Полупроводниковые диоды
Опубликовано: 03.09.2018
Полупроводники занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Наиболее широкое применение в полупроводниковой технике получили такие материалы, как германий, кремний, селен. У полупроводников электроны наружных атомных оболочек сильно связаны с ядром атома. Чтобы оторвать эти электроны от ядра нужно сообщить им извне определенную энергию. Под действием электрического поля они перемещаются в полупроводнике, создавая в нем электрический ток.Электрическое сопротивление полупроводника зависит от температуры, освещенности, действия магнитного поля, инфракрасного излучения и др.
Полупроводниковый прибор состоит из соединенных между собой полупроводниковых кристаллов с проводимостью p - n. В месте соприкосновения этих полупроводников образуется запорный слой, который может проводить электрический ток только в одном направлении.
Полупроводниковые диоды представляют собой кристаллы полупроводника, имеющие электронную и дырочную проводимости. Вентильные свойства такого кристалла определяются возникновением запорного слоя. Запорный слой называется p - n переходом.
Диоды, в основном, изготовляются из кристаллов кремния, германия. Кремниевые диоды выдерживают более высокие температуры и напряжения чем германиевые.
Наиболее часто встречающиеся электронные приборы, использующие полупроводниковый эффект, представлены ниже.
- Вентиль – пропускает электрический ток в одном направлении и не пропускает в другом. Применяется в выпрямителях для получения постоянного тока из переменного тока.
- Варикап – используется запорный полупроводниковый слой в качестве электрической емкости (изменяя обратное напряжение можно менять емкость в пределах 1 – 500 пФ).
Применяется в качестве электронного переменного конденсатора в колебательных контурах радиоприемников.
- Стабилитрон - используется явление обратимого, электрического пробоя запорного слоя. При подаче на переход запирающего напряжения , больше определенной величины, приводит к резкому возрастанию обратного тока диода, пробою.
Применяется в устройствах стабилизации постоянного напряжения от 1 до 200 вольт.
- Фотодиод – под действием света меняет величину сопротивления p-n перехода).
Применяется в качестве датчика электромагнитного излучения. Диапазон работы от инфракрасного до ультрафиолетового света.
- Светодиод - при прохождении через диод прямого тока, излучает свет от инфракрасного до ультрафиолетового.
Применяется в качестве различных индикаторов, (вместо электрических лампочек), в устройствах управления и передачи данных в ИК лучах и др. В последнее время светодиоды активно используются в качестве экономичных источников электрического освещения.
- Динистор – неуправляемый переключающий диод. При превышении определенного обратного напряжения переходит в проводящее состояние.
Применяется в различных переключающих устройствах, в генераторах напряжения.
- Тиристор – управляемый переключающий диод, имеет управляющий электрод. То же, что и динистор, но с помощью управляющего электрода можно менять напряжение переключения тиристора. Имеет два устойчивых состояния. Включается импульсами тока управления, выключается либо подачей обратного напряжения , либо прерыванием тока в открытом состоянии.
Применяется в различных устройствах автоматики, в управляемых выпрямителях.
Кроме того, полупроводниковые свойства кремния и германия используются в других электронных приборах:
СВЧ – диоды, импульсные диоды, туннельные диоды, диоды Шотки, терморезисторы, варисторы, полупроводниковые лазеры и много еще чего.
Но об этом поговорим позже.