PPT

1. Aneta Prijić
Poluprovodničke
komponente
Studijski program: Elektrotehnika i računarstvo
Modul
Elektronske komponente i mikrosistemi
(IV semestar)
Broj ESPB: 6

2. 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

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

4. 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

5. 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
slovima
Primer:
VIN - jednosmerni ulazni napon
vin - naizmenični ulazni napon
vIN =VIN+vin- ukupni ulazni napon

6. Naponski i strujni izvori
 Izvori konstantne vrednosti
- baterija
- naponski izvor
(idealan)
- strujni izvor
(idealan)
- naponski izvor
(realan)
- strujni izvor
(realan)
RS – unutrašnja otpornost izvora

7.  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

8. 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

9. 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

10.  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=ni
2/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=ni
2/p
 Poluprovodnik je jako dopiran ukoliko je
koncentracija primesa veća od 1017 cm-3 (n+, p+)
 Rekombinacija nosilaca – poništavanje para
elektron-šupljina

11. 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

12. Tipovi dioda
 Opšte namene (uglavnom ispravljačke)
 Zener (stabilizatori napona)
 TVS (Transient Voltage Suppression) diode
 Varikap (promenljive kapacitivnosti)
 Šotkijeve (brze prekidačke)

13.  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

14.  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)

15. Tipovi tranzistora sa efektom
polja (FET)
 Naponski kontrolisane komponente

16.  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

17. JFET tranzistori (Q)
• FET tranzistori sa p-n spojem
N-kanalni P-kanalni
S – sors (source) G – gejt (gate)
D – drejn (drain)

18. 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

19. 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)

20.  LASCR (Light Activated SCR)
 Šoklijeva dioda ili BOD (Break-Over Diode)
 Dijak
 Trijak
 RCT (Reverse Conducting Thyristor)
 GATT (Gate Assisted Turn-off Thyristor)

21. 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)

22. Testiranje poluprovodničkih
komponenata
 Traser
električnih
karakteristika
 Analizator
parametara
 Digitalni
multimetar sa
funkcijom
testiranja dioda
 Ommetar

23. 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.

24. 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

25. p-n spoj u ravnotežnom stanju

26. Skokovit p-n spoj
 U ravnotežnom stanju Fermijev nivo ima
konstantnu vrednost unutar p-n spoja

27.  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 A
bi 2
i
N NkT
V = ln
q n
o rSi bi D A
p n
D A
2 V N N
w x x =
q N N
ε ε +
= +
⋅
p A n Dx N x N=

28. Polarizacija diode
 Bez polarizacije VD=0 V
◦ Ukupan protok naelektrisanja u jednom smeru
jednak je 0
◦ Kroz diodu ne protiče struja

29.  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

30.  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

31. 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

32. 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

33.  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 diode
VD<0,3V n=2
0,3V<VD<0,5V n=1÷2
VD≥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
V
nV
sI I (e )= − 1
Šoklijev izraz

34. Grafički prikaz
u lin-lin razmeri u lin-log razmeri

35. 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

36. Strujno-naponska karakteristika diode
- zavisnost od koncentracija ND i NA

37. Napon vođenja diode
• Napon pri kome struja diode postaje značajna i
nadalje naglo raste naziva se napon vođenja diode
Diode izrađene od različitih
materijala imaju različite
vrednosti napona vođenja
VD(Ge)=0,3 V
VD(Si)=0,7 V
VD(GaAs)=1,2 V
Diode izrađene od različitih
materijala imaju različite
vrednosti inverzne struje
zasićenja
Is(Ge)≈1 µA
Is(Si)≈10 pA
Is(GaAs)≈1 pA

38. 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.

39.  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 koleno
na 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)

40. 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

41. Otpornost diode
• Statička (DC)
otpornost
• Dinamička (AC)
otpornost
DQ
D
DQ
V1
R
tg Iα
= =
• Na osnovu Šoklijevog izraza za struju diode
n=2 za napone manje od napona vođenja
n=1 za napone veće od napona vođenja
VT=26 mV za T=300K
Ne uključuje otpornost tela i kontakata diode
dQ
d
QdQ
V1 1
r
tg I dI / dVβ
∆  
= = =  ∆  
T
d
DQ
nV
r
I
=

42. 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 mA
2. ID2=40 mA
3. ID3=80 mA

43. 1. ID1=4mA ⇒ VD1=0,6V; ∆ID1=7mA; ∆VD1=0,1V
RD1=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=0,025V
RD2=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=0,01V
RD3=VD3/ID3=9,375Ω; rd3=∆VD3/∆ID3=0,625 Ω;
rd3(Sch)=VT/ID3=0,325Ω

44. 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 D
0 rSi
bi R A D
q N NS
C S
w 2(V V ) N N
ε ε
ε ε
 
= =  
+ + 
1/ 2
R
bi
C(0)
C
V
1
V
=
 
+ 
 

45.  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
1
C
r


46. 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.

47. Električni modeli dioda
 Idealan model
VBIAS
D D
L
V
I ; V 0
R
= =
direktna polarizacija -
dioda zamenjena
zatvorenim prekidačem
inverzna polarizacija –
dioda zamenjena
otvorenim prekidačem
AD D BIASI 0 ; V V= = −

48.  Praktičan model
BIAS F
BIAS F D D F
L
V V
V V I ; V V
R
−
≥ ⇒= =
direktna polarizacija – dioda zamenjena
izvorom VF (napon vođenja diode) i
zatvorenim prekidačem
inverzna polarizacija – dioda
zamenjena otvorenim prekidačem
AD D BIASI 0 ; V V= = −
ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ < ⇒= =

49.  Realan model
+BIAS F
BIAS F D D F D d
L d
V V
V 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 BIAS
D D
L R L R
V r V
I ; V
R r R r
⋅
= = −
+ +
ABIAS F D D BIAS0 V V I 0 ; V V≤ ≤ ⇒= =

50. 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

51.  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 Z
C
0
V V
T 100 % / C
T T
∆
= × °  −

52. 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 %/°C
2. VZ2(T0=25°C)=10 V; TC=0,072 %/°C
∆VZ1=-0,0007 1/°C∙(100°C-25°C)∙3,6V=-0,189V
VZ1=3,6V-0,189V=3,411V
∆VZ2=0,00072 1/°C∙(100°C-25°C)∙10V=0,54V
VZ2=10V+0,54V=10,54V
C
Z 0 Z
T
V (T T ) V
100%
∆= − ⋅
)= )+Z Z 0 ZV (T V (T V∆

53. 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

54.  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

55.  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

56.  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

57. Primena TVS dioda
 Zaštita USB
magistrale od
elektrostatičkog
pražnjenja na
priključku
 Zaštita GSM
modula od
elektrostatičkog
pražnjenja na
nosaču SIM kartice

58. 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 jedinjena
boja 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.
G
G
c c
E h h h
E
ν λ
λ
= = ⇒ =

59.  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

60. 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

61. 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
1
m 2
R
bi
C(0)
C
V
1
V
+
=
 
+ 
 
0 rSi
S
C
w
ε ε=

62.  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).

63. 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

64. • 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

65. • uklanjanje
fotorezista
• implantacija
jona kroz otvor u
oksidu
• difuzija –
termička
preraspodela
implantiranih
jona
• metalizacija

66. • pasivizacija
• enkapsulacija
• sečenje čipova na pločici

67. Profil primesa planarne diode
bez epitaksijalnog sloja

68. 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

69.  Diode opšte namene
 SMD diode
 Snažne diode
stud puk

70. 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)

71. 1N4001-1N4007
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-41
COLOR 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
Maksimalni
inverzni napon
Napon provođenja
Inverzna struja pri
različitim temperaturamaKapacitivnost pri
određenoj polarizaciji
Maksimalna snaga disipacije
Temperaturna
ograničenja

72. 1N4001-1N4007
1N4001-1N4007, Rev. C2001 Fairchild Semiconductor Corporation
General Purpose Rectifiers (Glass Passivated)
(continued)
Typical Characteristics
0.6 0.8 1 1.2 1.4
0.01
0.02
0.04
0.1
0.2
0.4
1
2
4
10
20
Forward Voltage, VF [V]
ForwardCurrent,IF[A]
T = 25 C
Pulse Width = 300µµµµS
2% Duty Cycle
ºJ
1 2 4 6 8 10 20 40 60 100
0
6
12
18
24
30
Number of Cycles at 60Hz
PeakForwardSurgeCurrent,IFSM[A]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Ambient Temperature [ºC]
AverageRectifiedForwardCurrent,IF[A]
SINGLE PHASE
HALF WAVE
60HZ
RESISTIVE OR
INDUCTIVE LOAD
.375" 9.0 mm LEAD
LENGTHS
0 20 40 60 80 100 120 140
0.01
0.1
1
10
100
1000
Percent of Rated Peak Reverse Voltage [%]
ReverseCurrent,IR[mA]
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
strujno-naponska karakteristika u
direktu
strujno-naponska karakteristika u
inverzu

73. 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 power
dissipation: max. 40 W.
APPLICATIONS
• Low voltage stabilizers or voltage
references.
DESCRIPTION
Low-power voltage regulator diodes in hermetically sealed leaded glass
SOD27 (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 VALUES
In 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 series
Tj = 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 power
dissipation
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 °C
Tj junction temperature − 200 °C
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
VF forward voltage IF = 100 mA; see Fig.4 − 1.0 V
maksimalna snaga
disipacije
napon vođenja
Familija dioda sa Zenerovim naponom
u opsegu 2,4v do 75V

74. 1996Apr263
PhilipsSemiconductorsProductspecification
VoltageregulatordiodesBZX55series
Per type
Tj = 25 °C; unless otherwise specified.
BZX55-
CXXX
WORKING
VOLTAGE
VZ (V)
at IZtest
DIFFERENTIAL
RESISTANCE
rdif (Ω)
TEMP. COEFF.
SZ (mV/K)
at IZtest
see Figs 5 and 6
TEST
CURRENT
IZtest (mA)
DIODE CAP.
Cd (pF)
at f = 1 MHz;
at VR = 0 V
REVERSE CURRENT at
REVERSE VOLTAGE
IR (µA)
NON-REPETITIVE
PEAK REVERSE
CURRENT
IZSM (A)
at tp = 100 µs;
Tamb = 25 °C
at
IZ
at
IZtest
at
Tj = 25 °C
at
Tj = 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
Zenerov napon Dinamička otpornost Temp. koeficijent
Zenerovog napona
Promena inverzne struje
sa temperaturom

75. 1996Apr264
PhilipsSemiconductorsProductspecification
VoltageregulatordiodesBZX55series
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
WORKING
VOLTAGE
VZ (V)
at IZtest
DIFFERENTIAL
RESISTANCE
rdif (Ω)
TEMP. COEFF.
SZ (mV/K)
at IZtest
see Figs 5 and 6
TEST
CURRENT
IZtest (mA)
DIODE CAP.
Cd (pF)
at f = 1 MHz;
at VR = 0 V
REVERSE CURRENT at
REVERSE VOLTAGE
IR (µA)
NON-REPETITIVE
PEAK REVERSE
CURRENT
IZSM (A)
at tp = 100 µs;
Tamb = 25 °C
at
IZ
at
IZtest
at
Tj = 25 °C
at
Tj = 150 °C VR
(V)
MIN. MAX. MAX. MAX. TYP. MAX. MAX. MAX. MAX.

76. 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 tp
T T
δ =
0.02
0.01
≤0.001
0.75
0.50
0.33
0.20
0.10
0.05
δ = 1
Rth j-a
(K/W)

77. 1996 Apr 26 6
Philips Semiconductors Product specification
Voltage regulator diodes BZX55 series
Fig.3 Maximum permissible non-repetitive
peak reverse power dissipation
versus duration.
handbook, halfpage
MBG801
103
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 forward
voltage; 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 of
working current; typical values.
handbook, halfpage
0 60
0
−2
−3
−1
MBG783
20 40 IZ (mA)
SZ
(mV/K) 4V3
3V9
3V6
3V0
2V4
2V7
3V3
BZX55-C2V4 to C4V3.
Tj = 25 to 150 °C.
Fig.6 Temperature coefficient as a function of
working current; typical values.
handbook, halfpage
0 2016
10
0
−5
5
MBG782
4 8 12
IZ (mA)
SZ
(mV/K)
4V7
12
11
10
9V1
8V2
7V5
6V8
6V2
5V6
5V1
BZX55-C4V7 to C12.
Tj = 25 to 150 °C.
strujno-naponska
karakteristika u direktu
Temperaturni koeficijent u
zavisnosti od radne struje

78. © Semiconductor Components Industries, LLC, 2011
November, 2011 − Rev. 5
1 Publication Order Number:
ESD11B/D
ESD11B
Transient Voltage
Suppressors
Micro−Packaged Diodes for ESD Protection
The ESD11B Series is designed to protect voltage sensitive
components from ESD. Excellent clamping capability, low leakage,
and fast response time provide best in class protection on designs that
are exposed to ESD. Because of its small size, it is suited for use in
cellular phones, MP3 players, digital cameras and many other portable
applications 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 RoHS
Compliant
Mechanical Characteristics
MOUNTING POSITION: Any
QUALIFIED MAX REFLOW TEMPERATURE: 260°C
Device Meets MSL 1 Requirements
MAXIMUM RATINGS
Rating Symbol Value Unit
IEC 61000−4−2 (ESD) Contact
Air
±15
±15
kV
Total Power Dissipation on FR−5 Board
(Note 1) @ TA = 25°C
Thermal Resistance, Junction−to−Ambient
°PD°
RqJA
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. Maximum
Ratings are stress ratings only. Functional operation above the Recommended
Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the
Recommended 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, please
refer to our Tape and Reel Packaging Specifications
Brochure, BRD8011/D.
http://onsemi.com
ESD11B5.0ST5G DSN2
(Pb−Free)
5000/Tape & Reel
DSN2
CASE 152AA
MARKING
DIAGRAM
PIN 1
XXXX = Specific Device Code
YYY = Year Code
XXXX
YYY
Maksimalni
naponski pik koji
može da odseče
bez oštećenja

79. Bi−Directional TVS
IPP
IPP
V
I
IR
IT
IT
IRVRWMVC VBR
VRWM VCVBR
ESD11B
http://onsemi.com
2
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 of
datasheet parameters.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)
Device
Device
Marking
VRWM
(V)
IR (mA)
@ VRWM
VBR (V) @ IT
(Note 2) IT C (pF)
VC (V) @
IPP = 1 A VC
Max Max Min mA Typ Max
Max
(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 2
See 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 Screenshot
Positive 8 kV Contact per IEC61000−4−2
Figure 2. ESD Clamping Voltage Screenshot
Negative 8 kV Contact per IEC61000−4−2
Maksimalna
vrednost napona
na koju odseca pik
pri najvišoj
dozvoljenoj struji
Napon do kog
dioda ne vodi
Struja u
neprovodnom stanju

80. Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2 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 2 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

81. Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2 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

82. Ultra Bright Red LED Lamp YZ-R 3 Series
Y Z - R 3 N 30 N
Product Code Color Size Shape Angle 2 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 d 625 nm If = 20 mA
Luminous Intensity Iv 1900 4200 5500 mcd If = 20 mA
Spectrum Radiation Bandwidth 20 nm If = 20 mA
Reverse Current Ir 10 mA VR = 5V
Luminous Intensity Iv (mcd)
Grade
Emission Wavelength
Range P (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

83. © Semiconductor Components Industries, LLC, 2006
January, 2006 − Rev. 4
1 Publication Order Number:
MMBV109LT1/D
MMBV109LT1, MV209
Preferred Devices
Silicon Epicap Diodes
Designed for general frequency control and tuning applications;
providing solid−state reliability in replacement of mechanical tuning
methods.
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 Dissipation
MMBV109LT1
@ TA = 25°C
Derate above 25°C
MV209
@ TA = 25°C
Derate above 25°C
PD
200
2.0
200
1.6
mW
mW/°C
mW
mW/°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 (not
normal operating conditions) and are not valid simultaneously. If these limits are
exceeded, device functional operation is not implied, damage may occur and
reliability may be affected.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)
Characteristic Symbol Min Typ Max Unit
Reverse Breakdown Voltage
(IR = 10 mAdc)
V(BR)R 30 − − Vdc
Reverse Voltage Leakage Current
(VR = 25 Vdc)
IR − − 0.1 mAdc
Diode Capacitance Temperature Co-
efficient (VR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz)
TCC − 300 − ppm/°C
http://onsemi.com
26−32 pF VOLTAGE VARIABLE
CAPACITANCE DIODES
3
Cathode
1
Anode
2
Cathode
1
Anode
SOT−23
TO−92
Preferred devices are recommended choices for future use
and best overall value.
1
2
3
1
2
MV
209
AYWW G
G
TO−92 (TO−226AC)
CASE 182
STYLE 1
SOT−23 (TO−236)
CASE 318−08
STYLE 8
MV209 = Device Code
A = Assembly Location
Y = Year
WW = Work Week
G = Pb−Free Package
See detailed ordering and shipping information in the package
dimensions section on page 2 of this data sheet.
ORDERING INFORMATION
1
M4A M G
G
M4A = Device Code
M = Date Code*
G = 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.
MARKING
DIAGRAMS

84. MMBV109LT1, MV209
http://onsemi.com
2
Ct, Diode Capacitance
VR = 3.0 Vdc, f = 1.0 MHz
pF
Q, Figure of Merit
VR = 3.0 Vdc
f = 50 MHz
CR, Capacitance Ratio
C3/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
0
1 3 10 30 100
VR, REVERSE VOLTAGE (VOLTS)
CT,CAPACITANCE−pF
Figure 2. FIGURE OF MERIT
f, FREQUENCY (MHz)
Figure 3. LEAKAGE CURRENT
TA, AMBIENT TEMPERATURE
Figure 4. DIODE CAPACITANCE
TA, AMBIENT TEMPERATURE
Q,FIGUREOFMERIT
10
1000
100
10
100 1000
,REVERSECURRENT(nA)
100
−60
0.01
0.001
0 +40 +100
Ct,DIODECAPACITANCE(NORMALIZED)
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
IR
0.1
1.0
10
20
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

85. Testiranje ispravnosti dioda
 Digitalnim multimetrom
ispravna neispravna
(Umesto vrednosti 2,6 V koja predstavlja interno
napajanje instrumenta može da se pojavi OL)

86.  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

87. 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

88. Osnovno diodno kolo
• realna analiza kola
ID=(V-VD)/R -radna prava
ID=Is[exp(VD/nVT)-1] - I-V
karakteristika
VR=V-VD
• praktičan model
ID=(V-VF)/R VD=VF
VR=V-VF
• idealan model
ID=V/R VD=0V
VR=V

89. Primer:
V=3V R=50Ω
VF=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

90. Redna diodna kola
V=12V, R=680 Ω
VF(red)=1,8V
VF(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

91. V=20 V, R=5,6 kΩ
VF(Ge)=0,3 V
VF(Si)=0,7 V
ID=0A - Ge dioda
je zakočena
VO=IDR=0 V
VD(Si)=0 V
VD(Ge)=V=-20 V

92. V1=10 V, V2=5 V
R1=4,7 kΩ , R2=2,2 kΩ
VF(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

93. Paralelna kola
V=10 V, R=330 Ω
VF(Si)=0,7 V
VO=VF(Si)=0,7 V
V=I1R+VF(Si)
I1=(V-VF(Si))/R
I1=28,2 mA
ID1=ID2=I1/2
ID1=ID2=14,1mA
• Diode se vezuju paralelno da bi se raspodelila
vrednost struje koju jedna dioda ne može da izdrži

94. Detektor polarizacije – zeleno-crveno
V=8V, ID=20 mA
VF(red)=VF(green)=2V
Vbreak(red)=Vbreak(green)=3V
(probojni naponi)
R=?
Pozitivna polarizacija
-vodi zeleni, zakočen crveni LED
V=IR+VF(green); I=ID=20mA
R=(V-VF(green))/I=300 Ω
VD(red)=-VF(green)=-2V
Negativna polarizacija
-vodi crveni, zakočen zeleni LED
V=IR+VF(red); I=ID=20mA
R=(V-VF(red))/I=300 Ω
VD(green)=-VF(red)=-2V
VF<Vbreak - kolo OK

95. Detektor polarizacije – plavo-crveno
V=8V, ID=20 mA
VF(red)=2V VF(blue)=5V
Vbreak(red)=Vbreak(blue)=3V
R=?
VF(blue)>Vbreak(red) ⇒ problem ?
Pozitivna polarizacija
Kada VR(red) dostigne Vbreak(red) on uđe
u proboj i kroz njega teče struja
IR=(V- Vbreak(red))/R=I
Na plavom LED-u je fiksiran napon
VD(blue)=Vbreak(red)=3V<VF(blue) on
nikada ne može da provede ⇒
indikacija pozitivnog napona nije
moguća
Negativna polarizacija
Kao kod zeleno-crvenog detektora
indikacija negativnog napona je
moguća

96. 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 mA
Vbreak(Si)=20 V
Pozitivna polarizacija
V=ID1R1+VF(Si) +VF(blue)
R1=(V-VF(Si) -VF(blue))/ID1=115 Ω
(usvajamo 120 Ω ; ID1=19,17 mA )
Negativna polarizacija
V=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

97. Redno-paralelna kola
V=20 V, R1=3,3 kΩ, R2=5,6 kΩ
VF(Si)=0,7 V
ID1=?
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

98. ILI (OR) gejtovi
VF(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 logika
Pozitivna logika Vlow=0 Logička 0
Vhigh=5V Logička 1

99. I (AND) gejtovi
V=Vhigh=5V
VF(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

100. 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

101. Jednostrani ispravljač
vin<VF – dioda zakočena
iD=0 A; vout=0 V
vin>VF – dioda vodi
vout= vin-VF
vout(avg) = 0,318(VA-VF)
vin>-VF – dioda zakočena
iD=0 A; vout=0 V
vin<-VF – dioda vodi
vout= vin+VF
vout(avg) = -0,318(VA-VF)
Maksimalni inverzni napon
PIV (PRV) diode – ne sme
biti manji od VA-VF

102. Dvostrani ispravljač
– Grecov spoj
4 diode vezane u opoziciji
-konfiguracija mosta
U pozitivnoj poluperiodi
0<t<T/2 kada je vin >2VF
vode diode D1 i D4, a
diode D2 i D3 su zakočene.
vout= vin-2VF
U negativnoj poluperiodi
T/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.

103. • 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

104. Dvostrani ispravljač - sa
transformatorom
Transformator sa
odnosom transformacije
1:2 i centralnim izvodom
tako da je napon na oba
dela sekundara isti.
U pozitivnoj poluperiodi
0<t<T/2 kada je vin >VF
vodi dioda D1, a dioda D2
je zakočena.
vout= vin-VF
U negativnoj poluperiodi
T/2<t<T kada je vin <-VF
vodi dioda D2, a dioda D1
je zakočena.
vout= -vin-VF
Za -VF <vin <VF ne vodi
ni jedna dioda vout=0.

105. • 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

106. Ispravljači sa kapacitivnim
filtrom
 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

107. 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 diode
T= ∆t1+∆t2
VRC - pad izlaznog napona tokom
pražnjenja kondenzatora (Vripple).
Poželjna je što manja vrednost,
odnosno da je RC»T

108. Dvostrani ispravljač (Grecov
spoj) sa kapacitivnim filtrom

109. 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

110. Serijski kliperi - negativni
 Najjednostavniji
serijski kliper je
jednostrani
ispravljač (osnovno
diodno kolo)
 Odseca negativni
deo signala

111. Serijski kliperi - pozitivni
Odseca pozitivni
deo signala

112. Serijski kliperi sa dodatnim
DC izvorom -negativni
Izvor pomera
granicu
odsecanja
signala

113. Serijski kliperi sa dodatnim
DC izvorom - pozitivni

114. Paralelni kliperi - pozitivni

115. Paralelni kliperi - negativni

116. Paralelni kliperi sa dodatnim
DC izvorom - pozitivni

117. Paralelni kliperi sa dodatnim
DC izvorom - negativni

118. Dvostrani paralelni kliperi

119. Dvostrani paralelni kliperi
sa dodatnim DC izvorom

120. 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 diode
paralelno 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

121. 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+VF
Opseg promene napona na
izlazu jednak je opsegu
promene na ulazu.

122. 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-VF
Opseg promene napona na
izlazu jednak je opsegu
promene na ulazu.

123. Klamper sa dodatnim DC
izvorom- negativni

124. Klamper sa dodatnim DC
izvorom- pozitivni

125. 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

126. 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

127. Zener dioda kao regulator
napona
Ro – opterećenje na kome napon treba da bude regulisan
PZM – maksimalna snaga kojom Zener dioda može da se
optereti (PZM=VZ∙IZM) - iz tehničke specifikacije diode
IZM - 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.

128.  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
Z
o min
in Z
R V
R
v V
⋅
=
−
Z
o max
in Z ZM
Z
V
R
v V P
R V
=
−
−
( )o Z
in min
o
R R V
v
R
+
=
Z ZM
in max Z
o Z
V P
v R V
R V
 
= + + 
 

129. 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 C2
se puni na vrednost
VC2=VA+VC1-VF=2(VA-VF).
• U toku sledeće pozitivne
poluperiode kondenzator C2 se
prazni preko opterećenja a C1
dopunjuje.
• Na izlazu je uvek DC vrednost
napona vout=-VC2=-2(VA-VF).

130. Množači napona
 Utrostručavač i učetvorostručavač
napona
• 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)