DISPOZITIVE MULTIJONCŢIUNE

Dispozitivele multijonctiune sunt dispozitive semiconductoare cu mai mult de doua jonctiuni.

Tehnologia actuala permite realizarea unor dispozitive compuse având mai multe jonctiuni (spre exemplu tranzistori Darlington, sau tranzistori cu efect de câmp cuplati cu tranzistori bipolari sau cu tiristori, s.a.). În cadrul capitolului vor fi prezentate dispozitivele clasice care pot constitui structuri de sine statatoare si anume:

dioda PNPN;

tiristorul;

triacul;

tranzistorul unijonctiune - realizat asa cum spune numele cu structuri unijonctiune.

Aplicând tensiunea de alimentare , jonctiunile J₁ si J₃ vor fi polarizate direct pentru ca J₁ primeste tensiune pozitiva pe zona P⁺ iar J₃ primeste tensiune negativa pe zona N⁺ a jonctiunii.

Tensiunea pozitiva a sursei se aplica prin rezistenta mica a jonctiunii J₁ (în conductie) pe zona N a jonctiunii J₂ . Tensiunea negativa a sursei se aplica prin rezistenta mica a jonctiunii J₃ (în conductie) pe zona P a jonctiunii J₂ . Rezulta ca jonctiunea J₂ va fi polarizata invers.

Simbolul dispozitivului e 646b17g ste prezentat în figura 3.1b.

Polarizarea inversa a jonctiunii J₂ determina zone de golire în semiconductorii centrali N si P ceea ce conduce la aparitia câmpului electric intern E₀ ce se opune transferului de electroni din N în P si transferului de goluri din P în N.

Odata cu cresterea tensiunii , zona de golire se extinde si intensitatea câmpului E₀ creste; J₁ si J₃ fiind polarizate direct rezulta ca exista un transfer de goluri din zona P⁺ în N si de electroni din zona N⁺ în P.

În figura 3.2 este prezentata caracteristica statica a diodei PNPN [8].

Pâna în acest punct a fost prezentata portiunea OA a caracteristicii statice.

În conditiile în care V_AK ajunge la intensitatea câmpului E₀ a crescut suficient pentru ca golurile provenite din zona P⁺ sa fie preluate de forta datorata câmpului E₀ si sa fie transferate în zona P a jonctiunii J₂. La fel se petrec lucrurile cu electronii proveniti din zona P⁺ care vor fi transferati în zona N a jonctiunii J₂ .

S-a stabilit un transfer de electroni si goluri prin J₂ => J₂ a basculat în conductie, astfel apare un curent de goluri care se închide de la zona P⁺ la catodul K si un curent de electroni de la N⁺ la anodul A.

Scaderea tensiunii în punctul B este datorata faptului ca toate jonctiunile sunt în conductie si V_B ar trebui sa fie 3x0,65V = 1,95 V.

Astfel vom avea de-a face cu trei jonctiuni polarizate direct (în conductie) care determina saltul din A în B.

Portiunea BC reprezinta cresterea curentului celor trei jonctiuni când tensiunea aplicata creste.

Curba ODE se obtine pentru toate trei jonctiunile în polarizare inversa.

Recapitulând avem:

OA - zona de blocare la polarizarea directa a dispozitivului, pentru tensiunea (se numeste tensiunea de amorsare)

OD - zona de blocare la polarizarea inversa a dispozitivului (se obtine pentru tensiuni negative < (tensiunea de strapungere).

În ambele zone, OA si OD curentii sunt mici.

DE - zona de multiplicare în avalanse a purtatorilor

BC - zona de conductie a dispozitivului .

Spre exemplu daca circuitul arata ca în figura 3.3 se poate scrie teorema K II pe ochiul de circuit

relatie numita dreapta de sarcina.

Ecuatia dreptei de sarcina împreuna cu ecuatia caracteristicii statice determina punctual static de functionare (PSF), determina de fapt valoarea la care se stabileste curentul în circuit .

În figura 3.4 este rezolvat grafic sistemul format din ecuatia dreptei de sarcina si din caracteristica statica, exprimata grafic a dispozitivului semiconductor. Prin intersectia reprezentarii dreptei de sarcina cu graficul caracteristicii statice se determina pozitia punctului static de functionare, notat pe figura PSF.

Iesirea din conductia dispozitivului se face numai prin scaderea curentului prin dispozitiv sub valoarea curentului de mentinere I_m.

Intrarea în conductie a dispozitivului poate avea loc:

prin cresterea tensiunii V_AK peste valoarea tensiunii de amorsare V_Am0 , cum s-a vazut mai sus;

prin cresterea temperaturii, care conduce la cresterea factorilor statici de amplificare si a curentului i_A (prin cresterea curentilor reziduali ) determinând anularea numitorului si bascularea în conductie;

prin viteze mari de crestere a tensiunii V_AK (prin efectul (C_j - capacitatea jonctiunii) care conduce la cresterea si la bascularea în conductie a jonctiunii J₂.

Ultimele doua moduri de intrare în conductie a dispozitivului nu sunt dorite si se iau masuri pentru a fi prevenite.

Dispozitivul este utilizat la protectia împotriva supratensiunilor accidentale aplicate circuitelor, montându-se în paralel cu circuitul protejat. În conditiile în care tensiunea de alimentare a circuitului protejat depaseste , dispozitivul intra în conductie si tensiunea scade la valoarea tensiunii de amorsare(în jur de 2V).

Fig. 3.12.