полупроводниковые резисторы. 3. Диоды выпрямительные. Основные свойства и характеристики. 3
 Скачать 3.83 Mb.
|
2. Электронно-дырочный переходЭлектронно-дырочным (p-n) называют такой переход, который образован двумя областями полупроводника с разными типами проводимости: электронной и дырочной. Электронно-дырочный переход, или р-п-переход, – это тонкий переходный слой в полупроводниковом материале на границе между двумя областями: n-типа и p-типа. При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается процесс диффузии: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу.  Область, лишенная заряда являющаяся диэлектриком, образует запирающий слой. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,35 В для германиевых n–p-переходов и 0,6 В для кремниевых. Ток, вызванный напряжением, называется прямым током. Запирающий ток является обратным током. n–p-переход обладает свойством односторонней проводимости. Наличие неосновных носителей определяется генерацией электронно-дырочных пар при разрыве ковалентной связи. Слой, образованный участками по обе стороны границы, где выступили неподвижные заряды противоположных знаков, является переходным слоем и представляет собой собственно р-n-переход. Этот слой, из которого уходят подвижные носители заряда, называют обедненным слоем. Он обладает большим удельным сопротивлением. 3. Диоды выпрямительные. Основные свойства и характеристики.Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор с одним p–n-переходом, обладающий односторонней проводимостью тока. Существует много различных типов диодов – выпрямительные, импульсные, туннельные, обращенные, сверхвысокочастотные диоды, а также стабилитроны, варикапы, фотодиоды, светодиоды и др. Работа выпрямительного диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода. Он применяется для выпрямления и получения постоянного тока. В них используется свойство несимметричной проводимости в прямом и обратном направлениях. Частотный диапазон выпрямительных диодов невелик. При преобразовании промышленного переменного тока рабочая частота составляет 50 Гц, предельная частота выпрямительных диодов не превышает 20 кГц. Допустимая температура нагрева для германиевых 85 С, для кремниевых 150 С. По максимально допустимому среднему прямому току диоды делятся на три группы: диоды малой мощности (Iпр.ср. ≤ 0,3 А), диоды средней мощности (0,3 А < Iпр.ср. < 10 А) и мощные (силовые) диоды (Iпр.ср. ≥ 10 А). Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. На вольт-амперной характеристике реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает. Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя.  Рисунок 1 - Полупроводниковый выпрямительный диод: а – условное графическое изображение, б – идеальная вольт-амперная характеристика, в – реальная вольт-амперная характеристика При увеличении температуры обратный ток диода сильно возрастает и его обратное сопротивление падает. С ростом температуры контактная разность потенциалов уменьшается.   Во время положительного полупериода, диод находится в открытом положении и пропускает через себя ток на нагрузку. Когда приходит очередь отрицательного полупериода, устройство запирается, и питание на нагрузку не поступает. То есть происходит как бы отсечение отрицательной. На выходе мы получаем импульсы, состоящие из положительных полупериодов, то есть, постоянный ток. В этом и заключается принцип работы выпрямительных полупроводниковых элементов. |