28.Полупроводниковые приборы.

Полупроводниковые приборы - электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках. В электронике П. п. служат для преобразования различных сигналов, в энергетике — для непосредственного преобразования одних видов энергии в другие.

Проводник – имеет большое число свободных электронов, которые способ. Возник. Эл-го тока. Обладают малым сопротивлением. Изолятор – материал, имеющий малое кол-во свободных электронов. Имеет большое сопротивление. Полупроводник – содержит мало свободных электронов, но их количество может возрастать с увеличением времени, что приведет к увеличению проводимости. Чистые полупроводники в полупроводниковых приборах не используют, т.к. обладают малой проводимостью и не обеспеч. односторон. проводимости. Действие полупроводниковых приборов основано на электронных процессах, протекающих в кристаллах полупроводников. Основным полупроводниковым материалом в настоящее время является кристаллический кремний.

Электро-дырочный переход (p-n переход) — это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле. Он является основой большинства полупроводниковых приборов.

P-n переход при отсутствии внешних напряжений

Так как носители заряда в каждом полупроводнике совершают беспорядочное тепловое движение, т. е. имеют собственные скорости, то происходит их диффузия из одного полупроводника в другой. Как и при любой другой диффузии носители перемещаются оттуда, где их концентрация больше, туда, где их концентрация меньше (про диффузию читать сюда). Таким образом, из полупроводника n-типа в полупроводник p-типа диффундируют электроны, а в обратном направлении - дырки. Протекание электронов под действием диффузии продолжается до тех пор, пока обе стороны p-n перехода не образуется нейтральная зона или обедненный слой. Возникает так называемая контактная разность потенциалов u_k= ϕ_n - ϕ_p и электрическое поле (вектор напряженности Ek).

P-n переход при прямом напряжении

Напряжение, у которого полярность совпадает с полярностью основных носителей, называют прямым. Обедненный слой исчезает и электроны, протекающие м/у. ч/з границу раздела,т.е. ток создав. Основ-ми носителями свободно протекает ч/з переход. При прямом и внешнем напряж. Понимается высота потенциального барьера.

P-n переход при обратном напряжении

Напряжение, у кот. полярность не совпад. с полярностью основных носителей, назыв. обратным.

Электроны n-области притягив. «+» источн. напряж.,а дырки p-области к «-». Под действием Uобр ч/з переход протекает небольшой обратный ток iобр.

Полупроводниковые диоды.

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

Диоды — это полупроводниковые приборы, основой которых является p-n переход. В основе применения полупроводниковых диодов лежит ряд их свойств, таких как асимметрия вольт-амперной характеристики, пробой электро-дырочного перехода, зависимость барьерной емкости от напряжения и т.д.

Рабочий режим диода.

Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода. Режим диода под нагрузкой – рабочий. Диод обладает нелинейным сопротив., знач. котор. измен. при измен. тока.

Параметры:

1) Сопротивление постоянному току в прямом смещении: R0=Uпр/Iпр

2) сопротивление при обратном смещении: R0=Uобр/Iобр

3) Сопротивление диода переменному току: Ri=ΔUпр/ΔIпр

4) Крутизна ВАХ для прямого тока: S=ΔIпр/ΔUпр

Типы: кремниевый и германиевый.