titik operasi akan menjadi Q-titik muncul pada gambar. 1,27 ditentukan oleh tingkat dc diterapkan.Penunjukan Q-point adalah berasal dari kata diam, yang berarti "masih atau sebangun.

Gambar 1.27 Menentukan Resistansi Dinamis atau AC

Sebuah garis lurus ditarik bersinggungan dengan kurva melalui titik-Q seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,28 akan menentukan perubahan tertentu dalam tegangan dan arus yang dapat digunakan untuk menentukan perlawanan ac atau dinamis untuk wilayah karakteristik dioda. Upaya harus dilakukan untuk menjaga perubahan pada tegangan dan arus sekecil mungkin dan jarak yang sama untuk kedua sisi titik-Q. Dalam bentuk persamaan, dimana menandakan perubahan terbatas dalam kuantitas.

Semakin curam lerengnya, semakin kurang nilai Vd untuk perubahan yang sama di Id dan resistansinya berkurang. Resistansi AC di wilayah vertikal-munculnya karakteristik adalah

Oleh karena itu sangat kecil, sedangkan perlawanan AC jauh lebih tinggi pada level saat ini rendah.

Rata Rata Resistansi AC Jika sinyal input cukup besar untuk menghasilkan ayunan yang luas seperti ditunjukkan dalam Gambar. 1,30, perlawanan yang terkait dengan perangkat untuk wilayah ini disebut rata-rata resistansi AC. Hambatan AC rata-rata, per definisi, perlawanan ditentukan oleh garis lurus yang ditarik antara dua simpang yang ditetapkan oleh maksimum dan minimum nilai tegangan input. Dalam bentuk persamaan (catatan Gambar. 1,30),

Resistansi ditentukan oleh garis lurus yang ditarik antara dua simpang yang ditetapkan oleh maksimum dan minimum nilai tegangan input. Dalam bentuk persamaan (catatan Gambar.1,30)

Tabel Ringkasan Tabel 1.2 dikembangkan untuk memperkuat kesimpulan penting dari beberapa halaman terakhir dan untuk menekankan perbedaan antara tingkat berbagai hambatan. Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, isi bagian ini adalah dasar untuk sejumlah perhitungan resistansi yang akan dilakukan dalam bagian berikutnya dan bab.

1.8 DIODA EKUIVALEN SIRKUITRangkaian ekivalen merupakan kombinasi dari unsur-unsur benar dipilih untuk terbaik mewakili karakteristik terminal yang sebenarnya dari sebuah sistem, perangkat, atau seperti dalam daerah operasi tertentu. Dengan kata lain, setelah rangkaian ekivalen

didefinisikan, simbol perangkat dapat dihapus dari skema dan rangkaian ekivalen dimasukkan di tempatnya tanpa sangat mempengaruhi perilaku nyata dari sistem. Hasilnya seringkali merupakan jaringan yang dapat diselesaikan dengan menggunakan teknik analisis rangkaian tradisional. Sesepenggal-Linear Circuit Setara Salah satu teknik untuk memperoleh rangkaian ekivalen untuk dioda adalah untuk mendekati karakteristik perangkat dengan segmen garis lurus, seperti ditunjukkan pada Gambar.1,31. Yang dihasilkan rangkaian ekivalen secara alami disebut rangkaian ekivalen sesepenggal-linear. Ini harus jelas dari Gambar. 1,31 bahwa segmen garis lurus tidak mengakibatkan yang tepat duplikasi karakteristik yang sebenarnya, terutama di daerah lutut. Namun, segmen yang dihasilkan cukup dekat dengan kurva yang sebenarnya untuk membentuk suatu setara sirkuit yang akan memberikan perkiraan pertama yang sangat baik untuk perilaku yang sebenarnya dari perangkat. Untuk bagian miring dari perlawanan kesetaraan ac rata-rata diperkenalkan dalam Bagian 1.7 adalah tingkat resistensi yang muncul dalam rangkaian ekivalen Gambar. 1,32 samping perangkat yang sebenarnya. Pada intinya, ia mendefinisikan tingkat tahanan perangkat bila dalam "pada" negara. Diode ideal adalah termasuk untuk menetapkan bahwa hanya ada satu arah dari konduksi melalui perangkat, dan kondisi reverse-bias akan hasil di negara-sirkuit terbuka untuk perangkat. Karena dioda semikonduktor silikon tidak tidak mencapai keadaan konduksi sampai VD mencapai 0,7 V dengan bias maju (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1,31), sebuah VT baterai menentang arah konduksi harus muncul dalam setara rangkaian seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,32. Baterai hanya menetapkan bahwa tegangan perangkat harus lebih besar dari tegangan baterai ambang sebelum konduksi melalui perangkat di arah ditentukan oleh ideal diode dapat dibangun. Ketika konduksi dibentuk perlawanan dari dioda akan nilai tertentu rav. Perlu diingat, bagaimanapun, bahwa VT dalam rangkaian ekivalen bukan independen sumber tegangan. Jika voltmeter ditempatkan di sebuah dioda terisolasi di atas laboratorium bangku, pembacaan 0,7 V tidak akan diperoleh. Baterai hanya merupakan horisontal offset karakteristik yang harus dilampaui untuk mendirikan konduksi. Tingkat perkiraan rav biasanya dapat ditentukan dari sebuah operasi yang telah ditetapkan titik pada lembar spesifikasi (akan dibahas dalam Bagian 1.9). Sebagai contoh, untuk dioda semikonduktor silikon, jika IF 10 mA (a konduksi maju saat ini untuk dioda) di VD 0,8 V, kita tahu silikon bahwa pergeseran 0,7 V diperlukan sebelum karakteristik bangkit dan seperti yang diperoleh pada Gambar. 1.30.

Sederhana Setara Circuit Untuk sebagian besar aplikasi, yang rav perlawanan cukup kecil untuk diabaikan dalam perbandingan ke elemen lain dari jaringan. Penghapusan rav dari setara.

Ideal Setara Circuit Sekarang rav telah dihapus dari rangkaian ekivalen mari kita bawa selangkah lebih maju dan menetapkan bahwa tingkat-V 0.7 sering dapat diabaikan dibandingkan dengan yang diterapkan tingkat tegangan. Dalam hal ini rangkaian ekivalen akan berkurang dengan yang ideal dioda seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,34 dengan karakteristiknya. Dalam Bab 2 kita akan melihat bahwa ini pendekatan seringkali dibuat tanpa kerugian serius dalam akurasi. Dalam industri pengganti populer untuk frase "rangkaian ekivalen dioda" adalah dioda model-model dengan definisi menjadi representasi dari perangkat yang ada, objek, sistem, dan sebagainya. Bahkan, ini pengganti terminologi akan digunakan hampir secara eksklusif dalam bab-bab untuk mengikuti. Ringkasan Tabel Untuk kejelasan, model dioda digunakan untuk rentang parameter sirkuit dan aplikasi diberikan pada Tabel 1.3 dengan karakteristik mereka sesepenggal-linear. Setiap diselidiki secara lebih rinci dalam Bab 2. Selalu ada pengecualian untuk umum aturan, tetapi cukup aman untuk mengatakan bahwa model ekivalen yang disederhanakan akan dipekerjakan paling sering dalam analisis sistem elektronik saat diode ideal sering digunakan dalam analisis sistem pasokan listrik di mana tegangan yang lebih besar ditemui.

1.9 LEMBAR SPESIFIKASI DIODAData pada perangkat semikonduktor khusus biasanya disediakan oleh produsen dalam salah satu dari dua bentuk. Paling sering, itu adalah deskripsi yang sangat singkat mungkin terbatas satu halaman. Jika tidak, itu adalah pemeriksaan menyeluruh dari karakteristik menggunakan grafik, karya seni, tabel, dan sebagainya. Dalam kedua kasus, ada potongan khusus dari data yang harus dimasukkan untuk pemanfaatan yang tepat dari perangkat. Mereka termasuk: 1. Tegangan maju VF (pada suhu saat ini dan khusus) 2. Maksimum arus maju IF (pada suhu tertentu) 3. IR saturasi balik saat ini (pada tegangan tertentu dan suhu) 4. Peringkat reverse-tegangan [PIV atau PRV atau V (BR), di mana BR berasal dari istilah "Breakdown" (pada suhu tertentu)] 5. Disipasi maksimum tingkat daya pada suhu tertentu 6. Kapasitansi tingkat (sebagaimana didefinisikan dalam Bagian 1.10) 7. Reverse trr waktu pemulihan (sebagaimana didefinisikan dalam Bagian 1.11)

8. Rentang suhu operasi Tergantung pada jenis dioda sedang dipertimbangkan, data tambahan juga mungkin diberikan, seperti rentang frekuensi, tingkat kebisingan, Perpindahan, tingkat tahan panas, dan berulang nilai puncak. Untuk penerapan dalam pikiran, pentingnya data biasanya akan diri-jelas. Jika daya maksimum atau disipasi rating juga diberikan, maka dipahami sama dengan produk sebagai berikut:

dimana ID dan VD adalah dioda arus dan tegangan pada suatu titik tertentu operasi . Jika kita menerapkan model sederhana untuk aplikasi tertentu (umum terjadi), kita dapat menggantikan VD VT 0,7 V untuk dioda silikon pada Persamaan. (1.10) dan menentukan disipasi daya yang dihasilkan untuk perbandingan terhadap daya maksimum rating. Artinya,

Salinan data yang disediakan untuk dioda high-voltage/low-leakage muncul pada Gambar. 1,35 dan 1,36. Contoh ini akan mewakili daftar diperluas data dan karakteristik. Rectifier Istilah diterapkan pada dioda saat itu sering digunakan dalam proses pembetulan akan dijelaskan dalam Bab 2. Lingkup spesifik dari lembar spesifikasi telah disorot dengan warna biru dengan huruf a sesuai dengan deskripsi berikut identifikasi: A: minimum tegangan reverse-bias (PIVs) untuk dioda di sebuah reverse tertentu saat saturasi. B: Karakteristik Suhu seperti yang ditunjukkan. Perhatikan penggunaan skala Celsius dan berbagai macam [pemanfaatan ingat bahwa F 32 ? 0 C? pembekuan (H2O) dan 212 F? 100 C? mendidih (H2O)]. C: Maksimum tingkat daya disipasi PD? VDID? 500 mW. Maksimum power rating menurun pada tingkat 3,33 mW per derajat kenaikan temperature di atas suhu kamar (25 C), seperti yang jelas ditunjukkan oleh kekuatan derating kurva Gambar. 1,36. D: terus maju IFmax Maksimum saat ini? 500 mA (catatan JIKA versus suhu pada Gambar. 1,36). E: Rentang nilai dari VF di IF? 200 mA. Perhatikan bahwa melebihi VT? 0,7 V untuk kedua perangkat.

F: Rentang nilai dari VF di IF 1.0 mA. Catatan dalam hal ini bagaimana batas atas surround 0.7 V. G: Di VR 20 V dan IR operasi khas suhu 500 nA 0.5 A, sementara pada IR lebih tinggi tegangan reverse turun menjadi 5 nA? 0.005 A. H: Tingkat kapasitansi antara terminal adalah sekitar 8 pF untuk dioda di VR? VD? 0 V (ada bias-) dan terapan frekuensi 1 MHz. I: Waktu pemulihan reverse adalah 3 s untuk daftar kondisi operasi. Sejumlah kurva Gambar. 1,36 menggunakan skala log. Sebuah penyelidikan singkat Bagian 11.2 harus membantu dengan pembacaan grafik. Catatan pada gambar kiri atas bagaimana VF meningkat dari sekitar 0,5 V untuk lebih dari 1 V sebagai JIKA meningkat dari 10 A ke atas 100 mA. Pada gambar di bawah ini kita menemukan bahwa arus saturasi balik melakukan perubahan sedikit dengan meningkatnya tingkat VR namun tetap kurang dari 1 nA pada suhu kamar sampai dengan VR 125 V. Seperti tercantum pada gambar sebelah, Namun, perhatikan seberapa cepat saturasi balik meningkat saat ini dengan peningkatan suhu (seperti diperkirakan sebelumnya). Dalam catatan gambar kanan atas bagaimana kapasitansi berkurang dengan peningkatan reversebias tegangan, dan pada gambar di bawah diketahui bahwa perlawanan ac (rd) hanya sekitar 1 pada 100 mA dan meningkat menjadi 100? pada arus kurang dari 1 mA (seperti yang diharapkan dari pembahasan bagian sebelumnya). Rata-rata diperbaiki saat ini, ke depan berulang arus puncak, dan puncak maju arus surja seperti yang muncul pada lembar spesifikasi didefinisikan sebagai berikut: 1. Rata-rata diperbaiki saat ini. Sebuah sinyal setengah gelombang-diperbaiki (dijelaskan di Bagian 2.8) memiliki nilai rata-rata didefinisikan oleh Iav? 0.318Ipeak. Peringkat saat ini rata-rata lebih rendah dari puncak arus terus-menerus atau berulang-ulang karena maju setengah gelombang gelombang saat ini akan memiliki nilai sesaat jauh lebih tinggi daripada rata-rata nilai. 2. Puncak maju berulang saat ini. Ini adalah nilai maksimum sesaat berulang maju saat ini. Perhatikan bahwa karena pada tingkat ini untuk jangka waktu singkat, tingkat dapat lebih tinggi daripada tingkat kontinyu. 3. Puncak arus surja maju. Pada kesempatan selama turn-on, kerusakan, dan sebagainya, akan ada arus yang sangat tinggi melalui perangkat untuk interval waktu yang sangat singkat (Yang tidak berulang-ulang). Rating ini mendefinisikan nilai maksimum dan interval waktu untuk seperti lonjakan tingkat saat ini.

Semakin satu terkena lembar spesifikasi, yang "ramah" mereka akan menjadi, terutama ketika dampak dari setiap parameter jelas dipahami untuk aplikasi sedang diselidiki.

1.10 TRANSISI DAN DIFUSI KAPASITANSIperangkat elektronik pada dasarnya peka terhadap frekuensi sangat tinggi.Kebanyakan shunt kapasitif efek yang dapat diabaikan pada frekuensi yang lebih rendah karena reaktansi yang XCphi 1 / 2? FC sangat besar (terbuka-sirkuit setara). Ini, bagaimanapun, tidak bias diabaikan di frekuensi sangat tinggi. XC akan menjadi cukup kecil karena tingginya nilai f untuk memperkenalkan rendah reaktansi "korslet" jalan. Dalam dioda pn semikonduktor, ada dua efek kapasitif untuk dipertimbangkan. Kedua jenis kapasitansi yang hadir dalam maju-dan reverse-bias daerah, namun satu, sehingga melebihi yang lain di setiap wilayah yang kita mempertimbangkan efek hanya satu di setiap wilayah. Di wilayah reverse-bias kita memiliki kapasitansi transisi atau penipisan-wilayah (CT), sedangkan di wilayah maju-bias kita memiliki difusi (CD) atau penyimpanan kapasitansi. Ingat bahwa persamaan dasar untuk kapasitansi dari piring-paralel kapasitor didefinisikan oleh C?? A / d, dimana? adalah permitivitas dari (isolator) dielektrik antara plat luas A yang dipisahkan oleh jarak d. Di wilayah reverse-bias ada sebuah deplesi wilayah (bebas dari carrier) yang pada dasarnya berperilaku seperti insulator antara lapisan muatan berlawanan. Karena lebar deplesi (d) akan meningkat dengan meningkatnya reverse-bias potensial, kapasitansi transisi yang dihasilkan akan berkurang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1,37. Kenyataan bahwa kapasitansi tergantung pada potensi reverse-bias diterapkan memiliki aplikasi di sejumlah sistem elektronik. Bahkan, dalam Bab 20 yang dioda akan diperkenalkan operasi yang sepenuhnya tergantung pada fenomena ini. Meskipun efeknya dijelaskan di atas juga akan hadir di wilayah maju-bias, itu dibayangi oleh efek kapasitansi langsung tergantung pada tingkat di biaya yang disuntikkan ke dalam daerah di luar daerah deplesi. Hasil adalah bahwa tingkat peningkatan arus akan mengakibatkan peningkatan tingkat kapasitansi difusi. Namun, peningkatan kadar hasil saat ini menurunnya tingkat resistensi terkait (Yang harus didemonstrasikan lama), dan waktu yang dihasilkan konstan (RC), Yang sangat penting dalam aplikasi kecepatan tinggi, tidak menjadi berlebihan. Gambar 1,37 Transisi dan difusi kapasitansi versus bias diterapkan untuk dioda silikon.

Efek kapasitif dijelaskan di atas diwakili oleh suatu kapasitor secara paralel dengan dioda yang ideal, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,38. Untuk rendah atau aplikasi pertengahan frekuensi (Kecuali di daerah kekuasaan), namun, kapasitor biasanya tidak termasuk dalam simbol dioda.

1.11

REVERSE WAKTU PEMULIHAN

Ada bagian tertentu dari data yang biasanya disediakan pada spesifikasi dioda lembaran yang disediakan oleh produsen. Salah satu seperti kuantitas yang belum dianggap belum adalah waktu pemulihan reverse, dinotasikan dengan trr. Di negara maju-bias itu ditunjukkan sebelumnya bahwa ada sejumlah besar elektron dari bahan tipe-n maju melalui bahan tipe-p dan sejumlah besar lubang dalam persyaratan-tipe n-a untuk konduksi. Elektron dalam tipe-p dan lubang maju melalui bahan tipe-n mendirikan sejumlah besar pembawa minoritas pada setiap materi. Jika tegangan diterapkan harus dibalik untuk mendirikan sebuah situasi reverse-bias, kita akan idealnya ingin melihat perubahan dioda seketika dari negara konduksi ke nonconduction negara. Namun, karena jumlah besar pembawa minoritas setiap material, arus dioda hanya akan mundur seperti yang ditunjukkan pada Gambar.1,39 dan tinggal di tingkat ini terukur untuk periode

waktu ts (waktu penyimpanan) yang diperlukan untuk minoritas operator untuk kembali ke negara mayoritas-carrier mereka dalam material yang berlawanan. Pada intinya, dioda akan tetap di negara-pendek dengan arus Ireverse ditentukan oleh parameter jaringan. Akhirnya, ketika tahap penyimpanan telah berlalu, saat ini akan mengurangi tingkat untuk yang berhubungan dengan negara nonconduction.Periode kedua ini waktu adalah dinotasikan dengan tt (interval transisi). Waktu pemulihan sebaliknya adalah penjumlahan dari kedua interval: trr? ts tt. Tentu, ini merupakan pertimbangan penting dalam kecepatan tinggi switching aplikasi. Kebanyakan dioda switching komersial yang tersedia memiliki trr dalam kisaran beberapa nanodetik untuk 1s. Unit yang tersedia, bagaimanapun, dengan sebuah trr hanya beberapa ratus picoseconds (10 -12).

1.12 NOTASI DIODA SEMIKONDUKTORNotasi yang paling sering digunakan untuk dioda semikonduktor disediakan pada Gambar. 1,40. Untuk dioda yang paling suatu tanda seperti titik atau band, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,40, muncul pada akhir katoda. Terminologi anoda dan katoda adalah sisa-sisa dari vacuumtube notasi. anoda mengacu pada potensi yang lebih tinggi atau positif, dan katoda mengacu pada terminal yang lebih rendah atau negatif. Kombinasi dari tingkat bias akan menghasilkan maju-bias atau "pada" kondisi dioda. Beberapa tersedia secara komersial dioda semikonduktor muncul pada Gambar. 1,41. Beberapa rincian konstruksi sebenarnya perangkat seperti yang muncul pada Gambar. 1,41 disediakan dalam Bab 12 dan 20.

1.13 PENGUJIAN DIODAKondisi dioda semikonduktor dapat ditentukan dengan cepat menggunakan (1) digital layar meter (DDM) dengan fungsi pengecekan dioda, (2) bagian ohmmeter dari multimeter, atau (3) kurva pelacak. Fungsi Pengecek Dioda Argometer tampilan digital dengan kemampuan memeriksa dioda muncul pada Gambar. 1,42. Catatan simbol dioda kecil sebagai pilihan bawah dial berputar. Bila diatur dalam posisi ini dan dihubungkan seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.43a, dioda harus dalam "pada" negara dan tampilan akan memberikan indikasi dari tegangan forward-bias seperti 0,67 V (Untuk Si). Meter memiliki sumber arus internal konstan (sekitar 2 mA) yang akan menentukan tingkat tegangan seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.43b. Sebuah OL indikasi dengan hookup yang Gambar. 1.43a menunjukkan

sebuah diode (cacat) terbuka. Jika memimpin dibalik, merupakan indikasi OL harus menghasilkan karena rangkaian terbuka diharapkan-kesetaraan untuk dioda.Dalam umum, oleh karena itu, merupakan indikasi OL di kedua arah merupakan indikasi terbuka atau dioda rusak.

Pengecek Ohmmeter Dalam Bagian 1.7 kami menemukan bahwa resistensi maju-bias dari dioda semikonduktor cukup rendah dibandingkan dengan tingkat reverse-bias. Karena itu, jika kita mengukur resistensi sebuah dioda dengan menggunakan koneksi ditunjukkan dalam Gambar. 1.44a, kita bisa mengharapkan yang relatif tingkat rendah. Indikasi ohmmeter yang dihasilkan akan merupakan fungsi dari arus ditetapkan melalui dioda oleh baterai internal (sering 1,5 V) dari rangkaian ohmmeter. Semakin tinggi, saat ini dikurangi dengan tingkat resistensi. Untuk situasi reverse-bias membaca harus cukup tinggi, memerlukan skala resistansi tinggi pada meteran, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1.44b. Sebuah membaca resistensi yang tinggi di kedua arah jelas menunjukkan kondisi (perangkat cacat) terbuka, sedangkan resistensi yang sangat rendah membaca di kedua arah mungkin akan menunjukkan perangkat korsleting.

Curve Tracer Para pelacak kurva Gambar. 1,45 dapat menampilkan karakteristik dari sejumlah perangkat, termasuk diode semikonduktor. Dengan benar menghubungkan dioda ke panel uji di bagian tengah bawah unit dan menyesuaikan kontrol, tampilan Gambar. 1.46 dapat diperoleh. Perhatikan bahwa skala vertikal 1 mA / div, sehingga tingkat ditunjukkan. Untuk sumbu horizontal scaling adalah 100 mV / div, sehingga tingkat tegangan ditunjukkan. Untuk tingkat-2 mA seperti yang didefinisikan untuk DDM, tegangan yang dihasilkan akan sekitar 625 mV 0,625V. Meskipun instrumen pada awalnya muncul cukup kompleks, instruksi manual dan beberapa saat paparan akan mengungkapkan bahwa hasil yang diinginkan biasanya dapat diperoleh tanpa jumlah berlebihan usaha dan waktu. The instrumen yang sama akan muncul pada lebih dari satu kali pada bab-bab untuk mengikuti sebagai kita mengetahui karakteristik dari berbagai perangkat.

1.14 DIODA ZENERPara Zener wilayah Gambar. 1,47 dibahas secara rinci dalam Bagian 1.6. Karakteristik tetes dengan cara yang hampir vertikal pada potensial reverse-bias dinotasikan VZ. Fakta bahwa kurva turun ke bawah dan jauh dari sumbu horizontal daripada Facebook dan pergi untuk wilayah VD positif menunjukkan bahwa saat ini di wilayah Zener memiliki arah berlawanan dengan sebuah dioda forward-bias.

Daerah ini karakteristik unik adalah bekerja di desain diode Zener, yang memiliki simbol grafis muncul pada Gambar. 1.48a. Baik dioda semikonduktor dan zener dioda disajikan berdampingan di Gambar. 1,48 untuk memastikan bahwa arah konduksi masing-masing jelas dipahami bersama dengan polaritas yang dibutuhkan diterapkan tegangan. Untuk semikonduktor dioda "pada" negara akan mendukung arus di arah panah pada simbol. Untuk Zener diode arah konduksi adalah berlawanan dengan tanda panah dalam simbol sebagaimana ditunjukkan dalam pendahuluan ini bagian. Perhatikan juga bahwa polaritas VD dan VZ adalah sama seperti yang akan

diperoleh jika masing-masing adalah elemen resistif. Lokasi wilayah Zener dapat dikontrol dengan memvariasikan tingkat doping. Peningkatan doping, menghasilkan peningkatan jumlah kotoran menambahkan, akan mengurangi potensi Zener. Dioda Zener tersedia memiliki potensi Zener 1,8-200 V dengan peringkat daya dari 14 untuk 50 W. Karena suhu yang lebih tinggi dan kemampuan saat ini, silikon biasanya lebih disukai dalam pembuatan dioda Zener. Rangkaian setara lengkap diode Zener di wilayah Zener mencakup resistensi yang dinamis kecil dan baterai dc sama dengan potensi Zener, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. 1,49. Untuk semua aplikasi untuk mengikuti, bagaimanapun, kita akan menganggap sebagai suatu pendekatan pertama bahwa resistor eksternal jauh lebih besar daripada-besarnya setara Zener resistor dan bahwa rangkaian ekivalen hanyalah satu ditunjukkan pada Gambar. 1.49b. Sebuah gambar yang lebih besar dari wilayah Zener disediakan pada Gambar. 1,50 untuk mengizinkan uraian data papan nama Zener muncul dalam Tabel 1.4 untuk 10-V, 500mW, 20% dioda. Nilai nominal panjang terkait dengan VZ menunjukkan bahwa itu adalah nilai rata-rata yang khas. Karena ini adalah dioda 20%, potensi Zener dapat diharapkan bervariasi sebagai 10 V 20%. atau dari 8 sampai 12 V dalam jangkauanaplikasi. Juga tersedia adalah dioda 10% dan 5% dengan spesifikasi yang sama. Para IZT uji arus adalah arus didefinisikan oleh? 14 daya tingkat, dan ZZT adalah impedansi dinamis di tingkat saat ini. Impedansi maksimum lutut terjadi pada lutut saat IZK. Arus saturasi balik disediakan pada tingkat potensial tertentu, dan IZM adalah arus maksimum untuk unit 20%. Suhu koefisien mencerminkan perubahan persen di VZ dengan suhu. Ini didefinisikan oleh persamaan.

Dimana VZ adalah perubahan menghasilkan Zener karena potensi untuk variasi suhu. Catatan pada Gambar. 1.51a bahwa koefisien suhu bisa positif, negatif, atau bahkan nol untuk tingkat Zener yang berbeda. Sebuah nilai positif akan mencerminkan peningkatan VZ dengan peningkatan suhu, sedangkan nilai negatif akan mengakibatkan penurunan nilai dengan kenaikan suhu. 24-V, 6,8-V, dan 3,6-V tingkat mengacu pada tiga Dioda zener memiliki nilai-nilai nominal dalam keluarga yang sama Zeners. Kurva untuk Zener 10-V akan secara alami terletak antara kurva dari 6,8-V dan perangkat 24-V. Kembali ke Persamaan. (1,12), T0 adalah temperatur di mana VZ disediakan (biasanya suhu kamar25 C), dan T1 adalah tingkat baru. Contoh 1.3 akan menunjukkan penggunaan Persamaan. (1,12).

1.15

DIODA PEMANCAR CAHAYA

Meningkatnya penggunaan display digital dalam kalkulator, jam tangan, dan segala bentuk instrumentasi telah memberikan kontribusi untuk kepentingan luas saat ini dalam struktur yang akan memancarkan cahaya ketika benar bias. Kedua jenis umum digunakan saat ini untuk melakukan ini fungsi adalah Dioda cahaya (LED) dan liquid crystal display (LCD). Sejak LED termasuk dalam keluarga perangkat sambungan pn dan akan muncul di beberapa 1,15 Light-Emitting Dioda 39 p n jaringan dalam beberapa bab berikutnya, akan diperkenalkan dalam bab ini. LCD tampilan dijelaskan dalam Bab 20. Sesuai namanya, diode pemancar cahaya (LED) adalah dioda yang akan melepaskan cahaya tampak ketika energi. Dalam setiap sambungan pn forward-bias ada, dalam struktur dan terutama dekat dengan persimpangan, sebuah rekombinasi lubang dan elektron. rekombinasi Ini membutuhkan energi yang dimiliki oleh elektron bebas tidak terikat ditransfer ke negara lain. Dalam semua sambungan semikonduktor p-n beberapa hal ini energi akan dilepaskan sebagai panas dan beberapa dalam bentuk foton. Dalam silikon dan germanium persentase lebih besar diberikan dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan tidak signifikan. Dalam bahan lainnya, seperti fosfida galium arsenide (GaAsP) atau galium fosfida (GaP), jumlah foton energi cahaya yang dipancarkan cukup untuk membuat sumber cahaya yang sangat terlihat. Proses pemberian Lampu dengan menerapkan sumber energy listrik disebut electroluminescence. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 1.54 dengan simbol grafis, permukaan melakukan tersambung dengan materi-p jauh lebih kecil, untuk memungkinkan munculnya jumlah maksimum foton dari energi cahaya. Catatan dalam gambar bahwa rekombinasi yang disuntikkan karena hasil sambungan depan-bias cahaya yang dipancarkan pada tempat rekombinasi pembawa. Mungkin ada, tentu saja, ada beberapa penyerapan paket energi foton dalam struktur itu sendiri, namun persentase yang sangat besar bisa meninggalkan, seperti ditunjukkan pada gambar.

Penampilan dan karakteristik terhadap efisiensi tinggi kecil / miniatur-solid-state lampu diproduksi oleh Hewlett-Packard muncul pada Gambar. 1,55. Catatan pada Gambar. 1.55b bahwa puncak maju saat ini adalah 60 mA, dengan rata-rata 20 mA khas maju saat ini. Kondisi uji yang tercantum pada Gambar. 1.55c, bagaimanapun, adalah untuk maju arus 10 mA. Tingkat VD dalam kondisi forward-bias terdaftar sebagai VF dan memanjang dari 2,2 untuk 3 V. Dengan kata lain, seseorang dapat mengharapkan operasi khas arus sekitar 10 mA pada 2,5 V untuk emisi cahaya yang baik. Dua kuantitas belum terdefinisi muncul di bawah Listrik pos / Optical Karakteristik di TA 25 C. Mereka adalah intensitas cahaya aksial (IV) dan bercahaya kemanjuran (v?). Intensitas cahaya diukur dalam candela. Satu candela memancarkan fluks cahaya dari 4 lumen dan menetapkan suatu pencahayaan 1 footcandle pada ft 1 1-ft2 daerah dari sumber cahaya. Meskipun deskripsi ini mungkin tidak memberikan pemahaman yang jelas dari candela sebagai satuan ukuran, tingkat tentu dapat dibandingkan antara sama perangkat. Khasiat istilah, menurut definisi, ukuran kemampuan perangkat untuk menghasilkan efek yang diinginkan. Untuk LED ini adalah rasio jumlah lumens dihasilkan per watt diterapkan energi listrik. Efisiensi relatif didefinisikan oleh 40 Bab 1 Dioda Semikonduktor p n Gambar 1,55 Hewlett-Packard kecil / miniatur tinggi efisiensi merah solid-state lampu: penampilan (a); (B) peringkat maksimum absolut, (c) listrik / karakteristik optik; (d) intensitas relatif terhadap panjang gelombang; (E) maju ke depan arus versus tegangan, (f) intensitas cahaya relatif terhadap maju saat ini; (G) efisiensi relatif terhadap arus puncak, (h) puncak arus maksimum versus durasi pulsa; (I) intensitas cahaya relatif versus perpindahan sudut. (Courtesy Corporation HewlettPackard.) intensitas cahaya per unit saat ini, seperti ditunjukkan pada

Gambar. 1.55g. Intensitas relative dari panjang gelombang setiap warna versus muncul pada Gambar. 1.55d. Karena LED adalah perangkat persimpangan pn, ia akan memiliki karakteristik forward-bias (Gbr. 1.55e) yang mirip dengan kurva respon dioda. Perhatikan meningkat hampir linier yang relative intensitas bercahaya dengan maju saat ini (Gbr. 1.55f). Gambar 1.55h mengungkapkan bahwa lagi durasi pulsa pada frekuensi tertentu, semakin rendah puncak diizinkan saat ini (Setelah Anda lulus nilai istirahat tp). Gambar 1.55i hanya mengungkapkan bahwa intensitas adalah lebih besar pada 0 (atau kepala di) dan setidaknya pada 90 (bila Anda melihat perangkat dari samping).

1.16 DIODA ARRAY - SIRKUIT TERINTEGRASIKarakteristik unik dari sirkuit terintegrasi akan diperkenalkan dalam Bab 12. Namun, kami telah mencapai dataran tinggi dalam pengantar kami untuk sirkuit elektronik yang memungkinkan setidaknya pemeriksaan permukaan dioda array dalam paket-sirkuit terpadu. Anda akan menemukan bahwa sirkuit terpadu bukan sebuah perangkat yang unik dengan karakteristik benar-benar berbeda dari yang kita meneliti dalam bab-bab pengantar. Ini hanyalah sebuah kemasan teknik yang memungkinkan penurunan yang signifikan dalam ukuran sistem elektronik. Dengan kata lain, internal ke sirkuit terpadu adalah sistem dan perangkat diskrit yang tersedia jauh sebelum sirkuit terintegrasi seperti yang kita kenal sekarang menjadi kenyataan. Satu array yang mungkin muncul pada Gambar. 1,57. Perhatikan bahwa delapan dioda adalah internal ke dioda array. Artinya, dalam wadah yang ditunjukkan pada Gambar. 1,58 ada dioda diatur dalam satu silikon wafer yang memiliki semua anoda dihubungkan ke pin 1 dan katoda dari masing-masing ke pin 2 hingga 9. Catatan dalam gambar yang sama pin 1 dapat ditentukan sebagai ke sebelah kiri tonjolan kecil dalam kasus jika kita melihat dari bawah terhadap kasus tersebut. Nomor lain kemudian ikuti secara berurutan. Jika hanya satu dioda akan digunakan, maka hanya pin 1 dan 2 (atau nomor dari 3 hingga 9) akan digunakan. Sisanya dioda akan dibiarkan menggantung dan tidak mempengaruhi jaringan untuk pin yang 1 dan 2 yang terhubung. Dioda array lain muncul pada Gambar. 1,59 (lihat halaman 44). Dalam hal ini paket berbeda tetapi urutan penomoran muncul dalam garis besar. Pin 1 adalah pin langsung di atas lekukan kecil seperti kamu melihat ke bawah pada perangkat.

1.17 PSPICE WINDOWS

Komputer kini telah menjadi suatu bagian integral dari industri elektronik yang kemampuan ini "alat" kerja harus diperkenalkan pada kesempatan sedini mungkin. Bagi para pelajar yang tidak pengalaman komputer sebelumnya ada umum takut awal dari sistem yang rumit ini tampaknya kuat. Dengan pemikiran ini computer Analisis buku ini dirancang untuk membuat sistem komputer lebih "ramah" dengan mengungkapkan dengan relatif mudah yang dapat diterapkan untuk menjalankan beberapa tugas yang sangat membantu dan khusus dalam jumlah minimal waktu dengan tingkat akurasi yang tinggi. Isinya ditulis dengan asumsi bahwa pembaca tidak memiliki komputer sebelumnya pengalaman atau eksposur dengan terminologi yang akan diterapkan. Ada juga tidak ada saran bahwa isi buku ini cukup untuk memungkinkan pemahaman yang lengkap dari "Bagaimana" dan "mengapa" yang akan permukaan. Tujuan di sini adalah semata-mata untuk memperkenalkan beberapa dari terminologi, membahas beberapa kemampuannya, mengungkapkan kemungkinan yang tersedia, sentuhan pada beberapa keterbatasan, dan menunjukkan fleksibilitas dengan sejumlah hati-hati dipilih contoh. Secara umum, analisis komputer sistem elektronik dapat mengambil salah satu dari dua pendekatan: menggunakan bahasa seperti BASIC, Fortran, Pascal, atau C, atau menggunakan perangkat lunak paket seperti PSpice, microcap II, papan tempat memotong roti, atau Circuit Guru, untuk nama beberapa. bahasa A, melalui notasi simbolik, bentuk jembatan antara pengguna dan komputer yang memungkinkan dialog antara dua untuk mendirikan operasi untuk dilakukan. Dalam edisi awal teks ini, bahasa yang dipilih adalah BASIC, terutama karena menggunakan sejumlah kata akrab dan frasa dari bahasa Inggris yang di sendiri mengungkapkan operasi yang akan

dilakukan. Ketika bahasa digunakan untuk menganalisis sebuah sistem, program yang dikembangkan secara berurutan mendefinisikan operasi yang akan dilakukan-dalam banyak urutan yang sama di mana kita melakukan analisis yang sama dalam tulisan tangan. Seperti dengan pendekatan tulisan tangan, satu langkah salah dan hasilnya dapat diperoleh sekali tidak berarti. Program biasanya berkembang dengan waktu dan aplikasi sebagai jalur lebih efisien terhadap solusi menjadi jelas. Setelah didirikan dalam "terbaik" bentuk dapat katalog untuk penggunaan masa depan. Keuntungan penting dari pendekatan bahasa adalah bahwa program dapat disesuaikan untuk memenuhi semua kebutuhan khusus pengguna. Ini izin inovatif "bergerak" oleh pengguna yang dapat mengakibatkan hasil cetakan dari data dalam suatu informative dan menarik cara.

Secara total, oleh karena itu, sebuah paket perangkat lunak adalah "paket" untuk melakukan serangkaian tertentu perhitungan dan operasi dan memberikan hasil dalam format yang ditetapkan. Bahasa A izin tingkat diperluas fleksibilitas tetapi juga gagal untuk manfaat dari luas pengujian dan penelitian biasanya ditujukan untuk pengembangan dari paket "dipercaya". Pengguna harus menentukan pendekatan yang terbaik yang sesuai dengan kebutuhan saat ini. Jelas, jika paket ada untuk analisis yang diinginkan atau sintesis, itu harus dipertimbangkan sebelum beralih ke banyak waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan program, handal efisien. In Selain itu, orang dapat memperoleh data yang diperlukan untuk analisis tertentu dari perangkat lunak paket dan kemudian putar untuk bahasa untuk mendefinisikan format output. Dalam banyak hal, dua pendekatan yang berjalan beriringan. Jika seseorang bergantung pada analisis komputer di terus dasar, pengetahuan tentang penggunaan dan batas-batas kedua bahasa dan perangkat lunak paket adalah sebuah kebutuhan. Pilihan yang bahasa atau paket perangkat lunak menjadi akrab dengan terutama

fungsi dari daerah penelitian. Untungnya, bagaimanapun, pengetahuan yang fasih satu bahasa atau paket perangkat lunak tertentu biasanya akan membantu pengguna menjadi akrab dengan bahasa lain dan paket perangkat lunak.Ada adalah kesamaan tujuan dan prosedur yang memudahkan transisi dari satu pendekatan lain. Bila menggunakan PSpice Windows, jaringan pertama digambar di layar diikuti oleh analisis didikte oleh kebutuhan pengguna. Teks ini akan menggunakan Versi 8.0, meskipun perbedaan antara ini dan sebelumnya Windows versi yang begitu sedikit dan relatif kecil untuk tingkat aplikasi yang satu tidak perlu khawatir jika menggunakan edisi sebelumnya. Langkah pertama, tentu saja, adalah dengan menginstal PSpice ke dalam memori hard disk komputer Anda mengikuti petunjuk yang diberikan oleh MicroSim. Selanjutnya, layar Schematics harus diperoleh dengan menggunakan mekanisme kontrol seperti Windows 95. Setelah terbentuk, elemen untuk jaringan harus diperoleh dan ditempatkan pada layar untuk membangun jaringan. Dalam teks ini, prosedur untuk setiap elemen akan dijelaskan berikut ini diskusi tentang karakteristik dan analisis dari masing-masing perangkat. Karena kita baru saja selesai mencakup dioda secara rinci, prosedur untuk menemukan dioda disimpan di perpustakaan akan diperkenalkan bersama dengan metode untuk menempatkan mereka di layar. Bab selanjutnya akan memperkenalkan prosedur untuk menganalisis jaringan lengkap dengan dioda menggunakan PSpice. Ada beberapa cara untuk melanjutkan, tetapi jalur paling langsung adalah mengklik simbol gambar dengan teropong di atas kanan layar skema. Ketika Anda membawa dekat kotak penanda untuk menggunakan mouse, pesan Dapatkan Baru Bagian akan ditampilkan. Klik kiri pada simbol dan Bagian Browser kotak dialog Basic akan muncul. Dengan memilih Perpustakaan, Perpustakaan Browser kotak dialog akan muncul dan perpustakaan EVAL.slb harus dipilih. Ketika dipilih, semua bagian yang tersedia di perpustakaan ini akan muncul dalam daftar Bagian. Berikutnya, gulir ke daftar Bagian dan memilih dioda D1N4148. Hasilnya adalah bahwa Nama Bagian akan muncul di atas dan Deskripsi akan menunjukkan itu adalah sebuah dioda. Setelah ditetapkan, klik OK dan Bagian Browser kotak dialog Basic akan muncul kembali dengan review penuh yang dipilih elemen. Untuk menempatkan perangkat pada layar dan tutup kotak dialog, cukup klik pada Tempat & Tutup pilihan. Hasilnya adalah bahwa dioda akan muncul di layar dan dapat diletakkan di tempat dengan klik kiri mouse. Setelah berada, dua label akan muncul- salah satu yang menunjukkan bagaimana setiap dioda telah ditempatkan (D1, D2, D3, dan sebagainya) dan yang lain nama dioda dipilih (D1N4148). Diode yang sama dapat ditempatkan dalam tempat lain pada layar yang sama hanya dengan menggerakkan pointer dan meninggalkan mengklik mouse. Proses dapat berakhir dengan sebuah klik kanan mouse

tunggal. Salah satu dioda dapat dihapus hanya dengan mengklik pada mereka untuk membuat mereka merah dan menekan tombol Hapus. Jika disukai, Edit pilihan bar menu di bagian atas layar juga dapat dipilih, diikuti dengan menggunakan perintah Delete. Jalan lain untuk mendapatkan sebuah elemen adalah memilih Draw pada menu bar, diikuti oleh Bagian Dapatkan Baru. Setelah dipilih, Bagian Browser kotak dialog akan muncul Dasar seperti sebelumnya dan prosedur yang sama dapat diikuti. Sekarang kita tahu dioda D1N4148 ada, itu dapat diperoleh langsung setelah dialog Browser Bagian Dasar muncul kotak. Cukup ketik D1N4148 di kotak Nama Bagian, diikuti oleh Tempat & Tutup, dan dioda akan muncul di layar. Jika dioda yang harus dipindahkan, cukup klik kiri pada sekali, sampai menyala merah.Kemudian, klik di atasnya lagi dan terus clicker ke bawah pada mouse. Pada saat yang sama, gerakkan dioda untuk setiap lokasi yang Anda inginkan dan, jika ditetapkan, angkat di remote tersebut. Ingat bahwa sesuatu dalam merah bisa dioperasi. Untuk menghapus status merah, cukup menghapus pointer dari unsur dan klik sekali. dioda akan menyala hijau dan biru, yang menunjukkan bahwa lokasi dan informasi terkait yang diatur dalam memori. Untuk semua di atas dan untuk bab untuk mengikuti, jika Anda kebetulan memiliki monokromatik (hitam-andwhite) layar, Anda hanya akan perlu mengingat apakah perangkat berada dalam aktif negara. Jika label atau parameter dioda harus diubah, cukup klik pada elemen sekali (untuk membuatnya merah) dan pilih Edit, diikuti oleh Model. Sebuah Edit Model kotak dialog akan muncul dengan pilihan mengubah referensi model (D1N4148), teks yang terkait dengan parameter masing-masing, atau parameter yang mendefinisikan karakteristik dari dioda. Seperti disebutkan di atas, komentar tambahan mengenai penggunaan dioda akan dibuat dalam bab-bab untuk mengikuti. Untuk saat ini, kita setidaknya mengetahui bagaimana menemukan dan menempatkan sebuah elemen pada layar. Jika waktu memungkinkan, meninjau unsur-unsur lain yang tersedia dalam berbagai perpustakaan untuk mempersiapkan diri untuk pekerjaan mengikuti.