ДНІПРОПЕТРОВСЬКА ОБЛАСНА АДМІНІСТРАЦІЯ

ІНСТИТУТ ПІДПРИЄМНИЦТВА “СТРАТЕГІЯ”

Кафедра комп’ютерних та інформаційних технологій

ДОПОВІДЬ

на тему: Діоди та їх використання

з предмету «Комп’ютерна схемотехніка»

Виконала:

студентка групи П-10-51

Глеб О.С.

Науковий керівник:

старший викладач

Рудяков А.В.

Оцінка захисту:

2012

ЗМІСТ

1. Види діодів 3

2. Історія 3

3. Виготовлення 3

4. Вольт-амперна характеристика 4

5. Рівняння ідеального діода 4

6. Характеристики діодів 4

7. Використання 5

Висновок 7

Вступ

Діод — електронний прилад з двома електродами, що пропускає електричний струм лише в одному напрямі. Застосовується урадіотехніці, електроніці, енергетиці та в інших галузях, переважно для випрямляння змінного електричного струму, детектування, перетворення та помноження частоти, а також для переключення електричних кіл.

Назву діод запропонував у 1919 році Вільям Генрі Еклз, утворивши її від грецької частки ді-, яка означає два та грец. δος —шлях.

1. Види діодів

Найчастіше зустрічаються напівпровідникові діоди, проте лампові діоди теж мають свою сферу застосування.

Напівпровідниковий діод — використовує ректифікаційні властивості p-n переходу, тобто пропускання струму лише в одному напрямку.

У ламповому діоді струм може проходити лише від аноду до катоду, завдяки конструкції лампи. Лампові діоди широко використовувалися в радіотехніці впродовж XX-го століття, але в сучасну епоху за ними збереглися лише окремі галузі застосування.

2. Історія

У 1873 Фредерік Ґутрай відкрив принцип функціонування вакуумного діода. Підносячи розжарений метал до додатно зарядженогоелектроскопа, і не торкаючись його, він зміг розрядити електроскоп, а з від'ємно зарядженим електроскопом такого не траплялося. Це відкриття незалежно повторив Томас Едісон у 1880 році. У часи цього відкриття було незрозуміло, як можна використати цей ефект, але Едісон на всякий випадок запатентував винайдений пристрій.

Через 20 років, Джон Амброуз Флемінг збагнув, що ефект односторонньої провідності можна використати в радіо. Він запатентував свій винахід у 1904 році — в Британії, а в 1905 році — в США.

Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році.

3. Виготовлення

Діоди виготовляють з кремнію, германію, селену, та інших напівпровідників.

Розглянемо способи утворення p-n переходу в діоді. Цей перехід не вдається одержати механічним з'єднанням напівпровідників, бо відстань між p і n областями має бути не більшою від міжатомних відстаней. Тому основними методами одержання p-n переходів є сплавлення і дифузія.

Розглянемо германієвий діод з n-електропровідністю. При високій температурі в нього вплавляють індій, внаслідок чого утворюється ділянка з р-електропровідністю. На межі цих ділянок утворюється p-n перехід.

4. Вольт-амперна характеристика

Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода схематично показана на рисунку (без збереження масштабу). Рисунок демонструє чотири режими роботи напівпровідникового діода. При оберненій напрузі більшій за , наступає пробій — різке збільшення струму, яке використовується в роботі лавинних діодів та діодів Зенера. При оберненій напрузі, меншій від , існує тільки малий струм насичення, здебільшого, порядку мікроамперів. При прикладенні напруги в прямому напрямку, струм зростає експоненційно, залишаючись малим до напруги , — напруги відкривання діода. Ця напруга може бути різною, в залежності від типу діода, — від 0,2 В для діодів Шоткі, до 4 В у блакитних світлодіодів.

Вольт-амперні характеристики деяких діодів, наприклад, діода Ганна і резонансного тунельного діода можуть містити ділянки з від'ємною диференціальною провідністю, тобто ділянки, на яких сила струму в діоді зменшується, при збільшенні прикладеної напруги. Такі діоди зручні для використання в генераторах електричних коливань.

Рисунок 1

5. Рівняння ідеального діода

Вольт-амперну характеристику ідеального діода, тобто діода, в якому не враховується можливість пробою та інші фактори, можна описати рівнянням Шоклі

,

де I — сила струму, — сила струму насичення при зворотній напрузі, — напруга (в прямому напрямку), — стала Больцмана, T — температура.

Величину називають термальною напругою.