p-n-переход
P-N-переход и диод.
Полупроводниковый p-n переход и его свойства.
Как упоминалось ранее электропроводность полупроводников сильно зависит от концентрации примесей. Полупроводники, электрофизические свойства которых зависят от примесей других химических элементов, называются примесными полупроводниками. Примеси бывают двух видов донорной и акцепторной. Донорной называется примесь, атомы которой дают полупроводнику свободные электроны, а получаемая в этом случае электропроводность, связанная с движением свободных электронов, — электронной. Рассмотрим процесс образования электронной проводимости в полупроводнике. За основной материал полупроводника возьмём кремний кремниевые полупроводники самые распространённые. У кремния Si на внешней орбите атома есть четыре электрона, которые обуславливают его электрофизические свойства то есть они перемещаясь под действием напряжения создают электрический ток. При введении в кремний атомов примеси мышьяка As , у которого на внешней орбите пять электронов, четыре электрона вступают во взаимодействие с четырьмя электронами кремния, образуя ковалентную связь, а пятый электрон мышьяка остаётся свободным. При этих условиях он легко отделяется от атома и получает возможность перемещаться в веществе. Акцепторной называется примесь, атомы которой принимают электроны от атомов основного полупроводника. Получаемая при этом электропроводность, связанная с перемещением положительных зарядов — дырок, называется дырочной. Рассмотрим процесс образования дырочной проводимости. Атом примеси присоединяет к себе недостающий электрон от одного из расположенных поблизости атомов основного полупроводника, после чего он оказывается связанным со всеми четырьмя соседними атомами. Благодаря добавлению электрона он приобретает избыточный отрицательный заряд, то есть превращается в отрицательный ион. В тоже время атом полупроводника, от которого к атому примеси ушёл четвёртый электрон оказывается связанным с соседними атомами только тремя электронами. Одним из важных свойств полупроводника является то, что при наличии дырок через него может проходить ток, даже если в нём нет свободных электронов. Это объясняется способностью дырок переходить с одного атома полупроводника на другой. Вводя в часть полупроводника донорную примесь, а в другую часть — акцепторную, можно получить в нём области с электронной и дырочной проводимостью. На границе областей электронной и дырочной проводимости образуется так называемый электронно-дырочный переход. Рассмотрим процессы происходящий при прохождении тока через электронно-дырочный переход. Левый слой, обозначенный буквой n, имеет электронную проводимость. Правый слой, обозначенный буквой p, обладает дырочной проводимостью. Движение электронов и дырок в режиме прямой проводимости Движение электронов и дырок в режиме обратной проводимости. При соприкосновении полупроводников с различными типами проводимости электроны вследствие диффузии начнут переходить в p-область, а дырки — в n-область, в результате чего пограничный слой n-области заряжается положительно, а пограничный слой p-области — отрицательно. Между областями возникает электрическое поле, которое является как бы барьеров для основных носителей тока, благодаря чему в p-n переходе образуется область с пониженной концентрацией зарядов. Электрическое поле в p-n переходе называют потенциальным барьером, а p-n переход — запирающим слоем. При изменении полярности источника внешнее электрическое поле совпадает с направлением поля p-n перехода, ширина и сопротивление перехода возрастает. Следовательно, p-n переход обладает вентильными свойствами. Диодом называется электро преобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n переходами и двумя выводами. В зависимости от основного назначения и явления используемого в p-n переходе различают несколько основных функциональных типов полупроводниковых диодов: Основной характеристикой полупроводниковых диодов является вольт-амперная характеристика ВАХ. Для каждого типа полупроводникового диода ВАХ имеет свой вид, но все они основываются на ВАХ плоскостного выпрямительного диода, которая имеет вид:. Вольт-амперная характеристика ВАХ диода: Масштаб по оси ординат для отрицательных значений токов выбран во много раз более крупным, чем для положительных. Вольт-амперные характеристики диодов проходят через нуль, но достаточно заметный ток появляется лишь при пороговом напряжении U пор , которое для германиевых диодов равно 0,1 — 0,2 В, а у кремниевых диодов равно 0,5 — 0,6 В. В области отрицательных значений напряжения на диоде, при уже сравнительно небольших напряжениях U обр. Этот ток создается неосновными носителями: С ростом обратного напряжения увеличение тока не происходит, так как количество неосновных носителей, оказывающихся в единицу времени на границе перехода, не зависит от приложенного извне напряжения, если оно не очень велико. Обратный ток для кремниевых диодов на несколько порядков меньше, чем для германиевых. Дальнейшее увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя U проб приводит к тому что электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости, возникает эффект Зенера. Обратный ток при этом резко увеличивается, что вызывает нагрев диода и дальнейшее увеличение тока приводит к тепловому пробою и разрушению p-n-перехода. Как указывалось ранее диод в одну сторону ток проводит т. Соответственно выводов у него всего два. Они как повелось ещё со времён ламповой техники, называются анодом положительным выводом и катодом отрицательным. Все полупроводниковые диоды можно разделить на две группы: Выпрямительные диоды , как следует из самого названия, предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные. Специальные типы полупроводниковых диодов используют различные свойства p-n-переходов; явление пробоя, барьерную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением и др. Конструктивно выпрямительные диоды делятся на плоскостные и точечные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные. Плоскостные диоды благодаря большой площади p-n-перехода используют для выпрямления больших токов. Точечные диоды имеют малую площадь перехода и, соответственно, предназначены для выпрямления малых токов. Для увеличения напряжения лавинного пробоя используют выпрямительные столбы, состоящие из ряда последовательно включенных диодов. Выпрямительные диоды большой мощности называют силовыми. Материалом для таких диодов обычно служит кремний или арсенид галлия. Кремниевые сплавные диоды используют для выпрямления переменного тока с частотой до 5 кГц. Кремниевые диффузионные диоды могут работать на повышенной частоте, до кГц. Кремниевые эпитаксиальные диоды с металлической подложкой с барьером Шотки могут использоваться на частотах до кГц. Арсенидгалиевые диоды способны работать в диапазоне частот до нескольких МГц. Силовые диоды обычно характеризуются набором статических и динамических параметров. К статическим параметрам диода относятся:. К динамическим параметрам диода относятся его временные и частотные характеристики. К таким параметрам относятся:. Статические параметры можно установить по вольт-амперной характеристике диода. Время обратного восстановления диода t вос является основным параметром выпрямительных диодов, характеризующим их инерционные свойства. Оно определяется при переключении диода с заданного прямого тока I пр на заданное обратное напряжение U обр. Во время переключения напряжение на диоде приобретает обратное значение. Из-за инерционности диффузионного процесса ток в диоде прекращается не мгновенно, а в течении времени t нар. По существу, происходит рассасывание зарядов на границе p-n-перехода т. Из этого следует, что мощность потерь в диоде резко повышается при его включении, особенно, при выключении. Следовательно, потери в диоде растут с повышением частоты выпрямляемого напряжения. При изменении температуры диода изменяются его параметры. Наиболее сильно от температуры зависят прямое напряжение на диоде и его обратный ток. Для выпрямления малых напряжений высокой частоты широко используются диоды с барьером Шотки. В этих диодах вместо p-n-перехода используется контакт металлической поверхности с полупроводником. В месте контакта возникают обеднённые носителями заряда слои полупроводника, которые называются запорными. Диоды с барьером Шотки отличаются от диодов с p-n-переходом по следующим параметрам:. Две основные характеристики делают эти диоды незаменимыми: Кроме того, отсутствие неосновных носителей, требующих время на обратное восстановление, означает физическое отсутствие потерь на переключение самого диода. Максимальное напряжение современных диодов Шотки составляет около В. При этом напряжении прямое напряжение диода Шотки меньше прямого напряжения диодов с p-n-переходом на 0,2…0,3 В. Преимущества диода Шотки становятся особенно заметны при выпрямлении малых напряжений. Например, вольтный диод Шотки имеет прямое напряжение 0,4…0,6 В, а при том же токе диод с p-n-переходом имеет падение напряжения 0,5…1,0 В. При понижении обратного напряжения до 15 В прямое напряжение уменьшается до 0,3…0,4 В. Максимальная рабочая частота диодов Шотки превышает кГц. Ваш e-mail не будет опубликован. Главная О сайте Рубрики Начинающим Усилительная схемотехника Силовая электроника Импульсная техника Цифровая схемотехника Новости. Что такое электромагнитная индукция? Магнитное поле в веществе. Часть 2 Магнитное поле в веществе. Часть 1 Магнитная индукция в вакууме Электромагнетизм. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован. Рубрики Импульсная техника Начинающим Новости Силовая электроника Усилительная схемотехника Цифровая схемотехника. Параметрические стабилизаторы напряжения Блокинг-генератор. Расчёт блокинг-генератора Компенсационные стабилизаторы напряжения. Сглаживающие фильтры Диодные ограничители Триггер Шмитта на транзисторах Выпрямители. Логические элементы И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ. Разделы сайта Импульсная техника Начинающим Новости Силовая электроника Усилительная схемотехника Цифровая схемотехника. Последнии посты Что такое электромагнитная индукция? Свежие комментарии Алиса к записи Выпрямители. Сглаживающие фильтры анатолий к записи Микросхемы мультиплексоры Олег к записи Импульс. RC и RL цепи Василий Q к записи Блокинг-генератор. Расчёт блокинг-генератора SarmAt к записи Генераторы на ОУ: Запрещено использование материалов сайта без согласия его авторов и обратной ссылки.
Остается положительный ион примеси. Остается отрицательный ион примеси. Образуется запирающий слой, образованный зарядами ионов примеси: Направление внешнего поля источника совпадает с направлением контактного поля. Тока основных носителей заряда нет. Такое включение называется обратным. Направление стрелки указывает направление тока. Поэтому рекомбинация электронов и дырок небольшая. Заряды, пришедшие из эмиттера, по отношению к базе являютсянеосновными, поэтому они свободно проходят через коллекторный переход. Перейти к основному содержанию. Основные ссылки Главная Для учителя ГМО учителей физики План работы Итоги городской научно-методической конференции Мониторинг образовательных достижений учащихся Мониторинг образовательных достижений учащихся Закон "Об образовании в Российской Федерации" К уроку Демонстрационный и лабораторный эксперимент ИКТ на уроке физики История физики на уроке и во внеурочной деятельности Общие вопросы методики обучения физике Полезные ссылки в Интернет Образовательный стандарт основного общего образования Оснащение образовательного процесса ОТ в кабинете физики документы Должностные обязанности по охране труда Инструкции Должностные инструкции Инструкции по ОТ СанПиН 2. Скрябиной Формулы Конспекты Электродинамика Определения Формулы Опорные конспекты по электростатике и постоянному току Н. Скрябиной Опорные конспекты Н. Скрябиной по электромагнетизму Конспекты Колебания и волны Определения Конспекты Оптика Определения Формулы Конспекты Атомная и квантовая физика Определения Формулы Конспекты Сводная таблица формул школьной физики. Степановой Физики Библиотека Биографии и мемуары Литература по истории физики Литература для учителя Учебники Задачники ЕГЭ и ГИА Научно-популярная литература Книги в полнотекстовом режиме Справочники по физике Медиатека Фильмы Презентации Анимации Разное Литература О нас Сообщество Администрация О проекте Партнёры. Существует ток основных носителей заряда. Полупроводниковый диод Схематическое изображение. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Навигация Словарь Полный список биографий Последние обновления. Последние публикации ЛЕМАН Отто Lehmann Otto. ДРУДЕ Пауль Карл Людвиг Drude Paul Karl Ludwig. АУЭРБАХ Феликс Felix Auerbach. КАБАНН Жан Cabaness Jean. Ответьте, пожалуйста, на вопрос о себе. В каком качестве Вы зашли на сайт. Ответы учащийся классов. Случайная публикация История физики на уроке и во внеурочной деятельности. Объединение учителей Санкт-Петербурга, При использовании материалов сайта ссылка на www. Применение полупроводникового диода Выпрямитель тока.
Плохо растет бегониячто делать
Куприн синяя звезда краткое содержание
Как рисовать краской пошаговое
Яблоня рождественское описание фото отзывы посадка
Какое делать разрешение в фотошопе