Основы промэлектроники Электрические характеристики p-n – переходов.

П/п приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников. К ним относятся: п/п резисторы, п/п диоды, биполярные транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры, п/п микросхемы, п/п фотоэлектрические приборы и комбинированные п/п приборы.

Различают полупроводники типа p ( с дырочной проводимостью ) и типа n ( с электронной проводимостью ).

На границе этих полупроводников – рекомбинация основных носителей заряда и образуется электрический диполь, который создает запирающее электрическое поле Езп.

Диффузия основных носителей образует диффузионный ток. Под действием эл. поля происходит дрейф неосновных носителей, которые образуют дрейфовый ток Эти токи равны и направлены встречно.

Подключим внешний источник полярностью (+ - ).

Напряженность результирующего эл. поля уменьшится Ерез = Езп – Евн, уменьшится потенциальный барьер, диффузионный ток увеличится, а дрейфовый уменьшится. В результате прямой ток Iпр – большой.

Поменяем полярность внешнего источника (- +).

Напряженность результирующего эл. поля увеличится Ерез = Езп + Евн, увеличится потенциальный барьер, диффузионный ток уменьшится, а дрейфовый увеличится. В результате обратный ток Iобр – мал При достижении напряжения пробоя U проб Неосновные носители получают энергию, достаточную ударной ионизации. Происходит лавинный (электрический) пробой и Iобр возрастает. Если еще увеличить напряжение происходит, возрастает температура и происходит тепловой пробой. Электрический пробой – обратим, тепловой – необратим.

Т.о. p-n – переход обладает свойством односторонней проводимости.

Это свойство широко используется во многих п/п приборах. Одними из таких приборов являются п/п диоды.

Выпрямительный диод.

П/п диодами называются п/п приборы с 1 p-n – переходом и 2-мя выводами, в которых используются свойства p-n – перехода. Они бывают плоскостные и точечные. К плоскостным диодам относятся: выпрямительные диоды, стабилитроны, Туннельные диоды, обращенные диоды, варикапы, светодиоды, фотодиоды и др.

Выпрямительный диод предназначен для выпрямления переменного тока.

На рисунке показано условное обозначение и вольтамперная характеристика (ВАХ) выпрямительного диода. При обратном включении и достижении напряжении пробоя происходит пробой диода. Различают пробой электрический (обратимый) и тепловой (диод выходит из строя). Выпрямительные диоды используются, в основном, в выпрямителях.

Выпрямители.

Выпрямители служат для преобразования переменного тока в постоянный. Различают выпрямители однофазные и многофазные, неуправляемые и управляемые.

1) Неуправляемый однофазный однополупериодный выпрямитель.

Получили несинусоидальные напряжение и ток. Разложим полученную функцию в ряд Фурье.

Выпрямленный ток содержит постоянную составляющую I0 = Im / π.

Действующее значение выпрямленного тока I = ½ Im.

Амперметр магнитоэлектрической системы покажет ток I0 ,а электромагнитной – I.

Максимальная эффективность преобразования переменного тока в постоянный в такой схеме невелика η = 40,6 %. Качество выпрямленного напряжения и тока определяется коэффициентом пульсаций p = Im1 / I0 = 1,57. Коэффициент пульсаций очень большой. Среднее значение выпрямленного напряжения в такой схеме U0 = 0,45 U.

Таким образом данная схема имеет ряд существенных недостатков и на практике применяется редко.