- •1. Введение. Исторические моменты в развитии электроники
- •Слайд № 6
- •Слайд № 7
- •Протекание через переход прямого тока
- •Протекание через переход обратного тока
- •4. Полупроводниковые диоды
- •4.1. Основные положения. Конструктивные особенности. Слайд № 8
- •Слайд № 9
- •4.2. Принцип действия Слайд № 10
- •Диод в состоянии покоя
- •Обратное включение
- •Обратный ток
- •Прямое включение
- •Прямое и обратное напряжение
- •4.3. Вольт-амперная характеристика диода Слайд № 11
- •4.4. Пробой р-n-перехода Слайд № 12
- •Электрический пробой
- •Туннельный пробой
- •Лавинный пробой
- •Тепловой пробой
- •4.5 Основные виды диодов. Условные обозначения диодов Слайд № 13
- •Диод Шоттки
- •Слайд № 14
- •Стабилитрон
- •Слайд № 15
- •Туннельный диод
- •Варикап
- •Слайд № 16
- •Тиристоры
- •5.1. Биполярные транзисторы
- •Слайд № 20
- •Принцип действия биполярного транзистора
- •Схемы включения транзисторов Слайд № 21
- •Слайд № 22
- •5.2. Полевые (униполярные) транзисторы Слайд № 23
- •Слайд № 24
- •Вольт-амперные характеристики полевого транзистора Слайд № 25
- •Мдп (моп)-транзисторы Слайд № 26
Слайд № 9
По конструктивному исполнению полупроводниковые диоды разделяются на плоскостные и точечные.
Плоскостные диоды представляют собой p-n-переход с двумя металлическими контактами, присоединенными к р- и n-областям.
В точечном диоде вместо плоской используется конструкция, состоящая из пластины полупроводника и металлического проводника в виде острия. При сплавлении острия с пластиной образуется микропереход.
4.2. Принцип действия Слайд № 10
Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.
Диод в состоянии покоя
Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.
Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки. В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения. При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия. Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».
Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально.
Для диода же большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.
Обратное включение
Если диод подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n-переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.
При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.
Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.
Обратный ток
Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.
При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода.
Прямое включение
Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.
Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n-переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.
При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит.
Таким образом, диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.