Aneta Prijić
Poluprovodničke komponente
Studijski program: Elektrotehnika i računarstvo
ModulElektronske komponente i mikrosistemi
(IV semestar)
Broj ESPB: 6
Cilj i realizacija nastave Izučavanje principa funkcionisanja
osnovnih poluprovodničkih komponenata i njihove primene u elektronskim kolima
Teorijska nastava Pokazna nastava Vežbe na računaru - 7 Laboratorijske vežbe - 6 Projektni zadatak – domaći rad u grupama Kolokvijumi – 3
Ocena znanja aktivnost u praktičnoj nastavi 10 kolokvijumi 3x10 projektni zadatak 10 ispit
pismeni deo 25 usmeni deo 25
Ukupno 100 Napomene: Položeni kolokvijumi imaju oslobadjajući karakter
za pismeni i usmeni deo ispita Na osnovu posećenosti časova nastave profesor
ima diskreciono pravo da koriguje ±5 bodova
Literatura Dostupna na sajtu: http://mikroelektronika.elfak.ni.ac.rs/lit_sr.php Slajdovi sa predavanja Računske vežbe Praktikum za vežbe na računaru Praktikum za laboratorijske vežbe Zoran Prijić i Aneta Prijić
Uvod u POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE i njihovu primenu – Elektronski fakultet u Nišu, 2014
Stojan Ristić,Diskretne poluprovodničke komponente, Prosveta, Niš, 2002
Dodatni materijal http://mikroelektronika.elfak.ni.ac.rs/files/AC.pdf
Označavanje jednosmernih i naizmeničnih veličina Jednosmerne veličine označene su
velikim slovima, kao i njihovi indeksi Naizmenične veličine označene su malim
slovima, kao i njihovi indeksi Ukupne veličine označene su malim
slovima, a njihovi indeksi velikim slovimaPrimer:VIN - jednosmerni ulazni naponvin - naizmenični ulazni naponvIN =VIN+vin- ukupni ulazni napon
Naponski i strujni izvori
Izvori konstantne vrednosti
- baterija
- naponski izvor (idealan)
- strujni izvor (idealan)
- naponski izvor (realan)
- strujni izvor (realan)
RS – unutrašnja otpornost izvora
Kontrolisani izvori
Naponom kontrolisan naponski izvor (AVvS)AV - naponsko pojačanje
Strujom kontrolisan strujni izvor (AIiS)AI - strujno pojačanje
Strujom kontrolisan naponski izvor (RMiS)RM - transrezistansa
Naponom kontrolisan strujni izvor (GMvS)GM - transkonduktansa
Konstante q-naelektrisanje elektrona
q=1e=1,6∙10-19 C Energija u eV
1eV=1,6 ∙ 10-19 J k –Bolcmanova konstanta
k=1,38 ∙ 10-23 J/K=8,6 ∙ 10-5 eV/K c-brzina svetlosti
c=3 ∙ 108 m/s ε0-dielektrična konstanta vakuuma
ε0=8,85 ∙ 10-12 F/m εrSi-relativna dielektrična konstanta Si
εrSi=11,7 εrox-relativna dielektrična konstanta SiO2 (oksid)
εrox=3,9 h – Plankova konstanta
h=6,62 ∙ 10-34 Js
Osnovne karakteristike poluprovodnika
Najčešće korišćeni Si, Ge, GaAs Osnovni parametri materijala:
širina zabranjene zone - EG
koncentracija sopstvenih nosilaca – ni
pokretljivost µ (T=300K)
Materijal EG (eV) ni (cm-3) µn(cm2/Vs)
Si 1,12 (1÷1,5)∙1010 1500
Ge 0,67 2,5∙1010 3900
GaAs 1,43 1,7∙1010 8500
Besprimesni (intrinsični, čist) poluprovodnik Koncentracije elektrona n i šupljina p jednake su
koncentraciji sopstvenih nosilaca n=p=ni
Primesni poluprovodnici n-tip dopiran petovalentnim donorskim primesama (P, As, Sb)
koncentracije ND
većinski nosioci elektroni čija je koncentracija n=ND
manjinski nosioci šupljine koncentracije p=ni2/n
p-tip dopiran trovalentnim akceptorskim primesama (B, Ga, In)
koncentracije NA
većinski nosioci šupljine čija je koncentracija p=NA
manjinski nosioci elektroni koncentracije n=ni2/p
Poluprovodnik je jako dopiran ukoliko je koncentracija primesa veća od 1017 cm-3 (n+, p+)
Rekombinacija nosilaca – poništavanje para elektron-šupljina
Osnovne poluprovodničke komponente
Diode – na bazi P-N spoja Bipolarni tranzistori (BT-Bipolar Transistor) Tranzistori sa efektom polja (FET–Field Effect Transistor) Višeslojne poluprovodničke komponente
Ostale poluprovodničke komponente sa 2 i više izvoda
Tipovi dioda Opšte namene (uglavnom ispravljačke)
Zener (stabilizatori napona)
TVS (Transient Voltage Suppression) diode
Varikap (promenljive kapacitivnosti)
Šotkijeve (brze prekidačke)
LED (Light-Emitting Diode) i IR (Infra Red)
Fotodiode (reakcija na osvetljaj)
Tunel diode (negativna otpornost)
Diode kao izvori konstantne struje
A – anoda K - katoda
Strujom kontrolisane komponente (indirektno preko naponskog izvora i otpornika)
Na bazi silicijumskih spojeva
(BJT - Bipolar Junction Transistor)
NPN PNP
Na bazi heterospojeva – obično SiGe
(HBT - Heterojunction Bipolar Transistor)
Primena za veoma visoke frekvencije
Sa polisilicijumskim emitorom
Poseduju vrlo veliko strujno pojačanje
Tipovi bipolarnih tranzistora (BT)
E – emitor(emitter) B – baza (base) C – kolektor (collector)
Tipovi tranzistora sa efektom polja (FET)
Naponski kontrolisane komponente
IGFET - Insulated-Gate FET JFET - Junction FET MESFET - Metal-Semiconductor FET MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor FET MISFET - Metal-Insulator-Semiconductor
FET HFET - Heterojunction FET MODFET - Modulation-Doped FET HIGFET − Heterojunction Insulated-Gate
FET
JFET tranzistori (Q)
• FET tranzistori sa p-n spojem
N-kanalni P-kanalni
S – sors (source) G – gejt (gate)D – drejn (drain)
MOSFET tranzistori
N-kanalni (NMOS)
P-kanalni (PMOS)
S – sors (source) G – gejt (gate)D – drejn (drain) B –supstrat (bulk)
Sa indukovanim kanalom
Sa ugrađenim kanalom
Višeslojne poluprovodničke komponente Tiristor (Thyristor) ili SCR (Silicon-Controled
Rectifier)
SCS (Silicon-Controled Switch)
Programabilni jednospojni tranzistor(PUT – Programmabile Unijunction Transistor)
GTO (Gate Turn-Off Switch)
LASCR (Light Activated SCR)
Šoklijeva dioda ili BOD (Break-Over Diode)
Dijak Trijak RCT (Reverse Conducting Thyristor)
GATT (Gate Assisted Turn-off Thyristor)
Ostale poluprovodničke komponente Sa 2 izvoda
Fotootpornik (promena otpornosti sa osvetljajem)
Solarne ćelije Termistor
(temperaturno osetljivi otpornik) Jednospojni tranzistor
(UJT – Uni-Junction Transistor) Fototranzistor
(reaguje na osvetljaj)
Optokapler (optoizolator) uključuje IR LED i fotodetektor (fotodioda, fototranzistor, foto-SCR)
Testiranje poluprovodničkih komponenata
Traser električnih karakteristika
Analizatorparametara
Digitalni multimetar sa funkcijom testiranja dioda
Ommetar
DIODE
p-n spoj sa odgovarajućim kontaktima i izvodima čini diodu
anoda katoda
Funkcionisanje zasnovano na usmeračkim svojstvima p-n spoja.
Realizacija u planarnoj tehnologiji sa ili bez epitaksijalnog sloja.
p-n spoj Bliski kontakt poluprovodnika p-tipa sa koncentracijom
primesa NA i poluprovodnika n-tipa sa koncentracijom primesa ND
Obično je jedna strana visoko dopirana (p+-n ili n+-p spoj), a sam prelaz je skokovit (nagli prelaz između n i p strane) ili linearan (postepeni prelaz između n i p strane) u zavisnosti od realizacije diode
Zamišljena granica između 2 tipa poluprovodnika naziva se metalurški spoj
Oko metalurškog spoja obostrano dolazi do difuzije većinskih nosilaca naelektrisanja sa jedne strane spoja na drugu i njihove rekombinacije do uspostavljanja ravnoteže
Kao posledica ostaju nekompenzovani joni primesa u tzv. prelaznoj oblasti (oblasti osiromašenja, barijernoj oblasti, oblasti prostornog naelektrisanja)
U prelaznoj oblasti nema slobodnih nosilaca (elektrona i šupljina), ali postoji električno polje koje se naziva ugrađeno električno polje
p-n spoj u ravnotežnom stanju
Skokovit p-n spoj
U ravnotežnom stanju Fermijev nivo ima konstantnu vrednost unutar p-n spoja
širina prelazne oblasti – w, ugrađeno električno polje – E, tj. ugrađeni napon na prelaznoj oblasti - Vbi zavise od tipa poluprovodnika, koncentracije primesa u n i p tipu (ND i NA) i temperature
Prelazna oblast je šira na strani sa nižom koncentracijom primesa i važi:
( )D Abi 2
i
N NkTV = ln
q n
o rSi bi D Ap n
D A
2 V N Nw x x =
q N Nε ε +
= +⋅
p A n Dx N x N=
Polarizacija diode Bez polarizacije VD=0 V
Ukupan protok naelektrisanja u jednom smeru jednak je 0
Kroz diodu ne protiče struja
Inverzna polarizacija
Prelazna oblast se proširuje Električno polje u njoj se povećava
Nema struje većinskih nosilaca
Postoji termalna generacija slobodnih nosilaca u n- i p- oblastima. Deo generisanih manjinskih nosilaca koji se nalaze uz prelaznu oblast prevlači električno polje i oni se kreću ka anodnom, odnosno katodnom kontaktu. Formira se generaciona struja koja je jako mala (reda nA ili µA) i zavisi od tehnoloških parametara diode i temperature
Napajanje- pozitivan pol na strani katode- negativnan pol na strani anode
VD=VA-VK<0V
Direktna polarizacija
Prelazna oblast se sužava Električno polje u njoj se smanjuje Struju čine struja difuzije većinskih nosilaca (prelaz
šupljina iz p-tipa preko prelazne oblasti u n-tip ka katodnom izvodu i prelaz elektrona iz n-tipa preko prelazne oblasti u p-tip ka anodnom izvodu) i struja rekombinacije (međusobnog poništavanja slobodnih nosilaca)
Napajanje- pozitivan pol na strani anode - negativan pol na strani katode
VD=VA-VK>0V
Osobine provođenja diode
Propušta struju pri direktnoj polarizaciji
VD=VA-VK>0V ⇒ID>0
Dioda ima usmeračke karakteristike
• Inverzna polarizacija uobičajen režim rada: prekidačkih, Zenerovih, TVS, varikap, Šotkijevih i fotodioda• Direktna polarizacija uobičajen režim rada: prekidačkih, Šotkijevih, LED, tunelskih i dioda kao izvora konstantne struje
Praktično ne propušta struju pri inverznoj polarizaciji
VD=VA-VK<0V ⇒ID≈0
Strujno-naponska karakteristika diode Zavisnost vrednosti struje diode - ID od
vrednosti napona na koji je priključena – VD
ID =f(VD) Prikazuje se za direktni i inverzni režim rada Daje se u obliku:
Analitičke zavisnosti– koristi se Šoklijev izraz izveden na osnovu teorijskih razmatranja
Grafičke zavisnosti
Is – inverzna struja zasićenja – parametar koji zavisi od realizacije diode i temperature (veoma mala)
VT=kT/q – termički potencijal, T – apsolutna temperatura
VT≈26 mV za T=300K n – faktor nelinearnosti diode – parametar koji zavisi
od realizacije diodeVD<0,3V n=2
0,3V<VD<0,5V n=1÷2VD≥0,5V n=1
VD=0V ⇒ ID=0 VD>0V ⇒ ID=Is[exp(VD/nVT)-1] ≈ Isexp(VD/nVT) VD<0V ⇒ ID≈-Is (veoma mala)
Inverzna struja je jednaka inverznoj struji zasićenja i konstantna sve dok ne nastupi proboj
D
T
D
VnV
sI I (e )= − 1
Šoklijev izraz
Grafički prikaz
u lin-lin razmeri u lin-log razmeri
Realna inverzna struja zasićenja dodatno uključuje generacione i procese na površini kontakata i veća je čak do 1000 puta
Realna strujno-naponska karakteristika diode
Realna karakteristika u direktnom režimu dodatno uključuje pad napona usled parazitne otpornosti tela diode i kontakata
Strujno-naponska karakteristika diode - zavisnost od koncentracija ND i NA
Napon vođenja diode• Napon pri kome struja diode postaje značajna i nadalje naglo raste naziva se napon vođenja diodeDiode izrađene od različitih materijala imaju različite vrednosti napona vođenjaVD(Ge)=0,3 VVD(Si)=0,7 VVD(GaAs)=1,2 V
Diode izrađene od različitih materijala imaju različite vrednosti inverzne struje zasićenjaIs(Ge)≈1 µAIs(Si)≈10 pAIs(GaAs)≈1 pA
Proboj p-n spoja Pri povećanju vrednosti inverznog napona iznad VZ
dolazi do proboja p-n spoja i naglog porasta inverzne struje usled savladavanja potencijalne barijere prelazne oblasti – Zenerova oblast
Za nastanak proboja su odgovorni tunelski efekat i/ili efekat lavinske multiplikacije nosilaca usled udarne jonizacije. Ovaj efekat je reverzibilan.
Napon pri kome dolazi do proboja se naziva Zenerov napon – VZ i zavisi od koncentracije primesa u p-n spoju
Tunelski efekat dominantan za probojne napone manje od 5V. Postoji meko kolenona karakteristici
Lavinska multiplikacija dominantna za probojne napone veće od 5V
Rad Zenerovih dioda kao stabilizatora i regulatora napona se zasniva na ovom efektu
Maksimalni inverzni napon koji se sme primeniti na diodu pre ulaska u Zenerovu oblast naziva se PIV (Peak Inverse Voltage) ili PRV (Peak Reverse Voltage)
Temperaturna zavisnost Pri direktnoj
polarizaciji strujno-naponska
karakteristika se pomera ulevo za 2 mV pri porastu temperature za 1°C.
Za stalnu vrednost napona na diodi –raste struja sa porastom temperature.
Pri inverznoj polarizaciji struja zasićenja se udvostučuje pri porastu temperature
za 10 °C sa porastom temperature probojni napon raste za VZ>5V,
a opada za VZ<5V
Otpornost diode• Statička (DC) otpornost
• Dinamička (AC) otpornost
DQD
DQ
V1R
tg Iα= =
• Na osnovu Šoklijevog izraza za struju diode
n=2 za napone manje od napona vođenjan=1 za napone veće od napona vođenja VT=26 mV za T=300KNe uključuje otpornost tela i kontakata diode
dQd
QdQ
V1 1r
tg I dI / dVβ∆ = = = ∆
Td
DQ
nVr
I=
Primer Za diskretnu Si diodu (1N4001) čija je strujno-
naponska karakteristika data na slici odrediti statičku i dinamičku otpornost, kao i otpornost na osnovu Šoklijevog izraza za:1. ID1=4 mA2. ID2=40 mA3. ID3=80 mA
1. ID1=4mA ⇒ VD1=0,6V; ∆ID1=7mA; ∆VD1=0,1VRD1=VD1/ID1=150 Ω; rd1=∆VD1/∆ID1=14,3 Ω; rd1(Sch)=2VT/ID1=13 Ω
2. ID2=40mA ⇒ VD2=0,71V; ∆ID2=16mA; ∆VD2=0,025VRD2=VD2/ID2=17,75Ω; rd2=∆VD2/∆ID2=1,56 Ω; rd2(Sch)=VT/ID2=0,65 Ω
3. ID3=80mA ⇒ VD3=0,75V; ∆ID3=16mA; ∆VD3=0,01VRD3=VD3/ID3=9,375Ω; rd3=∆VD3/∆ID3=0,625 Ω; rd3(Sch)=VT/ID3=0,325Ω
Kapacitivnost diode Utiče na frekventni odziv diode Sastoji se od kapacitivnosti prelazne oblasti i difuzione
kapacitivnosti Kapacitivnost prelazne oblasti zavisi od njene širine - w, kao i od
površine p-n spoja - S i značajna je pri inverznoj polarizaciji
Za skokovit p-n spoj važi
VR - apsolutna vrednost inverzne polarizacije
ND=NA=1∙1017cm-3; Vbi=0,814V
1/ 2
0 rSi A D0 rSi
bi R A D
q N NSC S
w 2(V V ) N Nε ε
ε ε
= = + +
1/ 2
R
bi
C(0)C
V1
V
=
+
Na ovom efektu se zasniva rad varikap(varaktor) dioda čija se kapacitivnost menja u zavisnosti od inverznog napona na koji su priključene. Koriste se za filterska podešavanja u mikrotalasnim kolima
Difuziona kapacitivnost je značajna pri direktnoj polarizaciji diode
Zavisi od brzine prolaska nosilaca kroz prelaznu oblast i obrnuto je proporcionalna dinamičkoj otpornosti diode
Difuziona kapacitivnost zajedno sa dinamičkom otpornošću određuje admitansu diode, a time i ograničava maksimalnu frekvencu njene primene
d
1C
r
Vreme oporavka diode(reverse recovery time) - trr
Važan parametar kod brzih prekidačkih kola. Difuziona struja pri direktnoj polarizaciji stvara veliki broj
manjinskih nosilaca u p i n oblasti. Ukoliko se iznenada uspostavi inverzna polarizacija (t=t1) javlja se višak manjinskih nosilaca u ovim oblastima. Vreme potrebno da se uspostavi ravnotežno stanje koje odgovara inverznoj polarizaciji je vreme oporavka diode trr. Njega čini vreme skladištenja nosilaca – ts u toku kojeg kroz p-n spoj protiče struja Ireverse i vreme prelaza - tt tokom kojeg se dostiže neprovodno stanje diode.
trr=ts+tt
• Standardna vrednost trr je od nekoliko ns do 1µs.
Električni modeli dioda Idealan model
VBIASD D
L
VI ; V 0
R= =
direktna polarizacija -dioda zamenjena zatvorenim prekidačem
inverzna polarizacija –dioda zamenjena otvorenim prekidačem
AD D BIASI 0 ; V V= = −
Praktičan model
BIAS FBIAS F D D F
L
V VV V I ; V V
R−
≥ ⇒ = =
direktna polarizacija – dioda zamenjena izvorom VF (napon vođenja diode) i zatvorenim prekidačem
inverzna polarizacija – diodazamenjena otvorenim prekidačem
AD D BIASI 0 ; V V= = −
ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ < ⇒ = =
Realan model
+BIAS FBIAS F D D F D d
L d
V VV V I ; V V I r
R r−
> ⇒ = =+
direktna polarizacija - dioda zamenjena izvorom VF, otpornikom rd (dinamička otpornost diode) i zatvorenim prekidačem
inverzna polarizacija - dioda zamenjena otpornikom rR (dinamička otpornost pri inverznoj polarizaciji) i otvorenim prekidačem
BIAS R BIASD D
L R L R
V r VI ; V
R r R r⋅
= = −+ +
ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ ≤ ⇒ = =
Zener diode – stabilizatori i ograničavači napona
Rad pri inverznoj polarizaciji u Zenerovoj oblasti (oblasti proboja); struja suprotnog smera u odnosu na standardnu
Vrednost Zenerovog napona Vz opada sa povećanjem nivoa dopiranja p i n oblasti i može se strogo kontrolisati
Za napone od 1,8 V do 200 V i snage od ¼ W do 50 W Izrađene od Si Pri direktnoj polarizaciji rade kao standardne diode Model Zener diode u oblasti proboja
idealan praktičan
Zenerov napon jako zavisi od temperature Temperaturni koeficijent Zenerovog napona
VZ – nominalni Zenerov napon na T0=25°C ∆VZ – promena Zenerovog napona usled promene
temperature T-T0
Za VZ<5 V ⇒ TC<0, meko koleno na karakteristici u Zenerovoj oblasti
Za VZ>5 V ⇒ TC>0 Vrednost TC značajna pri projektovanju kola sa
referentnim vrednostima napona Efekat promene VZ sa temperaturom se koristi pri
realizaciji jednostavnih senzora temperature
Z ZC
0
V VT 100 % / C
T T∆
= × ° −
Primer Odrediti vrednosti referentnog napona na T=100°C za
Zener diode čiji su parametri:1. VZ1(T0=25°C)=3,6 V; TC=-0,07 %/°C2. VZ2(T0=25°C)=10 V; TC=0,072 %/°C
∆VZ1=-0,0007 1/°C∙(100°C-25°C)∙3,6V=-0,189VVZ1=3,6V-0,189V=3,411V
∆VZ2=0,00072 1/°C∙(100°C-25°C)∙10V=0,54VVZ2=10V+0,54V=10,54V
CZ 0 Z
TV (T T ) V
100%∆ = − ⋅
)= )+Z Z 0 ZV (T V (T V∆
TVS (Transient Voltage Suppression) diode
Služe za ograničavanje vrednosti naponskih pikova
Za zaštitu elektronskih kola od elektrostatičkog pražnjenja, iznenadnih induktivnih opterećenja, indukovanih varnica i groma
Brže su od drugih metoda zaštite Silicijumski pn spoj, sa posebno optimizovanom
geometrijom i profilima primesa - silicijumska lavinska dioda
Postoje unidirekcione i bidirekcione
Povezuje se u kolo tako da je inverzno polarisana Probojni napon diode odgovara dozvoljenom ulaznom
naponu kola koje se štiti Kada naiđe naponski pik dioda provede (lavinski proboj)
i ograniči napon na vrednost svog probojnog napona Kada napon padne ispod napona proboja dioda se vraća
u neprovodno stanje
Unidirekcione TVS diode
Pružaju asimetričnu zaštitu ulazno/izlazne linije na koju su priključene
Kod pozitivnog pika D1-direktno polarisana, D3 -inverzno polarisana u oblasti proboja. Na liniji je napon blizak probojnom naponu Zener diode D3
Kod negativnog pika D2- direktno polarisana, na liniji je napon vođenja diode D2
Zener dioda ima manji probojni napon od D2 i može da izdrži velike struje
Služi za zaštitu linija za brzi prenos podataka jer diode D1 i D2 imaju male parazitne kapacitivnosti
Sadrže 2 Zener diode u opoziciji
Štite liniju i od pozitivnih i od negativnih pikova
Napon na liniji je uvek ograničen naponom proboja Zener dioda
Bidirekcione TVS diode
TVS diode se nazivaju i ESD diodama jer štite kola od elektrostatičkog pražnjenja (ElectroStatic Discharge)
Pakuje se više dioda u jedno kućište za istovremenu zaštitu više linija
Primena TVS dioda
Zaštita USB magistrale odelektrostatičkogpražnjenja napriključku
Zaštita GSM modula odelektrostatičkogpražnjenja nanosaču SIM kartice
LED (Light-Emmiting Diode) Rekombinacijom nosilaca (prelaskom elektrona iz
provodne u valentnu zonu) pri direktnoj polarizaciji p-n spoja oslobađa se energija u vidu toplote i svetlosnog zračenja (vidljivog, IC ili UV).
Kod Si i Ge dioda preovladava oslobađanje toplote, a kod GaAs se emituje infra-crveno zračenje.
Kod dioda izrađenih od drugih poluprovodnih jedinjenaboja zračenja (talasna dužina emitovane svetlosti) zavisi od širine energetskog procepa materijala – EG.
Vidljiva svetlost je u opsegu (400÷750)µm, ultra-ljubičasta ispod 400 µm, a infra-crvena iznad 750 µm.
GG
c cE h h h
Eν λ
λ= = ⇒ =
Materijali koji se koriste za realizaciju LED-ova različitih boja i njihovi naponi vođenja
Intenzitet emitovane svetlosti zavisi od struje kroz diodu do određene granice zasićenja
Za sve diode se može smatrati da svetle punim intenzitetom pri ID=20 mA
Pri upotrebi bitno ograničenje je napon proboja koji se tipično kreće u granicama 3÷5 V
Intenzitet zračenja opada sa uglom posmatranja LED-a
Boja Materijal VD(V)
Plava GaN 5,0
Bela GaN 4,1
Zelena GaP 2,2
Žuta AlInGaP 2,1
Ćilibar (amber) AlInGaP 2,1
Narandžasta GaAsP 2,0
Crvena GaAsP 1,8
Zanimljivosti Beli LED se predviđa kao zamena za klasično
osvetljenje u budućnosti Bela svetlost se stvara indirektno. Plavi LED
emituje svetlost koja pobuđuje tzv. YAG fosfor, a on emituje žutu svetlost; Kombinacija te žute i izvorne plave svetlosti u odgovarajućoj proporciji daje belu svetlost
U novije vreme se izrađuju i dvobojne (dual) LED kod kojih se emituje svetlost jedne ili druge boje u zavisnosti od primenjene polarizacije
Varikap (varaktor) diode Komponente kod kojih se menja vrednost kapacitivnosti u
zavisnosti od primenjenog napona Za podešavanje oscilatornih kola Rad pri inverznoj polarizaciji - zavisnost kapacitivnosti
prelazne oblasti od primenjenog napona. Sa porastom inverzne polarizacije širi se prelazna oblast a sa tim opada kapacitivnost
C(0) –kapacitivnost pri nultoj polarizaciji m=0 za skokovit p-n spoj
1m 2
R
bi
C(0)C
V1
V
+
=
+
0 rSi
SC
wε ε=
Realizacija sa superstrmim spojem (koncentracija primesa u n oblasti uz metalurški spoj je najviša i opada ka dubini poluprovodnika) radi postizanja linearne zavisnosti između frekvencije generisanog signala i primenjenog napona (u idealnom slučaju m=-3/2).
Tehnološki postupak izrade planarnih dioda
• Sečenje i poliranje pločica • Epitaksijalni rast sloja n-tipa ako je supstrat n+-tipa
• Oksidacija• Implantacija n+-tipa sa donje strane ako je supstrat n-tipa
• nanošenje fotorezista• postavljanje maske• ekspozicija fotorezista kroz masku (izlaganje UV zračenju ili mlazu elektrona)
• uklanjanje maske i polimerizovanog fotorezista• uklanjanje oksida kroz otvor u fotorezistu
• uklanjanje fotorezista• implantacija jona kroz otvor u oksidu
• difuzija –termička preraspodela implantiranih jona• metalizacija
• pasivizacija
• enkapsulacija
• sečenje čipova na pločici
Profil primesa planarne diode bez epitaksijalnog sloja
Kućište dioda Zavisno od namene diode su enkapsulirane
u različite vrste kućišta Katoda je obeležena linijom, tačkom ili
slovom K
Kod LED-a anoda uvek ima duži izvod
Diode opšte namene
SMD diode
Snažne diode
stud puk
Tehničke specifikacje(Datasheet-ovi) dioda Ispravljačke diode – primer 1N4001 Zenerove diode – primer BZX55 TVS diode – primer ESD11B LED diode – primer YZ-R 3 Varikap diode – primer MV209 (BB109)
1N4001-1N
4007
1N4001-1N4007, Rev. C 2001 Fairchild Semiconductor Corporation
1N4001 - 1N4007
General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)
Absolute Maximum Ratings* TA = 25°C unless otherwise noted
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Electrical Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted
Features• Low forward voltage drop.
• High surge current capability.
Symbol
Parameter
Device
Units 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007
VF Forward Voltage @ 1.0 A 1.1 V Irr Maximum Full Load Reverse Current, Full
Cycle TA = 75°C 30 µA
IR Reverse Current @ rated VR TA = 25°C TA = 100°C
5.0 500
µA µA
CT Total Capacitance VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
15 pF
DO-41COLOR BAND DENOTES CATHODE
Symbol
Parameter
Value
Units 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007
VRRM Peak Repetitive Reverse Voltage 50 100 200 400 600 800 1000 V IF(AV) Average Rectified Forward Current,
.375 " lead length @ TA = 75°C 1.0 A
IFSM Non-repetitive Peak Forward Surge Current
8.3 ms Single Half-Sine-Wave 30 A
Tstg Storage Temperature Range -55 to +175 °C TJ Operating Junction Temperature -55 to +175 °C
Symbol
Parameter
Value
Units PD Power Dissipation 3.0 W
RθJA Thermal Resistance, Junction to Ambient 50 °C/W
Thermal Characteristics
1N4001-1N
4007
1N4001-1N4007, Rev. C 2001 Fairchild Semiconductor Corporation
General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)(continued)
Typical Characteristics
0.6 0.8 1 1.2 1.40.010.020.04
0.10.20.4
124
1020
Forward Voltage, VF [V]
Forw
ard
Cur
rent
, IF [
A]
T = 25 C Pulse Width = 300µµµµS2% Duty Cycle
ºJ
1 2 4 6 8 10 20 40 60 1000
6
12
18
24
30
Number of Cycles at 60Hz
Peak
For
war
d Su
rge
Cur
rent
, IFS
M [A
]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Ambient Temperature [ºC]Ave
rage
Rec
tifie
d Fo
rwar
d C
urre
nt, I
F [A
]
SINGLE PHASE HALF WAVE
60HZRESISTIVE OR
INDUCTIVE LOAD.375" 9.0 mm LEAD
LENGTHS
0 20 40 60 80 100 120 1400.01
0.1
1
10
100
1000
Percent of Rated Peak Reverse Voltage [%]
Reve
rse
Curr
ent,
I R [m
A]
T = 25 CºJ
T = 150 CºJ
T = 100 CºJ
Figure 1. Forward Current Derating Curve Figure 2. Forward Voltage Characteristics
Figure 3. Non-Repetitive Surge Current Figure 4. Reverse Current vs Reverse Voltage
1996 Apr 26 2
Philips Semiconductors Product specification
Voltage regulator diodes BZX55 series
FEATURES
• Total power dissipation:max. 500 mW
• Tolerance series: ±5%
• Working voltage range:nom. 2.4 to 75 V (E24 range)
• Non-repetitive peak reverse powerdissipation: max. 40 W.
APPLICATIONS
• Low voltage stabilizers or voltagereferences.
DESCRIPTION
Low-power voltage regulator diodes in hermetically sealed leaded glassSOD27 (DO-35) packages.
The diodes are available in the normalized E24 ±5% tolerance range.The series consists of 37 types with nominal working voltages from 2.4 to 75 V(BZX55-C2V4 to BZX55-C75).
Fig.1 Simplified outline (SOD27; DO-35) and symbol.
The diodes are type branded.
handbook, halfpage
MAM239
k a
LIMITING VALUESIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).
Notes
1. Device mounted on a printed circuit-board without metallization pad; lead length max.
2. Tie-point temperature ≤ 50 °C; lead length 8 mm.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
Total seriesTj = 25 °C; unless otherwise specified.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
IF continuous forward current − 250 mA
IZSM non-repetitive peak reverse current tp = 100 µs; square wave;Tj = 25 °C prior to surge
see Table“Per type”
Ptot total power dissipation Tamb = 50 °C; note 1 − 400 mW
Tamb = 50 °C; note 2 − 500 mW
PZSM non-repetitive peak reverse powerdissipation
tp = 100 µs; square wave;Tj = 25 °C prior to surge
− 40 W
tp = 8.3 ms; square wave;Tj ≤ 150 °C prior to surge
− 30 W
Tstg storage temperature −65 +200 °CTj junction temperature − 200 °C
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
VF forward voltage IF = 100 mA; see Fig.4 − 1.0 V
1996A
pr26
3
Philips S
emiconductors
Product specification
Voltage regulator diodes
BZ
X55 series
Per typeTj = 25 °C; unless otherwise specified.
BZX55-CXXX
WORKINGVOLTAGE
VZ (V)at IZtest
DIFFERENTIALRESISTANCE
rdif (Ω)
TEMP. COEFF.SZ (mV/K)
at IZtestsee Figs 5 and 6
TESTCURRENTIZtest (mA)
DIODE CAP.Cd (pF)
at f = 1 MHz;at VR = 0 V
REVERSE CURRENT atREVERSE VOLTAGE
IR (µA)
NON-REPETITIVEPEAK REVERSE
CURRENTIZSM (A)
at tp = 100 µs;Tamb = 25 °C
atIZ
atIZtest
atTj = 25 °C
atTj = 150 °C VR
(V)MIN. MAX. MAX. MAX. TYP. MAX. MAX. MAX. MAX.
2V4 2.28 2.56 600 85 −1.8 5 450 50 100 1.0 6.0
2V7 2.5 2.9 600 85 −1.9 5 450 10 50 1.0 6.0
3V0 2.8 3.2 600 85 −2.1 5 450 4 40 1.0 6.0
3V3 3.1 3.5 600 85 −2.2 5 450 2 40 1.0 6.0
3V6 3.4 3.8 600 85 −2.4 5 450 2 40 1.0 6.0
3V9 3.7 4.1 600 85 −2.4 5 450 2 40 1.0 6.0
4V3 4.0 4.6 600 80 −2.4 5 450 1 20 1.0 6.0
4V7 4.4 5.0 600 70 −1.4 5 300 0.5 10 1.0 6.0
5V1 4.8 5.4 550 50 −0.8 5 300 0.1 2 1.0 6.0
5V6 5.2 6.0 450 30 1.6 5 300 0.1 2 1.0 6.0
6V2 5.8 6.6 200 10 2.2 5 200 0.1 2 2.0 6.0
6V8 6.4 7.2 150 8 3.0 5 200 0.1 2 3.0 6.0
7V5 7.0 7.9 50 7 3.8 5 150 0.1 2 5.0 4.0
8V2 7.7 8.7 50 7 4.5 5 150 0.1 2 6.15 4.0
9V1 8.5 9.6 50 10 5.5 5 150 0.1 2 6.8 3.0
10 9.4 10.6 70 15 6.5 5 90 0.1 2 7.5 3.0
11 10.4 11.6 70 20 7.7 5 85 0.1 2 8.25 2.5
12 11.4 12.7 90 20 8.4 5 85 0.1 2 9.0 2.5
13 12.4 14.1 110 26 9.8 5 80 0.1 2 9.75 2.5
15 13.8 15.6 110 30 11.3 5 75 0.1 2 11.25 2.0
16 15.3 17.1 170 40 12.8 5 75 0.1 2 12.0 1.5
18 16.8 19.1 170 50 14.4 5 70 0.1 2 13.5 1.5
20 18.8 21.2 220 55 16.0 5 60 0.1 2 15.0 1.5
1996A
pr26
4
Philips S
emiconductors
Product specification
Voltage regulator diodes
BZ
X55 series
Note
1. For BZX55-C2V4 up to C36 IZ = 1 mA; for C39 up to C75 IZ = 0.5 mA.
22 20.8 23.3 220 55 18.7 5 60 0.1 2 16.5 1.25
24 22.8 25.6 220 80 20.4 5 55 0.1 2 18.0 1.25
27 25.1 28.9 220 80 22.9 5 50 0.1 2 20.25 1.0
30 28.0 32.0 220 80 27.0 5 50 0.1 2 22.25 1.0
33 31.0 35.0 220 80 29.7 5 45 0.1 2 24.75 0.9
36 34.0 38.0 220 80 32.4 5 45 0.1 2 27.0 0.8
39 37.0 41.0 500 90 35.1 2.5 45 0.1 2 29.25 0.7
43 40.0 46.0 600 90 38.7 2.5 40 0.1 2 32.25 0.6
47 44.0 50.0 700 110 44.0 2.5 40 0.1 2 35.25 0.5
51 48.0 54.0 700 125 49.0 2.5 40 0.1 2 38.25 0.4
56 52.0 60.0 1000 135 55.0 2.5 40 0.1 2 42.0 0.3
62 58.0 66.0 1000 150 62.0 2.5 35 0.1 2 46.5 0.3
68 64.0 72.0 1000 200 70.0 2.5 35 0.1 2 51.0 0.25
75 70.0 79.0 1500 250 78.0 2.5 35 0.1 2 56.25 0.2
BZX55-CXXX
WORKINGVOLTAGE
VZ (V)at IZtest
DIFFERENTIALRESISTANCE
rdif (Ω)
TEMP. COEFF.SZ (mV/K)
at IZtestsee Figs 5 and 6
TESTCURRENTIZtest (mA)
DIODE CAP.Cd (pF)
at f = 1 MHz;at VR = 0 V
REVERSE CURRENT atREVERSE VOLTAGE
IR (µA)
NON-REPETITIVEPEAK REVERSE
CURRENTIZSM (A)
at tp = 100 µs;Tamb = 25 °C
atIZ
atIZtest
atTj = 25 °C
atTj = 150 °C VR
(V)MIN. MAX. MAX. MAX. TYP. MAX. MAX. MAX. MAX.
1996 Apr 26 5
Philips Semiconductors Product specification
Voltage regulator diodes BZX55 series
THERMAL CHARACTERISTICS
Note
1. Device mounted on a printed circuit-board without metallization pad.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT
Rth j-tp thermal resistance from junction to tie-point lead length 8 mm 300 K/W
Rth j-a thermal resistance from junction to ambient lead length max.; see Fig.2 and note 1 380 K/W
GRAPHICAL DATA
Fig.2 Thermal resistance from junction to ambient as a function of pulse duration.
handbook, full pagewidth
10−1 1 10 102 103 104 105
MBG930
102
10
1
103
tp (ms)
tp tpT T
δ =
0.020.01≤0.001
0.750.500.33
0.20
0.100.05
δ = 1Rth j-a(K/W)
1996 Apr 26 6
Philips Semiconductors Product specification
Voltage regulator diodes BZX55 series
Fig.3 Maximum permissible non-repetitivepeak reverse power dissipationversus duration.
handbook, halfpage
MBG801103
1 duration (ms)
PZSM(W)
10
102
10−1
10
1
(1)
(2)
(1) Tj = 25 °C (prior to surge).
(2) Tj = 150 °C (prior to surge).
Fig.4 Forward current as a function of forwardvoltage; typical values.
handbook, halfpage
0.6 1.0
300
100
0
200
MBG781
0.8 VF (V)
IF(mA)
Fig.5 Temperature coefficient as a function ofworking current; typical values.
handbook, halfpage
0 60
0
−2
−3
−1
MBG783
20 40 IZ (mA)
SZ(mV/K) 4V3
3V9
3V6
3V0
2V42V7
3V3
BZX55-C2V4 to C4V3.
Tj = 25 to 150 °C.
Fig.6 Temperature coefficient as a function ofworking current; typical values.
handbook, halfpage
0 2016
10
0
−5
5
MBG782
4 8 12IZ (mA)
SZ(mV/K)
4V7
12
11
10
9V1
8V27V56V8
6V2
5V6
5V1
BZX55-C4V7 to C12.
Tj = 25 to 150 °C.
© Semiconductor Components Industries, LLC, 2011
November, 2011 − Rev. 51 Publication Order Number:
ESD11B/D
ESD11B
Transient VoltageSuppressorsMicro−Packaged Diodes for ESD Protection
The ESD11B Series is designed to protect voltage sensitivecomponents from ESD. Excellent clamping capability, low leakage,and fast response time provide best in class protection on designs thatare exposed to ESD. Because of its small size, it is suited for use incellular phones, MP3 players, digital cameras and many other portableapplications where board space comes at a premium.
Specification Features• Low Capacitance 12 pF• Low Clamping Voltage• Small Body Outline Dimensions: 0.60 mm x 0.30 mm
• Low Body Height: 0.3 mm
• Stand−off Voltage: 5.0 V
• Low Leakage
• Response Time is < 1 ns
• IEC61000−4−2 Level 4 ESD Protection
• IEC61000−4−4 Level 4 EFT Protection
• These Devices are Pb−Free, Halogen Free/BFR Free and are RoHSCompliant
Mechanical CharacteristicsMOUNTING POSITION: AnyQUALIFIED MAX REFLOW TEMPERATURE: 260°CDevice Meets MSL 1 Requirements
MAXIMUM RATINGS
Rating Symbol Value Unit
IEC 61000−4−2 (ESD) ContactAir
±15±15
kV
Total Power Dissipation on FR−5 Board(Note 1) @ TA = 25°CThermal Resistance, Junction−to−Ambient
°PD°
RJA
250
400
mW
°C/W
Junction and Storage Temperature Range TJ, Tstg −40 to +125 °C
Lead Solder Temperature − Maximum(10 Second Duration)
TL 260 °C
Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. MaximumRatings are stress ratings only. Functional operation above the RecommendedOperating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above theRecommended Operating Conditions may affect device reliability.1. FR−5 = 1.0 x 0.75 x 0.62 in.
See Application Note AND8308/D for further description of survivability specs.
Device Package Shipping†
ORDERING INFORMATION
†For information on tape and reel specifications,including part orientation and tape sizes, pleaserefer to our Tape and Reel Packaging SpecificationsBrochure, BRD8011/D.
http://onsemi.com
ESD11B5.0ST5G DSN2(Pb−Free)
5000/Tape & Reel
DSN2CASE 152AA
MARKINGDIAGRAM
PIN 1
XXXX = Specific Device CodeYYY = Year Code
XXXXYYY
Bi−Directional TVS
IPP
IPP
V
I
IRIT
ITIRVRWMVC VBR
VRWM VCVBR
ESD11B
http://onsemi.com2
ELECTRICAL CHARACTERISTICS(TA = 25°C unless otherwise noted)
Symbol Parameter
IPP Maximum Reverse Peak Pulse Current
VC Clamping Voltage @ IPP
VRWM Working Peak Reverse Voltage
IR Maximum Reverse Leakage Current @ VRWM
VBR Breakdown Voltage @ IT
IT Test Current
*See Application Note AND8308/D for detailed explanations ofdatasheet parameters.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)
DeviceDevice
Marking
VRWM(V)
IR (A)@ VRWM
VBR (V) @ IT(Note 2) IT C (pF)
VC (V) @ IPP = 1 A VC
Max Max Min mA Typ MaxMax
(Note 3)Per IEC61000−4−2
(Note 4)
ESD11B5.0ST5G 11B5 5.0 1.0 5.8 1.0 12 13.5 10 Figures 1 and 2See Below
2. VBR is measured with a pulse test current IT at an ambient temperature of 25°C.3. Surge current waveforms per Figure 5.4. For test procedure see Figures 3 and 4 and Application Note AND8307/D.
Figure 1. ESD Clamping Voltage ScreenshotPositive 8 kV Contact per IEC61000−4−2
Figure 2. ESD Clamping Voltage ScreenshotNegative 8 kV Contact per IEC61000−4−2
Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off
Red 3 mm Normal 30° No
FEATURES
” Highly Luminous Ultra Bright Red
” AlInGaP / GaAs Technology Chip
” Super Luminous Intensity 5500 mcd
” Iv Ranks, Luminous Intensity Bin Limits S / T / U / V
” High Luminous Flux
” Dominate Wavelength 625 nm
” Water Clear UV Resistance Epoxy Package
” Extremely Uniform Red Light
” Lens Size 3mm option
” Shape Options with Normal or Sharp
” Viewing Angles 2ș ½ = 30° , with 20° / 40° / 60°options
” Stand-Off Options
BENEFITS
” Low Energy Consumptions
” Low Maintenance Costs
” High Application Design Flexibility
” High Reliability
” Prompt Shipment
” Very Competitive prices
APPLICATIONS
” Traffic Signals and Outdoor Signals
” Cavity Lights/ Effect Lights
” Legend Back Lights
” Automotive Lights
” Electronic Displays / Moving Signs
” Garden Lights
” Torch / Miniature Flash Lights
” Optical Indicator Lights
” Display / Decoration Lights
” Channel Letter Lights
” Lantern Lights
” Solar Energy Lights
Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off
Red 3 mm Normal 30° No
Package Dimensions
Notes:
1. All dimensions are in millimeters (inches).
2. Tolerance ± 0.25 (0.01’’) mm unless otherwise noted.
3. Protruded resin under flange is 1.0mm (0.04’’) max.
4. Lead spacing is measured where the leads emerge from the package
5. Specifications are subject to change without notice.
Absolute Maximum Ratings at Ta = 25°C
Forward Voltage Vf 2.3 ± 0.3 V
Continuous Forward Current If 50 mA
Power Dissipation Pd 130 mW
Peak Forward Current Ifp 150 mA
Derating Factor 0.40 mA/ °C
Reverse Voltage Vr 5 V
Operating Temperature Top -25 ~ +85°C
Storage Temperature Tstg -35 ~ +100°C
Soldering Temperature Tsd 260°C / 5 Sec
Remarks: Duty Ratio = 1/16, Pulse Width = 0.1ms
Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2ș ½ Stand-Off
Red 3 mm Normal 30° No
Electrical / Optical Characteristics at Ta = 25°C
Parameter Symbol Min Typ Max Unit Test Condition
Forward Voltage Vf 2.0 2.3 2.6 V If = 20 mA
Dominant Wavelength Ȝd 625 nm If = 20 mA
Luminous Intensity Iv 1900 4200 5500 mcd If = 20 mA
Spectrum Radiation Bandwidth ǻȜ 20 nm If = 20 mA
Reverse Current Ir 10 mA VR = 5V
Luminous Intensity Iv (mcd) Grade
Emission Wavelength
Range ȜP (nm)
Viewing
Angle
Lens
Shape Min Typ Max
YZ-R 3N20 20° Normal 4200 5500
YZ-R 3N30 30° Normal 3200 4200
YZ-R 3N40 40° Normal 2500 3200
YZ-R 3N60
620nm ~ 630nm
60° Normal 1900 2500
Electrical / Optical Characteristics Diagram at Ta = 25°C
Ranks / Luminous Intensity Bin Limits
ax
Iv
Bin Name Min M
S 1900 2500
T 2500 3200
U 3200 4200
V 4200 5500
W 5500 7200
© Semiconductor Components Industries, LLC, 2006
January, 2006 − Rev. 41 Publication Order Number:
MMBV109LT1/D
MMBV109LT1, MV209Preferred Devices
Silicon Epicap DiodesDesigned for general frequency control and tuning applications;
providing solid−state reliability in replacement of mechanical tuningmethods.
Features
• High Q with Guaranteed Minimum Values at VHF Frequencies
• Controlled and Uniform Tuning Ratio
• Available in Surface Mount Package
• Pb−Free Packages are Available
MAXIMUM RATINGS (TC = 25°C unless otherwise noted)
Rating Symbol Value Unit
Reverse Voltage VR 30 Vdc
Forward Current IF 200 mAdc
Forward Power DissipationMMBV109LT1
@ TA = 25°CDerate above 25°C
MV209@ TA = 25°CDerate above 25°C
PD
2002.0
2001.6
mWmW/°C
mWmW/°C
Junction Temperature TJ +125 °C
Storage Temperature Range Tstg −55 to +150 °C
Maximum ratings are those values beyond which device damage can occur.Maximum ratings applied to the device are individual stress limit values (notnormal operating conditions) and are not valid simultaneously. If these limits areexceeded, device functional operation is not implied, damage may occur andreliability may be affected.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)
Characteristic Symbol Min Typ Max Unit
Reverse Breakdown Voltage(IR = 10 Adc)
V(BR)R 30 − − Vdc
Reverse Voltage Leakage Current(VR = 25 Vdc)
IR − − 0.1 Adc
Diode Capacitance Temperature Co-efficient (VR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz)
TCC − 300 − ppm/°C
http://onsemi.com
26−32 pF VOLTAGE VARIABLECAPACITANCE DIODES
3
Cathode
1
Anode
2
Cathode
1
Anode
SOT−23
TO−92
Preferred devices are recommended choices for future useand best overall value.
12
3
12
MV209
AYWW
TO−92 (TO−226AC)CASE 182STYLE 1
SOT−23 (TO−236)CASE 318−08
STYLE 8
MV209 = Device CodeA = Assembly LocationY = YearWW = Work Week = Pb−Free Package
See detailed ordering and shipping information in the packagedimensions section on page 2 of this data sheet.
ORDERING INFORMATION
1
M4A M
M4A = Device CodeM = Date Code* = Pb−Free Package
(Note: Microdot may be in either location)
(Note: Microdot may be in either location)*Date Code orientation and/or overbar may
vary depending upon manufacturing location.
MARKINGDIAGRAMS
MMBV109LT1, MV209
http://onsemi.com2
Ct, Diode CapacitanceVR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz
pF
Q, Figure of MeritVR = 3.0 Vdcf = 50 MHz
CR, Capacitance RatioC3/C25
f = 1.0 MHz (Note 1)
Device Package Shipping† Min Nom Max Min Min Max
MMBV109LT1 SOT−23 3,000 / Tape & Reel
26 29 32 200 5.0 6.5
MMBV109LT1G SOT−23(Pb−Free)
3,000 / Tape & Reel
MMBV109LT3 TO−92 10,000 / Tape & Reel
MMBV109LT3G TO−92(Pb−Free)
10,000 / Tape & Reel
MV209 SOT−23 1,000 Units / Bag
MV209G SOT−23(Pb−Free)
1,000 Units / Bag
1. CR is the ratio of Ct measured at 3 Vdc divided by Ct measured at 25 Vdc.
Figure 1. DIODE CAPACITANCE
40
32
24
16
8
01 3 10 30 100
VR, REVERSE VOLTAGE (VOLTS)
CT
, CA
PA
CIT
AN
CE
− p
F
Figure 2. FIGURE OF MERIT
f, FREQUENCY (MHz)
Figure 3. LEAKAGE CURRENT
TA, AMBIENT TEMPERATURE
Figure 4. DIODE CAPACITANCE
TA, AMBIENT TEMPERATURE
Q,
FIG
UR
E O
F M
ER
IT
10
1000
100
10100 1000
, R
EV
ER
SE
CU
RR
EN
T (
nA)
100
−60
0.01
0.0010 +40 +100
Ct
, DIO
DE
CA
PA
CIT
AN
CE
(N
OR
MA
LIZ
ED
) 1.04
−75
1.02
1.00
0.98
0.96−25 +25 +75 +125
VR = 3.0 Vdc
f = 1.0 MHz
Ct Cc + Cj
36
28
20
12
4
f = 1.0 MHz
TA = 25°C
VR = 3 Vdc
TA = 25°C
VR = 20 Vdc
+120 +140+80+60+20−40 −20
I R
0.1
1.0
1020
2.0
0.2
0.02
0.002
0.006
0.06
0.6
6.0
60
−50 0 +50 +100
1.03
1.01
0.99
0.97
NOTES ON TESTING AND SPECIFICATIONS
Testiranje ispravnosti dioda Digitalnim multimetrom
ispravna neispravna(Umesto vrednosti 2,6 V koja predstavlja interno
napajanje instrumenta može da se pojavi OL)
Ommetrom Direktno polarisana dioda ⇒niska vrednost otpornosti Inverzno polarisana dioda ⇒ visoka vrednost otpornosti U oba slučaja niska vrednost otpornosti ⇒ dioda
kratkospojena U oba slučaja visoka vrednost otpornosti ⇒ dioda
otvorena Traserom električnih karakteristika ili analizatorom
parametara – grafički prikaz karakteristika
direktna polarizacija inverzna polarizacija
Primene dioda Diodna kola
Kola sa baterijom (redno-paralelna kola) Diodna logika (I i ILI gejtovi) Ispravljačka kola (jednostrani i dvostrani ispravljač,
Grecov spoj, sa kapacitivnim filtrom) Kola za ograničavanje i uspostavljanje naponskog
nivoa (kliperi-odsecanje, klamperi-pomeranje, kola sa Zener diodama)
Množači napona (udvostručavač, utrostručavač, učetvorostručavač)
Analiza elektronskih kola sa diodom Grafički - karakteristika diode i radna prava Analitički - primena odgovarajućeg električnog modela diode
Osnovno diodno kolo• realna analiza kolaID=(V-VD)/R -radna prava
ID=Is[exp(VD/nVT)-1] - I-V karakteristikaVR=V-VD
• praktičan modelID=(V-VF)/R VD=VFVR=V-VF
• idealan modelID=V/R VD=0VVR=V
Primer:V=3V R=50ΩVF=0,7 V
U preseku radne prave i strujno-naponske karakteristike dobija se radna tačka
ID=46mA VD=0,72V
ID=46mA VD=0,7V
ID=60mA VD=0V• Praktičan model daje vrednosti napona i struja u kolima bliske realnim• Idealan model pogodan kada su primenjeni naponi puno veći od VF i kada se razmatra princip rada kola
Redna diodna kola
V=12V, R=680 ΩVF(red)=1,8VVF(Si)=0,7V
VO=V-VF(Si)-VF(red)=IDR
VO=12V-0,7V-1,8V=9,5 V
ID=(V-VF(Si)-VF(red))/R
ID=13,97 mA
• Diode se vezuju redno da bi se promenila vrednost napona u delu kola
V=20 V, R=5,6 kΩVF(Ge)=0,3 VVF(Si)=0,7 V
ID=0A - Ge diodaje zakočena
VO=IDR=0 V
VD(Si)=0 V
VD(Ge)=V=-20 V
V1=10 V, V2=5 VR1=4,7 kΩ , R2=2,2 kΩVF(Si)=0,7 V
VO=IDR2-V2
V1=IDR1+VF(Si)+IDR2-V2
ID=(V1-VF(Si)+V2)/(R1+R2)
ID=2,07 mA
VO=-0,44 V
Paralelna kolaV=10 V, R=330 ΩVF(Si)=0,7 V
VO=VF(Si)=0,7 VV=I1R+VF(Si)I1=(V-VF(Si))/R
I1=28,2 mAID1=ID2=I1/2ID1=ID2=14,1mA
• Diode se vezuju paralelno da bi se raspodelila vrednost struje koju jedna dioda ne može da izdrži
Detektor polarizacije – zeleno-crvenoV=8V, ID=20 mA VF(red)=VF(green)=2VVbreak(red)=Vbreak(green)=3V (probojni naponi)R=?
Pozitivna polarizacija-vodi zeleni, zakočen crveni LEDV=IR+VF(green); I=ID=20mAR=(V-VF(green))/I=300 ΩVD(red)=-VF(green)=-2V
Negativna polarizacija-vodi crveni, zakočen zeleni LEDV=IR+VF(red); I=ID=20mAR=(V-VF(red))/I=300 ΩVD(green)=-VF(red)=-2V
VF<Vbreak - kolo OK
Detektor polarizacije – plavo-crvenoV=8V, ID=20 mA VF(red)=2V VF(blue)=5V Vbreak(red)=Vbreak(blue)=3VR=?VF(blue)>Vbreak(red) ⇒ problem ?
Pozitivna polarizacijaKada VR(red) dostigne Vbreak(red) on uđe u proboj i kroz njega teče struja IR=(V- Vbreak(red))/R=INa plavom LED-u je fiksiran naponVD(blue)=Vbreak(red)=3V<VF(blue) on nikada ne može da provede ⇒indikacija pozitivnog napona nije moguća
Negativna polarizacijaKao kod zeleno-crvenog detektoraindikacija negativnog napona je moguća
Redno-paralelna kola Rešenje problema plavo-crvene indikacije
Odvojeni otpornici za postizanje odgovarajuće struje Redno dodate diode radi povećanja ukupnog probojnog
napona V=8V, ID1=ID2=20 mAVbreak(Si)=20 V
Pozitivna polarizacijaV=ID1R1+VF(Si) +VF(blue)R1=(V-VF(Si) -VF(blue))/ID1=115 Ω(usvajamo 120 Ω ; ID1=19,17 mA )
Negativna polarizacijaV=ID2R2+VF(Si) +VF(red)R2=(V-VF(Si) -VF(red))/ID2=265 Ω(usvajamo 270 Ω; ID2=19,63 mA )
Probojni napon Vbreak(Si)=20 V ne dozvoljava da dođe do proboja crvenog LED-a
Redno-paralelna kola
V=20 V, R1=3,3 kΩ, R2=5,6 kΩVF(Si)=0,7 VID1=?ID2=?IR1=?
IR1=VF(Si)/R1=0,21 mA
ID1=IR2=(V-VF(Si) -VF(Si))/R2=3,32 mA
ID2= ID1-IR2=3,11 mA
ILI (OR) gejtoviVF(Si)=0,7 V
Za sve Vin na logičkoj 0 - nijedna dioda ne vodi ⇒Vout=0 V -logička 0
Za ma koje Vin na logičkoj 1 - odgovarajuća dioda vodi ⇒Vout=Vhigh-VF(Si) ≈Vhigh -logička 1
Y=A+B+C
Diodna logikaPozitivna logika Vlow=0 Logička 0
Vhigh=5V Logička 1
I (AND) gejtovi
V=Vhigh=5VVF(Si)=0,7 V
Za ma koje Vin na logičkoj 0 - odgovarajuća dioda vodi ⇒Vout= Vlow +VF(Si) ≈Vlow- logička 0
Za sve Vin na logičkoj 1- nijedna dioda ne vodi ⇒Vout=V=Vhigh=5V - logička 1
Y=A∙B∙C
Ispravljačka kola• AC veličine – naizmenični signali vin=Vin(peak)sin(2π/T)∙t=VAsinωt - sinusni signal
VIN - DC vrednost signala vin - trenutna AC vrednost signala vIN=VIN+vin - ukupna trenutna vrednost signala Vin(avg) - srednja vrednost AC signala Vin(rms) - efektivna vrednost AC signala Vin(peak) - vršna vrednost AC signala Vin(peak-to-peak) - opseg vrednosti AC signala
Jednostrani ispravljač vin<VF – dioda zakočenaiD=0 A; vout=0 V
vin>VF – dioda vodivout= vin-VF
vout(avg) = 0,318(VA-VF)
vin>-VF – dioda zakočenaiD=0 A; vout=0 V
vin<-VF – dioda vodivout= vin+VF
vout(avg) = -0,318(VA-VF)
Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od VA-VF
Dvostrani ispravljač – Grecov spoj
4 diode vezane u opoziciji-konfiguracija mosta
U pozitivnoj poluperiodi0<t<T/2 kada je vin >2VF vode diode D1 i D4, a diode D2 i D3 su zakočene.vout= vin-2VF
U negativnoj poluperiodiT/2<t<T kada je vin <-2VF vode diode D2 i D3, a diode D1 i D4 su zakočene.vout= -vin-2VF
Za -2VF <vin <2VF ne vodi ni jedna dioda vout=0.
• Struja kroz otpornik teče u toku obe poluperiode i to uvek u istom smeru• Amplituda izlaznog signala je smanjena za dvostruku vrednost napona vođenja dioda• U kraćem vremenskom periodu nema struje• Srednja vrednost izlaznog signala je vout(avg) = 0,636(VA-2VF)• Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od VA-VF
Dvostrani ispravljač - sa transformatorom
Transformator sa odnosom transformacije 1:2 i centralnim izvodom tako da je napon na oba dela sekundara isti.
U pozitivnoj poluperiodi0<t<T/2 kada je vin >VF vodi dioda D1, a dioda D2je zakočena.vout= vin-VF
U negativnoj poluperiodiT/2<t<T kada je vin <-VF vodi dioda D2, a dioda D1je zakočena.vout= -vin-VF
Za -VF <vin <VF ne vodi ni jedna dioda vout=0.
• Struja kroz otpornik teče u toku obe poluperiode i to uvek u istom smeru• Amplituda izlaznog signala je smanjena za jednu vrednost napona vođenja dioda• U kraćem vremenskom periodu nema struje• Srednja vrednost izlaznog signala je vout(avg) = 0,636(VA-VF)• Maksimalni inverzni napon PIV (PRV) diode – ne sme biti manji od 2VA-VF• Nedostatak u odnosu na Grecov spoj je što zahteva idealno simetričan centralni izvod transformatora• Prednost je što zahteva manji broj dioda (nije ozbiljno) i manje degradira amplitudu signala
Ispravljači sa kapacitivnimfiltrom Ispravljeni signal je talasastog oblika – nije povoljno
Potrošaču se paralelno vezuje kondenzator koji se puni preko dioda kada one vode, a lagano prazni preko potrošača u periodu kada diode ne vode
Kondenzator se prazni po eksponencijalnom zakonu, a brzina pražnjenja zavisi od RC konstante
Jednostrani ispravljač sa kapacitivnim filtrom
U početku dioda vodi kada je VF<vin<VA i tada se puni kondenzator do vrednosti vout= VA-VF . Kada vin počne da opada dioda prestaje da vodi i kondenzator se prazni preko potrošača. vout je određen naponom na kondenzatoru. U trenutku kada postane vin =vout +VF dioda počinje poonovo da vodi i dopunjuje kondenzator do vrednosti vout= VA-VF . Kada se dostigne vin=VA dioda se ponovo isključuje, kondenzator se ponovo prazni itd… ∆t1-period pražnjenja kondenzatora preko potrošača∆t2-period dopune kondenzatora preko diodeT= ∆t1+∆t2VRC - pad izlaznog napona tokom pražnjenja kondenzatora (Vripple). Poželjna je što manja vrednost, odnosno da je RC»T
Dvostrani ispravljač (Grecov spoj) sa kapacitivnim filtrom
Kola za ograničavanje (odsecanje) naponskog nivoa - kliperi
Odsecaju deo ulaznog naponskog signala pri čemu talasni oblik ostatka signala ostaje neizmenjen
Serijski – dioda je vezana redno sa opterećenjem
Paralelni – dioda je vezana paralelno sa opterećenjem
Umetanjem dodatnog DC izvora može da se precizno definiše oblik izlaznog signala
Serijski kliperi - negativni
Najjednostavniji serijski kliper je jednostrani ispravljač (osnovno diodno kolo) Odseca negativni deo signala
Serijski kliperi - pozitivni
Odseca pozitivni deo signala
Serijski kliperi sa dodatnim DC izvorom -negativni
Izvor pomera granicu odsecanja signala
Serijski kliperi sa dodatnim DC izvorom - pozitivni
Paralelni kliperi - pozitivni
Paralelni kliperi - negativni
Paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorom - pozitivni
Paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorom - negativni
Dvostrani paralelni kliperi
Dvostrani paralelni kliperi sa dodatnim DC izvorom
Kola za pomeranje naponskog nivoa - klamperi
Pomeraju DC nivo ulaznog signala bez promene njegovog talasnog oblika.
Sastoje se od kondenzatora redno vezanog između ulaznog i izlaznog signala i otpornika i diodeparalelno vezanih izlaznom signalu.
Sa diodom može da se redno veže dodatni DC izvor radi preciznog definisanja oblika izlaznog signala.
Kondenzator i otpornik u kolu moraju biti izabrani tako da je vremenska konstanta RC dovoljno velika da obezbedi minimalno pražnjenje kondenzatora tokom neprovodnog stanja diode.
Za praktične primene uzima se da se kondenzator potpuno napuni ili isprazni za vreme od 5∙RC
Osnovni klamper - negativni
U toku pozitivne polarizacije dioda vodi i kondenzator se veoma brzo napuni na vrednost VC=VA-VF. Napon na izlazu je vout= VF. Kroz otpornik teče mala struja.
U toku negativne polarizacije dioda je zakočena, a kondenzator se preko otpornika R minimalno prazni (iC=iR)i na svojim krajevima održava napon VC. Napon na izlazu je: vout= vin-VC=-VA-(VA-VF)=-2VA+VFOpseg promene napona na izlazu jednak je opsegu promene na ulazu.
Osnovni klamper - pozitivni
U toku negativne polarizacije dioda vodi i kondenzator se veoma brzo napuni na vrednost VC=-VF+VA. Napon na izlazu jednak je vout= -VF. Kroz otpornik teče mala struja.
U toku pozitivne polarizacije dioda je zakočena, a kondenzator se preko otpornika R minimalno prazni (iC=iR)i na svojim krajevima održava napon VC. Napon na izlazu je: vout= vin+VC=VA+(-VF+VA)=2VA-VFOpseg promene napona na izlazu jednak je opsegu promene na ulazu.
Klamper sa dodatnim DC izvorom- negativni
Klamper sa dodatnim DC izvorom- pozitivni
Kolo sa Zener diodom za uspostavljanje referentnog naponskog nivoa
VZ1=6V; VZ2=3,3V; VF(Si)=0,7V; VF(white)=4V
Vout1= VZ2+VF(Si)=4V
Vout2= Vout1 +VZ1=10V
Kolo sa Zener diodom za zaštitu
Za vin<VZ+VF(Si) diode ne vode vout=0. Kada provede Zener dioda ona održava napon na izlazu vout=VZ
Zener dioda kao regulator napona
Ro – opterećenje na kome napon treba da bude regulisanPZM – maksimalna snaga kojom Zener dioda može da se optereti (PZM=VZ∙IZM) - iz tehničke specifikacije diodeIZM - maksimalna struja kroz Zener diodu
• Za vout=R0∙vin /(R+R0) <VZ dioda je zakočena• Kada ulazni napon dostigne graničnu vrednost vin=(R+R0)∙VZ /R0, odnosno kada dioda provede ona reguliše vrednost napona na opterećenju vout=VZ.• Sa daljim povećanjem ulaznog napona izlazni napon ostaje konstantan na regulisanoj vrednosti VZ.
Da bi Zener dioda stalno regulisala napon, odnosno bila u provodnom stanju, a u okviru dozvoljene disipacije, postoje ograničenja vezana za vrednost izvora napona ili vrednost otpornosti opterećenja
Za fiksno vin otpornost je ograničena
Za fiksno Ro vrednost izvora napona je ograničena
Zo min
in Z
R VR
v V⋅
=−
Zo max
in Z ZM
Z
VR
v V PR V
=−
−
( )o Zin min
o
R R Vv
R
+=
Z ZMin max Z
o Z
V Pv R V
R V
= + +
Množači napona Udvostručavač napona
vin=VAsinωt• Sastoji se od klampera (C1, D1) i kapacitivnog filtra (C2, D2)• U toku pozitivne poluperiode vodi dioda D1 i kondenzator C1 se napuni na vrednost VC1=VA-VF• U toku negativne poluperiode vodi dioda D2, kondenzator C1 se minimalo prazni a kondenzator C2se puni na vrednost VC2=VA+VC1-VF=2(VA-VF). • U toku sledeće pozitivne poluperiode kondenzator C2 se prazni preko opterećenja a C1dopunjuje. • Na izlazu je uvek DC vrednost napona vout=-VC2=-2(VA-VF).
Množači napona Utrostručavač i učetvorostručavačnapona
• Kaskadnim vezivanjem parova dioda-kondenzator može se dobiti DC napon čija je vrednost višestruki umnožak amplitude ulaznog napona. • Svaka dioda mora da ima probojni napon (PRV) veći od 2(VA-VF)
Top Related