2. Полупроводниковый диод

1. Полупроводниковые приборы.

2. Повторение!!!

Что такое полупроводник?
Какие носители зарядов существуют в
полупроводнике?
Какие виды проводимости полупроводников вы
знаете?
Что такое полупроводник n-типа?
Что такое полупроводник р-типа?

3.

Электронно-дырочный
переход (или n–p-переход) –
это область контакта двух
полупроводников с
разными типами
проводимости.

4.

При контакте двух полупроводников n- и p-типов
начинается процесс диффузии:
дырки из p-области переходят в n-область, а электроны,
наоборот, из n-области в p-область, то есть начинает
протекать диффузионный ток:

5.

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.
Электроны и дырки, переходя через контакт навстречу
друг другу, рекомбинируют и в приконтактной области
появляется слой, обедненный носителями заряда,
возникает разность потенциалов Uк – запирающий
слой.

6. Диффузия -

направленное движение заряженных частиц,
вызванное их неравномерной концентрацией
Инжекция перемещение основных носителей заряда в
смежную область, где они являются неосновными
Экстракция перемещение неосновных для данной области
носителей заряда в соседнюю область при
подключении n-р-перехода к источнику внешнего
напряжения.

7. Токи перехода:

• Дрейфовый ток в полупроводнике – это
ток, возникающий за счёт приложенного
электрического поля. При этом электроны
движутся навстречу линиям напряжённости
поля, а дырки по направлению линий
напряжённости поля.
• Диффузионный ток – это ток,
возникающий из-за неравномерной
концентрации носителей заряда.

8.

Ток через переход равен нулю, т.е. все потоки основных и
неосновных носителей заряда компенсируют друг друга,
и встречные токи взаимно уравновешиваются.

9. p–n-переход обладает удивительным свойством - односторонней проводимостью.

При прямом
включении –
проводит ток
При обратном – не
проводит

10. Прямое включение:

Положительный полюс источника питания подключается к
р-области, а отрицательный полюс - к n-области.
Дырки из p-области и электроны из n-области, двигаясь
навстречу друг другу, будут пересекать n–p-переход, создавая
ток в прямом направлении. Сила тока через n–p-переход в этом
случае будет возрастать при увеличении напряжения источника.

11.

Электрическое поле складывается с внутренним
контактным полем в переходе и, потенциальный
барьер уменьшается.

12. Обратное включение:

Внешнее поле ещё сильнее отталкивает носителей
заряда от перехода, возрастает ширина электроннодырочного перехода.
При обратном включении величина потенциального
барьера между p и n областями возрастает.

13.

. Обратный ток почти не зависит от приложенного к
электронно-дырочному переходу напряжения.

14. Вольтамперная характеристика:

Прямое
включение
Обратное
включение

15.

При увеличении температуры и обратный ток, и прямой
ток возрастают, причём обратный ток увеличивается
гораздо быстрее прямого тока. При уменьшении
температуры существенного снижения токов не
происходит.
Почему это происходит?
Пробой - резкое уменьшение
обратного сопротивления,
вызывающее значительное
увеличение тока при
достижении обратным
напряжением критического
значения (Uобр.проб)

16. Полупроводниковый диод

Электронно-дырочный
переход, электрическое
сопротивление которого при
одном направлении тока на
несколько порядков
больше, чем при другом,
называют выпрямляющим
переходом. Электроннодырочный переход является
основой твердотельных
электронных приборов.
Полупроводниковый
диод

17. Полупроводниковый диод -

Полупроводниковый диод Это устройство, содержащее полупроводниковый
кристалл с электронно-дырочным переходом.
Полупроводниковые
диоды изготавливают из
кристаллов кремния или
германия. При их
изготовлении в кристалл c
каким-либо типом
проводимости вплавляют
примесь,
обеспечивающую другой
тип проводимости.

18. Устройство полупроводникового диода:

19. Как работает диод:

20.

Зависимость тока через диод от значения и полярности
приложенного к нему напряжения изображают в виде
кривой, называемой вольтамперной характеристикой
диода (ВАХ).
При увеличении
прямого
напряжения p-n
переход
обогащается
основными
носителями, его
сопротивление
падает, и прямой
ток возрастает по
экспоненциальной
зависимости.

21. Применение диодов:

используются в выпрямителях для преобразования
переменного тока в постоянный;
в стабилитронах для поддержания напряжения на
заданном уровне;
в ограничителях для предотвращения колебаний
сигналов;
в логических цепочках «И» и «ИЛИ»;
светодиоды в качестве индикаторов и т.п.

22. Преимущества полупроводниковых диодов:

малые размеры,
длительный срок службы,
Механическая прочность.
Недостатки полупроводниковых
диодов:
- зависимость параметров от температуры.

23. Вопросы:

Что такое n-p-переход?
Основные носители заряда в n-проводнике?
Основные носители в р-проводнике?
Какие токи протекают через п-р-переход?
Основное свойство п-р-перехода?
Что такое полупроводниковый диод?
Какое включение диода называют прямым?
Обратным?