Diode semiconductoare

Conductoare și izolatoare

Toate substanțele constau din unul sau mai multe elemente chimice, cum ar fi oxigenul, sulful etc. Cel mai mic component al substanței este atomul. Atomii diferitelor elemente pot, atunci când se leagă, să formeze molecule de materie: de exemplu, o moleculă de apă include doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Astfel, se obțin diferite substanțe.

Atomul, la rândul său, constă din particule mai mici, electroni care se rotesc în jurul nucleului, care se află în centrul atomului și conține unul sau mai mulți protoni (Figura 20.1). • Electronii încărcați negativ sunt atrași de protoni încărcați pozitiv și se rotesc continuu în orbite sau cochilii în jurul nucleului. Numărul de electroni este exact egal cu numărul de protoni.

Atomii diferitelor elemente diferă unul de celălalt în numărul de electroni: de exemplu, pentru un atom de hidrogen există un electron, în timp ce un atom de carbon are șase electroni. Electronii electric Poten-Tial slab asociat cu miezul (așa-numitele electroni liberi), lăsând orbita lor și să înceapă deplasarea ordonată, formând un flux de electroni, sau a curentului electric. Există conductivitate electrică.

Fig. 20.1. Atomii constau din electroni încărcați negativ care se rotesc în jurul unui nucleu pozitiv.

Fig. 20.2. Conductori, semiconductori și izolatori.

Un conductor bun are un număr mare de electroni "detașați" sau liberi, care contribuie la generarea unui curent electric. Un conductor bun are o rezistență scăzută încât poate fi neglijată. Exemplele sunt argintul, cuprul sau aluminiu (figura 20.2).

Un izolator este un material care are un număr foarte mic de electroni liberi. Izolatorii împiedică curgerea curentului electric și, prin urmare, au o rezistență foarte mare, care este aproape de rezistența circuitului deschis. Exemplele includ sticlă, lemn uscat, cauciuc, clorură de polivinil, mica și polistiren.

Atomii de semiconductori sunt grupați în structura corectă, numită "zăbrele de cristal". Ei nu sunt conducători buni (de aici și numele lor), deoarece conțin foarte puțini electroni liberi. Numărul de electroni liberi crește odată cu creșterea temperaturii, ceea ce duce la o creștere a conductivității. Acești electroni liberi sunt numiți purtători non-bază.

Conductivitatea poate fi de asemenea îmbunătățită prin adăugarea unei anumite cantități de impurități. Astfel de impurități ca atomii de SiC noi introduc electroni suplimentari în rețea, ca urmare a obținerii unui semiconductor de tip n. Acești atomi sunt numiți atomi donatori. atomi Adăugarea atomilor acceptori-numite (de exemplu, atomii de aluminiu) are ca rezultat o lipsă de electroni, sau formarea așa-numitelor găuri, astfel obținut, semi-nick p-tip (Fig. 20.3). Electronii și găurile obținute prin introducerea impurităților sunt numiți purtători principali.

Fig. 20.3. Semiconductori de tip n și p Fig. 20.4. O diodă plană cu o joncțiune pn.

Dacă de tip p semiconductor conectat la tip n semiconductor (Fig. 20.4), sub acțiunea electronilor din regiunea de difuzie cu n-tip de conductivitate în regiune va începe să curgă din tip p conductivității, pentru a umple gaura din această regiune. Fluxul de electroni continuă până când se formează zona neutră de pe ambele părți ale joncțiunii gurii sau așa-numitul strat epuizat. Acest strat epuizat conduce la apariția unei barieri potențiale, care împiedică mișcarea în continuare a electronilor prin interfață.

Pentru a traversa interfața, electronii trebuie să aibă acum suficientă energie pentru a depăși bariera potențială. Sursa acestei energii poate servi ca o forță electromotoare externă (CEM). Înălțimea barierului potențial depinde de tipul de semiconductor utilizat. De exemplu, pentru germaniu (Ge) este de 0,3V, siliciul adia (Si) este de 0,6 V.

Când porniți dioda suprafață (Fig. 20.5), electronii cu puntea de conductoare de tip n (n-regiune) sunt atrase de polul pozitiv al cis-sursă de o tensiune de polarizare, iar găurile sunt atrase de pol p-regiune-NEGA-negativ. Ca rezultat, stratul epuizat se extinde, iar bariera potențială crescută împiedică în continuare penetrarea electronilor prin interfață.

În includerea directă a diodei (Fig. 20.6), stratul de epuizare dispare iar electronii sunt capabile să curgă prin intermediul interfeței, adică. E. Current produse de transportatori majoritari curge liber prin diode

Fig. 20.5. Inversarea inversă a diodei. În Fig. (a) este evident că stratul epuizat sa extins.

Fig. 20.6. Conectarea directă a diodei. Figura (a) arată dispariția stratului epuizat.

Dar trebuie remarcat faptul că există o constantă picătură diode de tensiune, numit căderea de tensiune în includerea directă sau tensiune dioda directă (0,3 V pentru diode cu germaniu și 0,6 V pentru diode de siliciu).

Caracteristicile unei diode plane în cazul incluziunii directe sunt prezentate în Fig. 20.7. Rețineți că odată ce tensiunea de polarizare depășește bariera potențială a diodei, un curent mare trece prin ea. În acest caz, o creștere foarte mică a tensiunii de polarizare duce la o creștere puternică a curentului care trece prin diodă. La tensiuni sub tensiune în față, un curent mic de scurgere (mai multe microampe) curge prin diodă, care este de obicei neglijată.

Caracteristicile diodei în cazul unei incluziuni inverse sunt prezentate în Fig. 20.8. Cu comutarea inversă, un curent foarte mic curge prin diodă, cauzat de transportatorii minoritari. Amplitudinea acestui curent invers este practic constantă până la atingerea tensiunii maxime, numită tensiunea de defectare a joncțiunii gurii sau a tensiunii de vârf invers. Dacă se aplică o tensiune mai mare, atunci se produce defecțiune, iar curentul invers se ridică brusc, ceea ce duce la distrugerea diodei. Prin urmare, atunci când dioda este conectată la circuit, trebuie să se asigure că tensiunea inversă pe ea nu depășește tensiunea de defecțiune specificată de producător. Diodele germanium au un curent de scurgere mai mare și, prin urmare, o rezistență mai mică atunci când sunt activate decât diodele de siliciu.

Fig. 20.7. Caracteristicile germaniului

și diode de siliciu cu conexiune directă. Fig. 20.8. Caracteristicile unei diode plan-os în cazul incluziunii inverse.

Articole similare

• Planor dioda - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

• O diodă plană este

• Semiconductor diamant - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

Trimiteți-le prietenilor: