Категорије: Истакнути чланци » Новајлијари
Број прегледа: 157647
Коментари на чланак: 5

Како су распоређене и раде полуводичке диоде

 


Како су распоређене и раде полуводичке диодеДјод - најједноставнији уређај у славној породици полуводичких уређаја. Ако узмемо плочу полуводича, на пример Немачку, и у њену леву половину унесемо акцепторску нечистоћу, а у десну донора, онда с једне стране добијамо полупроводник типа П, односно, с друге врсте Н. У средини кристала добијамо тзв. П-Н спојницакао што је приказано на слици 1.

Иста слика приказује условно графичко означавање диоде на дијаграмима: излаз катоде (негативна електрода) је врло сличан знаку „-“. Лакше је упамтити.

Укупно, у таквом кристалу постоје две зоне са различитим проводностима, из којих излазе два водича, па се добијени уређај назива диодајер префикс "ди" значи два.

У овом се случају испоставила да је диода полуводич, али слични уређаји су били познати и раније: на пример, у доба електронских цеви постојала је цевна диода која се зове кенотрон. Сада су такве диоде ушле у историју, иако присталице звука "цеви" верују да у цевном појачивачу чак и анодни исправљач напона треба да буде цев!

Структура диоде и ознака диоде у дијаграму

Слика 1. Структура диоде и ознака диоде на дијаграму

На месту спајања полуводича са П и Н проводношћу П-Н спојница (П-Н спојница), што је основа свих полуводичких уређаја. Али за разлику од диоде, у којој је овај прелаз само један, транзистора имају два П-Н спајања и, на пример, тиристори састоје се одмах од четири прелаза.


П-Н прелаз у мировању

Чак и ако П-Н спој, у овом случају диода, није нигде спојена, у њој се дешавају сви исти занимљиви физички процеси, који су приказани на слици 2.

Диода у мировању

Слика 2. Диода у мировању

У региону Н постоји вишак електрона, он носи негативан набој, а у региону П набој је позитиван. Заједно, ти набоји формирају електрично поље. Пошто склони супротно наелектрисани набоји теже привлаче, електрони из зоне Н продиру у позитивно наелектрисану зону П, испуњавајући неке рупе са собом. Као резултат таквог кретања настаје струја унутар полуводича, иако врло мала (јединице наноампера).

Као резултат овог кретања, густина материје на П страни се повећава, али до одређене границе. Честице се обично равномерно шире по обиму материје, слично као што се мирис парфема шири по соби (дифузија), па се пре или касније електрони враћају назад у зону Н.

Ако за већину потрошача електричне енергије правац струје не игра улогу - лампица се пали, плочица се загрева, онда за диоду тренутни правац игра огромну улогу. Главна функција диоде је да води струју у једном правцу. То својство пружа П-Н спојница.

Затим размотримо како се диода понаша у два могућа случаја повезивања извора струје.


Укључивање диоде у супротном смеру

Ако спојите извор напајања на полуводичку диоду, као што је приказано на слици 3, тада струја неће проћи кроз П-Н спој.

Реверзна диода

Слика 3. Укључена повратна диода

Као што се може видети на слици, позитивни пол извора напајања повезан је са подручјем Н, а негативни пол у област П. Као резултат тога, електрони из региона Н хрле на позитивни пол извора. Заузврат, позитивни набоји (рупе) у региону П привлаче негативни пол извора напајања. Дакле, у региону П-Н спајања, као што се види на слици, формира се празнина, једноставно нема шта да спроводи струју, нема носача набоја.

Како се напон извора напајања повећава, електрони и рупе су све више привучени електричним пољем акумулатора, док је у подручју П - Н спајања носача набоја све мање и мање.Стога у обрнутом споју струја кроз диоду не иде. У таквим је случајевима уобичајено то рећи полуводичка диода је затворена повратним напоном.

Доводи до повећања густине материје у близини половица батерије дифузија, - жеља за равномерном расподјелом супстанце по обиму. Шта се дешава када искључите батерију.

Полупроводничка диода

Повратна струја полуводичке диоде

Ту је дошло време да се сетимо мањинских превозника, који су условно заборављени. Чињеница је да чак и у затвореном стању кроз беличу диоду пролази безначајна струја, која се назива обратна струја. Овај реверзна струја а створени су од мањинских превозника који се могу кретати на исти начин као и главни, само у супротном смеру. Наравно, такво кретање се дешава под обрнутим напоном. Реверзна струја је по правилу мала, због малог броја мањинских превозника.

Са порастом температуре кристала, број мањинских носача се повећава, што доводи до пораста обрнуте струје, што може довести до уништења П - Н спајања. Због тога су радне температуре за полуводичке уређаје - диоде, транзисторе, склопове ограничене. Како би се спречило прегревање, на топлотне судове се постављају моћне диоде и транзистори - радијатори.


Укључивање диоде у смеру напред

Приказана на слици 4.

Директно укључивање диоде

Слика 4. Директно укључивање диоде

Сада мењамо поларитет укључивања извора: минус се повезујемо са регијом Н (катода), плус плус у регион П (анода). Овим укључивањем у Н региону, електрони ће се одбити од минуса батерије и кретати се према П-Н чвору. У региону П, позитивно наелектрисане рупе се одбијају од позитивног терминала батерије. Електрони и рупе јуре се један према другом.

Напуњене честице различите поларности сакупљају се близу П-Н спајања, између њих настаје електрично поље. Због тога, електрони превазилазе П-Н спојницу и настављају да се крећу кроз зону П. У исто време, неки од њих се поново комбинују са рупама, али већина их жури на плус батерије, а тренутни Ид пролази кроз диоду.

Ова струја се зове директна струја. Ограничена је техничким подацима диоде, неком максималном вриједношћу. Ако се та вредност премаши, постоји опасност од квара диоде. Међутим, треба напоменути да се смјер струје према напријед на слици подудара са опћенито прихваћеним обратним кретањем електрона.

Такођер можемо рећи да је у смјеру кретања према напријед електрични отпор диоде релативно мали. Када га поново укључите, овај отпор ће бити многоструко већи, струја кроз полуводичку диоду не иде (овде се не узима у обзир мала обрнута струја). Из претходног можемо то закључити диода се понаша попут обичног механичког вентила: окреће се у једном правцу - вода тече, окреће се у другом - проток се зауставља. Ради овог својства зове се диода полуводички вентил.

Да бисте детаљно разумели све способности и својства полуводичке диоде, требало би да се упознате са њом волт - амперска карактеристика. Такође је добро научити о различитим нацртима диода и фреквенцијским својствима, о предностима и недостацима. О овоме ће бити речи у следећем чланку.

Наставак чланка: Карактеристике диода, дизајна и карактеристике примене

Борис Аладисхкин

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Уређај и рад биполарног транзистора
  • Карактеристике диода, дизајна и карактеристике примене
  • Како проверити диоду и тиристор. 3 једноставна начина
  • Како проверити транзистор
  • Транзистори Део 3. Од чега се праве транзистори

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: | [цитат]

     
     

    Могло би се описати рад П-Н чвора и тачније објаснити „рупе“, „главни носачи“, „мањински носачи“ и „густина материје“

     
    Коментари:

    # 2 написао: анди78 | [цитат]

     
     

    Анатолиј, ово је већ било на сајту. Само се нисам хтео понављати.На сајту потражите чланке: „Проводници, изолатори и полуводичи“ и "Од чега су направљени транзистори."

     
    Коментари:

    # 3 написао: | [цитат]

     
     

    Чланак је добар, али, како је напоменуо пријатељ, недостаје мало детаљније анализе терминологије.

    Тренуци дифузије нису сасвим јасно описани. Замислите да држимо и спајамо два дела истог полуводича - један је дониран од стране нечистоће донора (атома нечистоћа са већим бројем електрона на спољној љусци електрона од атома оригиналног полуводича), а други је акцептор (атоми нечистоћа са мањим бројем - са електронима). Настанак тзв "СЦР" - област наелектрисања у свемиру - када две врсте дођу у контакт, проузрокована је такмичарском радњом дифузија електрони из Н у П региону (и, према томе, рупе у супротном смеру) и дрифт (у ствари, кретање у електричном пољу) носача набоја под дејством насталог електричног поља. Међутим, ово није бескрајно трајан процес. Након неког времена (за нас - одмах), ова два ефекта ће се уравнотежити. Али то не значи да ће дифузија нестати. Можете само разговарати о динамичкој равнотежи.

    На истом месту где говоримо о одређеној „празнини“ у ПН транзицијском региону, ово је исти СЦР - простор наелектрисања у простору, они га зову и, ако меморија не пропадне, „осиромашени регион“. Под "свемирским набојем", међутим, не мисли се на елоне и рупе које могу лутати и дифундирати, већ атомске језгре - можете их узети непокретним. Строго говорећи, такође се дифузују, али много спорије. Њихова дифузија, на пример, узрокује привремено старење полуводичких елемената. Али ово је потпуно другачија прича ...

     
    Коментари:

    # 4 је написао / ла: | [цитат]

     
     

    Спорови о било чему, електрони не постоје. Види Рибников С.Иу. на ИоуТубе-у ће вам рећи како атом заправо делује, о периодичној табели и РуСацуе билл. И немојте хистерично затварати видео и рећи да је све ово глупост, морате мирно гледати до краја и размишљати, или можда у ствари нама мозга у школама и на универзитетима.

     
    Коментари:

    # 5 написао: Димон | [цитат]

     
     

    Еугене,
    Ако електрони не постоје, како онда делује диода? Испада да теорија срања са белим нитима.