kategorier: Utvalda artiklar » Nybörjare elektriker
Antal visningar: 157647
Kommentarer till artikeln: 5
Hur halvledardioder är arrangerade och fungerar
Djod - den enklaste enheten i den härliga familjen halvledarapparater. Om vi tar en platta med en halvledare, till exempel Tyskland, och introducerar en acceptorförorening i dess vänstra hälft, och i den högra givaren, så får vi å ena sidan en typ P-halvledare, på den andra typen N. I mitten av kristallen får vi den så kallade P-N-korsningensom visas i figur 1.
Samma bild visar den villkorade grafiska beteckningen för dioden i diagrammen: katodutgången (negativ elektrod) är mycket lik "-" -tecknet. Det är lättare att komma ihåg.
Totalt finns det i en sådan kristall två zoner med olika konduktiviteter, från vilka två ledningar kommer ut, så den resulterande anordningen kallas diodeftersom prefixet "di" betyder två.
I det här fallet visade sig dioden vara en halvledare, men liknande anordningar var kända tidigare: till exempel i en tid av elektronrör fanns det en rördiod som kallas en kenotron. Nu har sådana dioder gått ner i historien, även om anhängare av "rör" -ljudet tror att även en anodspänningslikriktare i en rörförstärkare bör vara ett rör!
Figur 1. Strukturen för dioden och beteckningen av dioden i diagrammet
Vid korsningen mellan halvledare med P- och N-konduktiviteter, P-N-korsning (P-N-korsning), som är grunden för alla halvledarapparater. Men till skillnad från en diod, där denna övergång bara är en, transistorer har två P-N-korsningar, och till exempel tyristorer består omedelbart av fyra övergångar.
P-N-övergång i vila
Även om P-N-övergången, i detta fall dioden, inte är ansluten någonstans, inträffar i alla fall intressanta fysiska processer inuti den, som visas i figur 2.
Bild 2. Diode i vila
I region N finns det ett överskott av elektroner, det har en negativ laddning, och i region P är laddningen positiv. Tillsammans bildar dessa laddningar ett elektriskt fält. Eftersom motsatt laddade laddningar tenderar att locka, tränger elektroner från zon N in i den positivt laddade zonen P och fyller några hål med sig själva. Som ett resultat av en sådan rörelse uppstår en ström i halvledaren, även om den är mycket liten (enheter av nanoamperes).
Som ett resultat av denna rörelse ökar ämnets täthet på P-sidan, men till en viss gräns. Partiklar tenderar vanligtvis att spridas jämnt över ämnets volym, liknande hur lukten av parfymer sprider sig i hela rummet (diffusion), därför kommer förr eller senare elektronerna tillbaka till zon N.
Om för de flesta elkonsumenter inte strömriktningen spelar någon roll - ljuset är på, plattan värms upp, då för strömmen spelar strömriktningen en stor roll. Diodens huvudfunktion är att leda ström i en riktning. Det är den här egenskapen som tillhandahålls av P-N-korsningen.
Därefter överväger vi hur dioden beter sig i två möjliga fall för att ansluta en aktuell källa.
Slå på dioden i motsatt riktning
Om du ansluter en strömkälla till halvledardioden, som visas i figur 3, kommer strömmen inte att passera genom P-N-korsningen.
Bild 3. Omvänd diode på
Som framgår av figuren är kraftkällans positiva pol ansluten till region N och den negativa polen till region P. Som ett resultat rusar elektroner från region N till källans positiva pol. I sin tur dras positiva laddningar (hål) i region P av kraftkällans negativa pol. Därför bildas ett tomrum i området för P-N-korsningen, som framgår av figuren, det finns helt enkelt inget att leda ström, det finns inga laddningsbärare.
När kraftkällans spänning ökar attraheras elektronerna och hålen mer och mer till batteriets elektriska fält, medan det i området för P-N-korsningen mellan laddningsbärarna är mindre och mindre.Därför går strömmen genom dioden i omvänd anslutning inte. I sådana fall är det vanligt att säga det halvledardiod stängs av omvänd spänning.
En ökning av materialets täthet nära batteriets poler leder till diffusion upphov, - önskan om en enhetlig distribution av ämnet genom hela volymen. Vad händer när du stänger av batteriet.
Halvledardiodomvändström
Det är här tiden har kommit att återkalla minoritetsbärarna, som villkorligen glömdes. Faktum är att även i stängt tillstånd passerar en obetydlig ström genom dioden, kallad omvänd ström. Den här backström och skapas av minoritetsbärare som kan röra sig på samma sätt som de viktigaste, bara i motsatt riktning. Naturligtvis sker en sådan rörelse under omvänd spänning. Omvändströmmen är som regel liten på grund av det lilla antalet minoritetsföretag.
Med ökande kristalltemperatur ökar antalet minoritetsbärare, vilket leder till en ökning av omvänd ström, vilket kan leda till förstörelse av P-N-korsningen. Därför är driftstemperaturerna för halvledarapparater - dioder, transistorer, kretsar begränsade. För att förhindra överhettning installeras kraftfulla dioder och transistorer på kylflänsar - radiatorer.
Slå på dioden i riktning framåt
Visas i figur 4.
Bild 4. Direkt aktivera dioden
Nu ändrar vi polariteten för införandet av källan: minus anslut till regionen N (katod) och plus till regionen P (anod). Med denna inkludering i N-regionen kommer elektronerna att återkalla från batteriets minus och röra sig mot P-N-korsningen. I område P avvisas positivt laddade hål från batteriets positiva terminal. Elektroner och hål rusar mot varandra.
Laddade partiklar med olika polaritet samlas upp nära P-N-korsningen, ett elektriskt fält uppstår mellan dem. Därför övervinner elektronerna P-N-korsningen och fortsätter att röra sig genom zon P. Samtidigt rekombineras några av dem med hål, men de flesta rusar till batteriets plus, Id går genom dioden.
Denna ström heter likström. Det är begränsat av tekniska data för dioden, ett visst maximivärde. Om detta värde överskrids finns det risk för att dioden går sönder. Det bör emellertid noteras att riktningen för framströmmen i figuren sammanfaller med den allmänt accepterade, omvända rörelsen för elektroner.
Vi kan också säga att i den främre riktningen för omkoppling är diodens elektriska motstånd relativt liten. När du slår på den igen kommer detta motstånd att vara många gånger större, strömmen genom halvledardioden går inte (en liten omvänd ström beaktas inte här). Av det ovanstående kan vi dra slutsatsen dioden uppför sig som en vanlig mekanisk ventil: vände i en riktning - vatten rinner, vände i den andra - flödet stoppade. För den här egenskapen kallas dioden halvledarventil.
För att förstå i detalj alla förmågor och egenskaper hos en halvledardiod bör du bekanta dig med dess volt - ampereegenskap. Det är också bra att lära sig om olika konstruktioner av dioder och frekvensegenskaper, om fördelar och nackdelar. Detta kommer att diskuteras i nästa artikel.
Fortsättning av artikeln: Egenskaper för dioder, design och applikationsfunktioner
Boris Aladyshkin
Se även på elektrohomepro.com
: