Краткие теоретические сведения. Полупроводниковые материалы обладают такой особенностью, что их электрическая проводимость может изменяться при облучении светом или воздействием
Полупроводниковые материалы обладают такой особенностью, что их электрическая проводимость может изменяться при облучении светом или воздействием электрическим полем, или при изменении температуры. По роду электрической проводимости полупроводниковые материалы разделяют на два вида. В одних – электрический ток обусловлен движением свободных электронов, как в обычных металлических полупроводниках, и такого рода проводимость называется электронной или n –проводимостью (отрицательной). В других полупроводниках носителями электрических зарядов являются, так называемые, «дырки». Дырки представляют собой незаполненные электронами места в узлах кристаллической решетки. Дырки могут заполняться и нейтрализоваться перемещающимися электронами. Электрон, заполнивший дырку, оставляет в кристаллической решетке, на своем месте, новую дырку. Если кристалл находится в электрическом поле, то заполнение дырок электронами будет носить упорядоченный характер. Это будет связано с перемещением дырок в направлении электрического поля. Перемещение дырок будет эквивалентно перемещению положительного заряда. Дырочная проводимость называется p-проводимостью (положительной).
а) б) в)
Рис. 7.2.1. Расположение электронов и дырок относительно запорного слоя
Полупроводниковый диод состоит из двух полупроводниковых электродов, один из которых имеет n-проводимость, другой – p-проводимость. На границе раздела полупроводников, благодаря специальной технологии изготовления диода, образуется очень тонкая (доли микрона) диэлектрическая пленка, называемая запирающим (запорным) слоем. На рис. 7.2.1, а показаны два электрода, разделенные запорным слоем. Левый электрод имеет дырочную проводимость, а правый – электронную. Если к электродам подвести напряжение, как показано на рис. 7.2.1, б, то, под действием электрического поля, свободные электроны в n-полупроводнике и дырке p-полупроводника будут перемещаться навстречу друг другу. Так как толщина запорного слоя очень мала, то в нем уже при невысоком напряжении возникает большая напряженность электрического поля, при которой электроны из области n-проводимости легко переходят в область p-проводимости и заполняют дырки. Таким образом, в цепи возникает электрический ток. Если изменить полярность источника напряжения (рис. 7.2.1, в), то под действием электрического поля, электроны и дырки будут удаляться от запорного слоя, а пограничная область не будет иметь носителей электрических зарядов. При этом сопротивление диода будет очень велико. Незначительный ток в цепи будет обусловлен лишь перемещением небольшого количества свободных электронов, имеющихся в полупроводнике p-проводимость. Направление тока от p-полупроводника к n-полупроводнику называется прямым направлением (рис. 7.2.1, б), а от n-полупроводника к p-полупроводнику – обратным (рис. 7.2.1, в). Приборы, обладающие свойством односторонней проводимости тока, называются вентилями. Зависимость тока вентиля от приложенного к нему напряжения в прямом и обратном направлении, называется вольтамперной характеристикой (рис. 7.2.2).
Рис. 7.2.2. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода
Характеристика показывает, что сопротивление диода в прямом направлении во много раз меньше, чем в обратном. Отношение сопротивления при обратном токе к сопротивлению при прямом токе, называется коэффициентом выпрямителя диода (вентиля).
Основными параметрами полупроводниковых диодов являются: - предельный ток (Iср.mах) – максимально допустимое, среднее за период значение тока, длительно протекающего через диод; - максимальное обратное напряжение (Uобр.max) – напряжение, соответствующее области загиба обратной ветви вольтамперной характеристики диода; - прямое падение напряжения (Uпр) – значение напряжения на вентиле, при прохождении через него прямого тока; - температура корпуса (t°C) – температура, измеренная в указанной предприятием-изготовителем точке корпуса.
|
, 
, 
.
