№5a лекция

Диод - полупроводников устройство с р-п възел А, като два терминала (анод и катод) и предназначени за изправяне, откриване, стабилизация и модулация, контролиране и превръщане на електрически сигнали.

Според техните диоди функционално предназначение са разделени на DC преобразуватели, универсален, пулс, микровълнови диоди, ценерови диоди, Варикапните, превключване, тунелни диоди и т.н.

Теоретично, ние знаем, че на диода в една посока, минава ток, но не и в други. Но как и по какъв начин той не знае и разбере много.

Схематично диод може да бъде представена като кристал, съставен от две полупроводници (площи). Една област на кристала има provodimostyup тип, и от друга - п-тип.

Фигурата на дупката. преобладаващо в р-тип, обикновено представени като червени кръгове и електрони. преобладаващо в п-тип - синьо. Тези два региона са електроди анода и катода на диода:

Анодът - положителен електрод на диода, където носители по-голямата част са дупки.

Катодът - отрицателния електрод на диода, където носители по-голямата част са електрони.

На външните повърхности на контактните зони прилагат метални слоеве, които са запоени към проводници на диода електродите. Такова устройство може да бъде само в едно от двете състояния:

1. Отваряне - когато е добре проводим;
2. Затворен - когато е слабо проводим.

диод Директно включване. Постоянен ток.

Ако електродите на диод свързан DC напрежение: анода на изход "плюс" и към изход "минус" катод, диод ще votkrytom състояние и ток тече през него, степента на което ще зависи от приложеното напрежение и свойствата на диод.

С такива полярност електрони от п-тип област стадото към дупки в р-тип област и дупки от -тип регион стр ще премине към електроните в п-тип област. В областите на взаимодействието наречени електрон-дупка или р-н кръстовище а. те се срещат, когато те са относително абсорбция или рекомбинация.

Например. Osnovnye зареждате носители на електрони н тип preodolevayap-н кръстовище влезе в дупка р-тип регион, в който те stanovyatsyaneosnovnymi. Станете малцинствени електрони са pogloschatsyaosnovnymi дупка превозвачи в областта - дупки. По същия начин дупките, влизайки в п-тип район Е са малцинствените превозвачи в този регион, а също така ще бъде поето от токоносители - електрони.

Свържи се с диод, свързан към отрицателния полюс на източника на постоянно напрежение ще даде п-тип област почти неограничен брой електрони, намаляване на попълване на електроните в този регион. А терминал свързан към положителния полюс на източник на напрежение, може да се получи от региона на р-тип е същия брой електрони, като по този начин възстановяване концентрацията на дупка в р-тип. По този начин, проводимостта на р-п преход става голям и устойчивостта на ток е малък. и по този начин ще тече през диод ток наречена диод напред текущата Ilim.

Обратното превключване диод. Обратен ток.

Промяна на полярността на източника на постоянно напрежение - диодни да сочи надолу, състояние.

В този случай, електрони в п-тип ще се преместят kpolozhitelnomu полюс на източника на захранване, отдалечавайки се от р-н кръстовището и дупките в р-тип също ще се движат далеч от прехода на р-н, движейки се към отрицателния полюс на източника на захранване. В резултат на това на граничните райони, тъй като разширява, което води до изчерпване на зоната се формира от дупки и електрони, които ще осигури висока устойчивост ток.

Въпреки това, тъй като всеки един от районите на диод малцинствените превозвачи са налице, тогава все още ще се появи малък обмен на електрони и дупки между регионите. Следователно, диод ток ще поток е много пъти по-малък от права, и като ток се нарича обратен ток диод (Iobr). Обикновено в практиката, обратен ток на р-п преход се пренебрегва, и по този начин се получава заключение, че р-п възел има само един начин проводимост.

Напред и назад напрежение на диода.

Напрежението при която диод се отваря и през него постоянен ток се нарича директен (Ubr) и напрежението на обратна полярност, при която диод е затворен и през обратен ток се нарича обратна (Uobr).

Когато напрежението (Ubr) диод съпротивление не надвишава няколко десетки ома, но с обратно напрежение (Uobr) съпротивлението се увеличава до няколко десетки, стотици или дори хиляди килограма. Това не е трудно да се провери дали измереното обратната съпротивление на диод омметър на.

Устойчивост на р-п възел диод не е постоянна и зависи от напрежението (Ubr), който се подава към диод. Колкото по-високо напрежение, съпротивлението е минимална р-п възел, най-напред настоящите протича през диод ПИС. В затворено състояние на диод напрежение капки почти всички следователно обратен ток, преминаващ през него е малък. и съпротивлението на р-п преход е голям.

Например. Ако се даде възможност на диод в променливотокова верига, тя ще се отвори, когато положителните половин периоди на анода свободно propuskayapryamoy ток (ПИС), и затвори при отрицателни половин цикъла на анода, почти не протича ток в обратна посока - обратен ток (Iobr). Тези свойства диоди се използват за преобразуване на променлив ток в постоянен. и като се нарича ректификация диоди.

характеристика на ток напрежение на диод полупроводници.

Зависимостта на ток минава през р-п възел, големината и полярността на приложеното напрежение към него е изобразена като крива nazyvaemoyvolt напрежение характеристика на диода.

Графиката по-долу показва такава крива. Вертикалната ос в горната част на предната ток определена стойност (Ilim), и в долната част - на обратен ток (Iobr).
Хоризонталната ос в дясната ръка означават стойностите на напрежението напред Ubr. и лявата страна - обратната напрежение (Uobr).

Характеристиките на ток-напрежение е като че двете направления: право на крака. в горната дясна част съответства на директното (пропускателна способност) на ток през диод и обратен клон. долната лява част, съответстваща на обратната страна (затваряне) на ток през диод.

Директен клон върви нагоре стръмно, притискайки вертикалната ос, и се характеризира с бърз растеж на постоянен ток през диод увеличава напред напрежение.
Свържи се с клон е почти успоредна на хоризонталната ос и се характеризира с бавно нарастване на обратния ток. Най-стръмен вертикалната ос на клон линия и колкото по-близо до хоризонтално обратна връзка клон, толкова по-добре токоизправителни свойства на диода. Присъствието на малко обратен ток диод е недостатък. От кривата на характеристиката на текущата напрежение показва, че диод постоянен ток (Ilim) е стотици пъти по-голяма от реципрочната стойност на ток (Iobr).

С нарастване на постоянно напрежение чрез р-н кръстовище ток се издига бавно започва и след това бързо текущата покачване част. Това е така, защото диод германий отваря и започва да провежда ток, когато напрежението на 0.1 - 0,2V и силиций 0.5 - 0.6 V.

Например. Когато напрежението = 0.5V Ubr постоянен ток Ilim равна на 50 mA (точка "а" на графиката), и вече при напрежение 1V = UBR ток се увеличава до 150 mA (точка "б" на фигурата).

Но такова увеличение на текущите резултати в отопление на молекулата на полупроводници. И ако количеството топлина ще бъде по изпускателния кристал естествено или с помощта на специални охладителни устройства (радиатори), проводника в молекулата може да възникне необратими промени до разрушаване на кристалната решетка. Следователно, постоянен ток р-п нивото на граничната преход, с изключение на прегряването на структурата на полупроводници. За тази цел, ограничаващ резистор свързан последователно с диод.

В полупроводникови диоди, напред Ubr на напрежение стойност за всички стойности на работен ток не надвишава:
за германий - 1В;
за силикон - 1.5V.

С увеличаване на обратната напрежение (Uobr) се прилага за прехода на р-п, настоящите увеличава леко, както е посочено от обратен клон на характеристиките на ток-напрежение.
Например. Обърнете диод параметри: Uobr макс = 100V Iobr макс = 0.5 тА, където:

Uobr макс - максимална постоянна обратно напрежение, V;
Iobr макс - максималната обратен ток, иА.

С постепенното нарастване на обратната напрежение до стойност 100В се разглежда като леко увеличава обратен ток (точка "С" в графиката). Но по-нататъшно увеличаване на напрежението над максималната, за които е предназначена р-п възел диод, рязко увеличаване на обратен ток (пунктирана линия), нагряване на кристали на полупроводници, и като резултат, разбивка възниква р-п възел.

Разбивки р-п съединителни.

Разпределение на р-п преход явление се нарича рязко увеличение в обратен ток, когато обратно напрежение достигане на определена критична стойност. Разграничаване електрическа и топлинна разбивка на р-п възел. От своя страна, електрическа повреда е разделена на тунела, и лавина разбивка.

Електрическа повреда.

Електрически разбивка възниква в резултат на излагане поле silnogoelektricheskogo в р-п възел. Тази проба е обратимо. т.е. тя не води до увреждане на прехода, и за намаляване на обратно напрежение на диод свойства се запазват. Например. Този режим rabotayutstabilitrony - диоди, предназначени за стабилизиране на напрежението.

Тунел повреда.

Тунел разбивка се появява в резултат на явлението на ефекта на тунела. което се изразява в това, че в силно електрическо поле действа в р-п прехода на малка дебелина на. някои електрони проникват (извора) през региона на преход от р-тип на п-тип, без да променя своята енергия. Тънки р-N преходи са възможни само при висока концентрация примес на полупроводника в молекулата.

В зависимост от капацитета и целта на дебелината на диод на възел PN може да бъде между 100 нм (нанометра) до 1 микрона (микрометра).

За тунелиране разбивка характеристика остър обратен ток покачване с леко обратно напрежение - обикновено няколко волта. Въз основа на този ефект тунелни диоди работа.

Благодарение на неговите свойства тунелни диоди се използват в усилвателите, осцилатори синусоидални трептения с релаксация и устройството за смяна на честоти до стотици и хиляди MHz.

Лавина повреда.

Лавина разпределение е, че под влиянието на силно електрическо поле на малцинствените носители под действието на топлина в прехода на р-п ускорено толкова много, че да избие атоми един от неговите валентните електрони и се прехвърля в лента проводимост, оформен с двойка електрони - дупка. Получените носители зареждане и започват да се ускори и се сблъскат с други атоми до образуване на следните двойки електрони - дупка. Процесът придобива лавина, което води до рязко нарастване на обратен ток при по същество постоянно напрежение.

Диоди, в които се използва ефектът на лавина разбивка се използват при висока мощност токоизправител единици. използван в металургията и химическата промишленост, железопътен транспорт и други електрически продукти, което може да бъде обратно напрежение по-високо от допустимото.

Прекъснат термомост.

Термично беглец се появява в резултат на прегряване на р-п преход по време на протичане на ток през тях голяма стойност и когато няма достатъчно разсейване на топлината, не гарантира стабилност на режима на топлинен трансфер.

С увеличаване прилага към р-п прехода на обратно напрежение (Uobr) мощност разсейване в прехода расте. Това води до повишаване на температурата на преход и неговите съседни региони полупроводникови, усилва кристални трептене атоми и валентните електрони отслабва комуникация с тях. Съществува вероятност за преход на електрони в групата на проводимост и образуването на допълнителни двойки електрони - дупка. При лоши условия, пренос на топлина от прехода на р-п настъпва повишаване на температурата лавина, което води до разрушаване на прехода.

1. Борисов VG - Един млад радиолюбител. 1985 година.
2. NN Goryunov Носов YR - Полупроводникови диоди. Параметри, методи за измерване. 1968.