Kategori: Artikel Pilihan » Novice juruelektrik
Bilangan pandangan: 157647
Komen pada artikel: 5

Bagaimana dioda semikonduktor disusun dan berfungsi

 


Bagaimana dioda semikonduktor disusun dan berfungsiDyodium - peranti paling mudah dalam keluarga peranti semikonduktor yang mulia. Sekiranya kita mengambil sepiring semikonduktor, contohnya Jerman, dan memperkenalkan kekotoran akseptor ke dalam separuh kiri, dan ke dalam satu penderma yang tepat, maka pada satu tangan kita mendapatkan satu semikonduktor P jenis, masing-masing, pada jenis N yang lain. Di tengah-tengah kristal kita mendapat apa yang disebut Persimpangan P-Nseperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Angka yang sama menunjukkan penentuan graf bersyarat diod dalam gambarajah: output katod (elektrod negatif) sangat mirip dengan tanda "-". Lebih mudah diingat.

Secara keseluruhannya, dalam kristal tersebut terdapat dua zon yang mempunyai kelakuan yang berbeza, dari mana dua induk keluar, maka peranti yang dihasilkan disebut diodkerana awalan "di" bererti dua.

Dalam kes ini, diod itu menjadi semikonduktor, tetapi peranti yang serupa diketahui sebelum ini: contohnya, dalam era tabung elektronik terdapat diod tiub dipanggil kenotron. Sekarang diod ini telah turun dalam sejarah, walaupun pengikut "tiub" bunyi percaya bahawa dalam penguat tiub, bahkan penyearah voltan anod harus menjadi tiub!

Struktur diod dan penunjuk diod dalam gambarajah

Rajah 1. Struktur diod dan penunjuk diod dalam gambarajah

Di persimpangan semikonduktor dengan konduktiviti P dan N, ternyata Persimpangan P-N (simpang P-N), yang merupakan asas bagi semua peranti semikonduktor. Tetapi tidak seperti diod, di mana peralihan ini hanya satu, transistor mempunyai dua persimpangan P-N, dan, sebagai contoh, thyristors terdiri segera dari empat peralihan.


Peralihan P-N di rehat

Walaupun persimpangan P-N, dalam kes ini diod, tidak disambungkan di mana-mana, semua proses fizikal yang menarik berlaku di dalamnya, yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Diod di rehat

Rajah 2. Diod semasa rehat

Di rantau N terdapat lebihan elektron, ia membawa caj negatif, dan di wilayah P caj adalah positif. Bersama-sama, caj ini membentuk medan elektrik. Oleh kerana caj yang dibebankan bertentangan cenderung untuk menarik, elektron dari zon N menembusi ke zon bercas positif P, mengisi beberapa lubang dengan diri mereka sendiri. Akibat gerakan sedemikian, semasa di dalam semikonduktor, walaupun sangat kecil (unit nanoamperes), timbul.

Akibat pergerakan ini, ketumpatan bahan pada sisi P meningkat, tetapi pada had tertentu. Zarah biasanya cenderung menyebar secara seragam sepanjang jumlah bahan, seperti bagaimana bau minyak wangi menyebar ke seluruh ruangan (difusi), jadi, lambat laun, elektron kembali ke zon N.

Jika bagi kebanyakan pengguna elektrik arah arus tidak memainkan peranan - lampu sedang, jubin memanas, maka untuk diod, arah semasa memainkan peranan yang besar. Fungsi utama diod adalah untuk menjalankan arus dalam satu arah. Ia adalah harta benda yang disediakan oleh persimpangan P-N.

Seterusnya, kami mempertimbangkan bagaimana diod berkelakuan dalam dua kes yang mungkin menyambungkan sumber semasa.


Menghidupkan diod dalam arah yang bertentangan

Jika anda menyambungkan sumber kuasa ke diod semikonduktor, seperti ditunjukkan dalam Rajah 3, maka arus tidak akan melalui persimpangan P-N.

Diod terbalik

Rajah 3. Diod terbalik pada

Seperti yang dapat dilihat dalam angka itu, kutub positif sumber kuasa disambungkan ke rantau N, dan kutub negatif ke rantau P. Akibatnya, elektron dari daerah N tergesa-gesa ke kutub positif sumbernya. Sebaliknya, caj positif (lubang) di rantau P tertarik oleh kutub negatif sumber kuasa. Oleh itu, di kawasan persimpangan P-N, seperti yang dapat dilihat dalam gambar, bentuk tidak sah, tidak ada apa-apa untuk menjalankan arus, tidak ada pembawa caj.

Oleh kerana voltan sumber kuasa bertambah, elektron dan lubang lebih banyak tertarik pada medan elektrik bateri, sementara di kawasan persimpangan P-N dari pembawa caj, terdapat kurang dan kurang.Oleh itu, dalam sambungan terbalik, semasa melalui diod tidak pergi. Dalam kes sedemikian, adalah kebiasaan untuk mengatakannya Diod semikonduktor ditutup oleh voltan terbalik.

Peningkatan ketumpatan bahan berhampiran kutub bateri membawa kepada penyebaran, - keinginan untuk pengedaran seragam bahan sepanjang kelantangan. Apa yang berlaku apabila anda mematikan bateri.

Diod semikonduktor

Diod semikonduktor terbalik semasa

Ini adalah di mana masa telah diambil untuk mengingati pembawa minoriti, yang dilupakan secara kondusif. Hakikatnya adalah bahawa walaupun dalam keadaan tertutup, arus tidak penting melewati diod, dipanggil arus terbalik. Yang satu ini terbalik semasa dan dicipta oleh pembawa minoriti yang boleh bergerak dengan cara yang sama seperti yang utama, hanya dalam arah yang bertentangan. Secara semulajadi, gerakan sedemikian berlaku di bawah voltan terbalik. Arus terbalik, sebagai peraturan, adalah kecil, disebabkan bilangan kecil pembawa minoriti.

Dengan suhu kristal yang semakin meningkat, bilangan pembawa minoriti meningkat, yang membawa kepada peningkatan arus terbalik, yang boleh membawa kepada kemusnahan persimpangan P-N. Oleh itu, suhu operasi untuk peranti semikonduktor - diod, transistor, litar adalah terhad. Untuk mengelakkan terlalu panas, diod dan transistor yang kuat dipasang pada sink haba - radiator.


Menghidupkan diod di arah hadapan

Ditunjukkan dalam Rajah 4.

Hidupkan langsung dioda

Rajah 4. Hidupkan langsung diod

Sekarang kita menukar polariti kemasukan sumber: tolak bersambung ke rantau N (katod), dan ditambah ke rantau P (anod). Dengan kemasukan ini di rantau N, elektron akan berkurang dari tolak bateri, dan bergerak ke arah persimpangan P-N. Di rantau P, lubang cas yang positif ditolak dari terminal positif bateri. Elektron dan lubang terburu-buru ke arah satu sama lain.

Zarah yang dikenakan dengan polariti yang berbeza dikumpulkan berhampiran persimpangan P-N, medan elektrik timbul di antara mereka. Oleh itu, elektron mengatasi persimpangan P-N dan terus bergerak melalui zon P. Pada masa yang sama, sesetengahnya dikombinasikan dengan lubang, tetapi kebanyakannya tergesa-gesa ke tambah bateri, Id semasa melewati diode.

Arus ini dipanggil arus terus. Ia adalah terhad oleh data teknikal diod, beberapa nilai maksimum. Sekiranya nilai ini melebihi, terdapat bahaya diode yang memecah. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa arah arus ke hadapan dalam rajah tersebut bertepatan dengan pergerakan elektron yang terbalik dan diterima secara umum.

Kita juga boleh mengatakan bahawa dalam arah ke hadapan untuk beralih, rintangan elektrik diod agak kecil. Apabila anda menghidupkannya semula, rintangan ini akan berkali-kali lebih besar, semasa melalui diod semikonduktor tidak pergi (arus balik sedikit tidak diambil kira di sini). Dari yang tersebut di atas, kita dapat membuat kesimpulan itu diod berkelakuan seperti injap mekanikal biasa: bertukar dalam satu arah - aliran air, berpaling ke arah yang lain - aliran terhenti. Untuk harta ini, diod dipanggil injap semikonduktor.

Untuk memahami secara terperinci semua kebolehan dan sifat diod semikonduktor, anda harus berkenalan dengannya ciri - amper volt. Ia juga baik untuk mengetahui tentang pelbagai reka bentuk diod dan ciri frekuensi, mengenai kelebihan dan kekurangan. Ini akan dibincangkan dalam artikel seterusnya.

Penerusan artikel: Ciri-ciri diod, reka bentuk dan ciri aplikasi

Boris Aladyshkin

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Peranti dan operasi transistor bipolar
  • Ciri-ciri diod, reka bentuk dan ciri aplikasi
  • Bagaimana untuk memeriksa diod dan thyristor. 3 cara mudah
  • Bagaimana untuk memeriksa transistor
  • Transistor Bahagian 3. Apa transistor dibuat

  •  
     
    Komen:

    # 1 menulis: | [quote]

     
     

    Orang boleh menerangkan kerja persimpangan P-N dan lebih tepatnya, menerangkan "lubang", "pembawa utama", "pembawa minoriti", dan "kepadatan bahan"

     
    Komen:

    # 2 menulis: andy78 | [quote]

     
     

    Anatoly, ini sudah ada di laman web ini. Saya tidak mahu mengulangi diri saya sendiri.Cari tapak untuk artikel: "Conductor, Insulator, dan Semikonduktor" dan "Apa transistor dibuat."

     
    Komen:

    # 3 menulis: | [quote]

     
     

    Artikel ini bagus, tetapi, sebagai seorang kawan mencatat, sedikit lebih terperinci analisis terminologi kurang.

    Momen mengenai penyebaran tidak jelas digambarkan. Bayangkan kita memegang dan menyambungkan dua keping semikonduktor yang sama - satu disumbangkan oleh pencacah donor (atom pencemaran dengan jumlah elektron yang lebih besar pada shell elektron luaran daripada atom semikonduktor asal), yang lain adalah penerima (atom pencemaran dengan bilangan yang lebih kecil - dengan elektron). Kemunculan yang dipanggil "SCR" - rantau caj ruang - apabila dua jenis bersentuhan, disebabkan oleh tindakan bersaing penyebaran elektron dari N hingga P rantau (dan, dengan itu, lubang ke arah yang bertentangan) dan hanyut (sebenarnya, pergerakan di medan elektrik) pembawa caj di bawah tindakan medan elektrik yang timbul. Bagaimanapun, ini bukan proses yang berterusan. Setelah beberapa lama (untuk kita - dengan serta-merta), kedua-dua kesan ini akan mengimbangi satu sama lain. Tetapi ini tidak bermakna bahawa penyebaran akan hilang. Anda hanya boleh bercakap tentang keseimbangan dinamik.

    Di tempat yang sama di mana kita bercakap tentang "tidak sah" tertentu di rantau peralihan PN - ini adalah SCR yang sama - rantau caj ruang, mereka juga memanggilnya, jika memori tidak gagal, rantau "habis". Dengan "caj ruang", bagaimanapun, ia tidak bermaksud elon dan lubang yang boleh hanyut dan meresap, tetapi teras atom - anda boleh mengambilnya tak bergerak. Sebenarnya, mereka juga meresap, tetapi lebih perlahan. Penyebaran mereka, misalnya, menyebabkan penuaan sementara unsur-unsur semikonduktor. Tetapi ini adalah cerita yang sama sekali berbeza ...

     
    Komen:

    # 4 menulis: | [quote]

     
     

    Pertikaian tentang apa-apa, elektron tidak wujud. Lihat Rybnikov S.Yu. di YouTube, dia akan memberitahu anda bagaimana sebenarnya atom berfungsi, tentang jadual berkala dan tentang RuDenganbil undang-undang. Dan jangan hysterically menutup video dan mengatakan bahawa semua ini tidak masuk akal, anda perlu mengawasi dengan tenang sehingga akhirnya dan berfikir, atau mungkin sebenarnya kami dicuci otak di sekolah dan universiti.

     
    Komen:

    # 5 menulis: Dimon | [quote]

     
     

    Eugene,
    Jika elektron tidak wujud, maka bagaimanakah kerja diod? Ternyata teori kotoran dengan benang putih.