kategorier: Utvalgte artikler » Begynnerelektrikere
Antall visninger: 157647
Kommentarer til artikkelen: 5
Hvordan halvlederdioder er ordnet og fungerer
Djod - den enkleste enheten i den herlige familien av halvlederenheter. Hvis vi tar en plate av en halvleder, for eksempel Tyskland, og introduserer en akseptor-urenhet i den venstre halvdelen, og inn i den høyre donor, får vi på den ene siden en henholdsvis type P halvleder på den andre typen N. I midten av krystallen får vi den såkalte P-N-kryssetsom vist i figur 1.
Den samme figuren viser betinget grafisk betegnelse på dioden i diagrammene: katodeutgangen (negativ elektrode) er veldig lik "-" -tegnet. Det er lettere å huske.
Totalt er det i en slik krystall to soner med forskjellige konduktiviteter, hvorfra to ledninger kommer ut, så den resulterende enheten kalles diodefordi prefikset "di" betyr to.
I dette tilfellet viste det seg at dioden var en halvleder, men lignende apparater var kjent fra før: for eksempel i en tid med elektronrør var det en rørdiode kalt en kenotron. Nå har slike dioder gått ned i historien, selv om tilhengere av "rør" -lyden mener at i en rørforsterker, til og med anodespenningslikretteren, bør være et rør!
Figur 1. Strukturen til dioden og betegnelsen på dioden i diagrammet
I krysset mellom halvledere med P- og N-konduktiviteter viser det seg P-N-kryss (P-N-kryss), som er grunnlaget for alle halvlederenheter. Men i motsetning til en diode, der denne overgangen bare er én, transistorer har to P-N-kryss, og f.eks. tyristorer består umiddelbart av fire overganger.
P-N overgang i ro
Selv om P-N-krysset, i dette tilfellet dioden, ikke er koblet noe sted, forekommer de samme interessante fysiske prosessene inne i det, som er vist i figur 2.
Figur 2. Diode i ro
I region N er det et overskudd av elektroner, det har en negativ ladning, og i region P er ladningen positiv. Til sammen danner disse ladningene et elektrisk felt. Siden motsatt ladede ladninger har en tendens til å tiltrekke seg, trenger elektroner fra sone N inn i den positivt ladede sonen P, og fyller noen hull med seg selv. Som et resultat av denne bevegelsen oppstår en strøm, selv om veldig liten (enheter av nanoamper), inne i halvlederen.
Som et resultat av denne bevegelsen øker stoffets tetthet på P-siden, men til en viss grense. Partikler pleier vanligvis å spre seg jevnt over volumet av stoffet, på samme måte som lukten av parfymer sprer seg i hele rommet (diffusjon), derfor, før eller senere, vender elektronene tilbake til sone N.
Hvis strømmenes retning for de fleste forbrukere av strøm ikke spiller noen rolle - lyset er på, flisen varmes opp, så spiller strømmen for dioden en enorm rolle. Hovedfunksjonen til dioden er å lede strøm i en retning. Det er denne eiendommen som tilbys av P-N-krysset.
Deretter vurderer vi hvordan dioden oppfører seg i to mulige tilfeller av tilkobling av en strømkilde.
Slå på dioden i motsatt retning
Hvis du kobler en strømkilde til halvlederdioden, som vist i figur 3, vil strømmen ikke passere gjennom P-N-krysset.
Figur 3. Omvendt diode på
Som det fremgår av figuren, er den positive polen til kraftkilden koblet til område N, og den negative polen til region P. Som et resultat skynder elektroner fra region N seg til den positive polen i kilden. I sin tur tiltrekkes positive ladninger (hull) i område P av den negative polen til kraftkilden. Derfor, i området av P-N-krysset, som det kan sees på figuren, dannes det et tomrom, det er rett og slett ingenting å lede strøm, det er ingen ladningsbærere.
Når strømkildens spenning øker, tiltrekkes elektronene og hullene mer og mer til det elektriske feltet til batteriet, mens det i området P-N-krysset til ladningsbærerne er mindre og mindre.I motsatt forbindelse går derfor ikke strømmen gjennom dioden. I slike tilfeller er det vanlig å si det halvlederdiode lukkes av revers spenning.
En økning i tettheten av materie nær polene på batteriet fører til diffusjon stige, - ønsket om en jevn fordeling av stoffet gjennom volumet. Hva skjer når du slår av batteriet.
Halvlederdiod reversstrøm
Det er her tiden er inne for å minne om minoritetsbærerne, som betinget ble glemt. Fakta er at selv i lukket tilstand går en ubetydelig strøm gjennom dioden, kalt motstrømmen. Denne reversstrøm og er skapt av minoritetsbærere som kan bevege seg på samme måte som de viktigste, bare i motsatt retning. En slik bevegelse skjer naturlig nok under revers spenning. Omvendt strøm, som regel, er liten, på grunn av det lille antallet minoritetsbærere.
Med økende krystalltemperatur øker antall minoritetsbærere, noe som fører til en økning i reversstrøm, noe som kan føre til ødeleggelse av P - N-krysset. Derfor er driftstemperaturene for halvlederenheter - dioder, transistorer, kretser begrenset. For å forhindre overoppheting er kraftige dioder og transistorer installert på kjøleribber - radiatorer.
Slår på dioden i retning fremover
Vist i figur 4.
Figur 4. Direkte slå på dioden
Nå endrer vi polariteten for inkludering av kilden: minus koble til regionen N (katode), og pluss til regionen P (anode). Med denne inkluderingen i N-regionen, vil elektronene avvise fra minus i batteriet og bevege seg mot P-N-krysset. I område P blir positive ladede hull frastøtt fra den positive terminalen på batteriet. Elektroner og hull suser mot hverandre.
Ladede partikler med ulik polaritet samles i nærheten av P-N-krysset, et elektrisk felt oppstår mellom dem. Derfor overvinner elektronene P-N-krysset og fortsetter å bevege seg gjennom sone P. Samtidig rekombinerer noen av dem med hull, men de fleste av dem skynder seg til pluss av batteriet, strøm-ID går gjennom dioden.
Denne strømmen heter likestrøm. Det er begrenset av de tekniske dataene til dioden, noe maksimal verdi. Hvis denne verdien overskrides, er det fare for at dioden brytes ned. Det skal imidlertid bemerkes at retningen på den fremre strømmen i figuren sammenfaller med den generelt aksepterte, omvendte bevegelsen av elektroner.
Vi kan også si at i den fremre retningen når du slår på, er den elektriske motstanden til dioden relativt liten. Når du slår den på igjen, vil denne motstanden være mange ganger større, strømmen gjennom halvlederdioden går ikke (en liten reversstrøm er ikke tatt med her). Fra det foregående kan vi konkludere med det dioden oppfører seg som en vanlig mekanisk ventil: snudd i en retning - vann renner, snudd i den andre - strømmen stoppet. For denne egenskapen heter dioden halvlederventil.
For å forstå i detalj alle evnene og egenskapene til en halvlederdiode, bør du bli kjent med dens volt - ampere karakteristisk. Det er også bra å lære om de forskjellige designene til dioder og frekvensegenskaper, om fordeler og ulemper. Dette vil bli diskutert i neste artikkel.
Fortsettelse av artikkelen: Kjennetegn på dioder, design og applikasjonsfunksjoner
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: