- •Министерство образования и науки украины
- •Тема 1. Введение. Полупроводники. P-n-переход Введение
- •История развития электроники
- •Электропроводность полупроводников (собственная и примесная проводимость)
- •P-n-переход в состоянии термодинамического равновесия
- •P-n-переход под воздействием внешнего напряжения
- •Тема 2. Полупроводниковые диоды
- •Выпрямительные диоды
- •Полупроводниковые стабилитроны
- •Варикапы
- •Тема 3. Транзисторы. Устройство и принцип
- •Устройство биполярного транзистора
- •Принцип действия и схемы включения биполярного транзистора
- •Тема 4. Характеристики и параметры
- •Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов
- •H-параметры транзистора
- •Тема 5. Полевые транзисторы
- •Тема 6. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (igbt-транзисторы)
- •Тема 7. Тиристоры
- •Тема 8. Интегральные микросхемы (имс)
- •Элементы и компоненты имс
- •Тема 9. Общие сведения об усилителях и их классификация. Основные параметры и характеристики усилителей
- •Основные технические характеристики усилителей
- •Вопросы согласования усилителей
- •Тема 10. Каскады предварительного усиления Практические схемы ук с оэ, об и ок. Составной эмиттерный повторитель
- •Тема 11. Усилители постоянного тока
- •Дифференциальные усилители
- •Тема 12. Классы усиления
- •Тема 13. Обратные связи в усилителях Принципы обратной связи
- •Виды обратной связи
- •Тема 14. Операционные усилители Общие сведения
- •Основные схемы включения оу
- •Характеристики оу
- •Тема 15. Общие сведения об импульсных устройствах
- •Тема 16. Транзисторный ключ как формирователь импульса
- •Содержание
Тема 2. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами. Слово "диод" образовалось от греч. приставки "ди" ("дважды") и сокращения слова "электрод". Один из способов изготовления диода состоит в следующем. На пластинку полупроводника (например, германия), обладающего электронной проводимостью, накладывают небольшой кусочек индия и помещают в печь. При высокой температуре (около 500 0С) индий вплавляется в пластинку германия, образуя в ней область дырочной проводимости. К самой пластинке германия и к затвердевшей капле индия припаивают два вывода и прибор заключают в герметический и непрозрачный корпус, чтобы защитить p-n-переход от внешних воздействий (влаги, света и т.д.) и обеспечить хороший теплоотвод (рис. 3).
Рис. 3. Схема устройства полупроводникового диода и его условное обозначение (VD – вентиль диодный) |
Область n-типа называют отрицательным электродом (базой или катодом), а область p-типа – положительным электродом (эмиттером или анодом).
Вольт-амперные характеристики (ВАХ) диода приведены на рис. 4. Кривая прямого тока расположена в I квадранте, обратного – в III квадранте. Из графика видно, что прямой ток достаточно сильно зависит от напряжения. Эта зависимость нелинейная и при увеличении напряжения ток может превысить допустимое значение, что приведет к перегреву p-n-перехода и диод выйдет из строя. При подаче на диод обратного напряжения в нем возникает незначительный обратный ток , обусловленный движением неосновных носителей заряда.
Рис. 4. Вольт-амперные характеристики диода: 1 – ВАХ идеального диода; 2 – ВАХ реального диода |
ВАХ и параметры диода сильно зависят от температуры окружающей среды. Наиболее значительно меняется с температурой обратный ток диода. Если температура p-n-перехода возрастает, то усиливается процесс генерации пар неосновных носителей заряда и их количество увеличивается. Это, в свою очередь, приводит к дальнейшему увеличению обратного тока и нагреву p-n-перехода, что может вызвать его разрушение. Такой процесс называют тепловым пробоем. Тепловой пробой разрушает p-n-переход.
При увеличении обратного напряжения на диоде сверх допустимого предела может произойти электрический пробой p-n-перехода, что выражается в резком увеличении обратного тока (при достижении критической напряженности электрического поля за счет энергии поля появляются новые пары неосновных носителей заряда). В зависимости от внешних условий электрический пробой может быть обратимым (первоначальные свойства p-n-перехода полностью восстанавливаются, если снизить напряжение) и необратимым (обратный ток резко увеличивается, происходит разогрев диода, дальнейший рост тока и, как следствие, тепловой пробой и разрушение p-n-перехода). Явление обратимого электрического пробоя используется в качестве рабочего режима в стабилитронах.
Существует много разновидностей полупроводниковых диодов, обладающих специальными свойствами. Рассмотрим некоторые из них.