Вопросы для самоконтроля

1. Какие вещества называют полупроводниками?

2. Какими свойствами обладают полупроводники?

3. Как образуются полупроводники?

4. Что является носителями зарядов в полупроводниках n-типа?

5. Как образуются полупроводники n-типа?

6. Что является носителями зарядов в полупроводниках р-типа?

7. Как образуются полупроводники р-типа?

8. Как образуются полупроводники р-n-типа?

9. Что понимается под р-n-переходом?

10. Что понимается под запирающим слоем?

11. Что понимается под прямым током и прямым напряжением полупроводника?

12. Опишите работу полупроводника р-n-типа при прямом напряжении.

13. Что понимается под обратным током и обратным напряжением полупроводника?

14. Опишите работу полупроводника р-n-типа при обратном напряжении.

10.2. Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод представляет собой электронное устройство с одним электронно-дырочным переходом (р-n-переходом) и двумя выводами.

В зависимости от конструктивного исполнения р-n-перехода различают точечные диоды, имеющие незначительную мощность, и плоскостные диоды, имеющие значительную мощность. На принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение полупроводникового диода следующее:

Зависимость силы тока в диоде от приложенного к нему напряжения, вольт-амперная характеристика (ВАХ), показана на рис.10.4. Она же является обобщённой ВАХ р-n-перехода. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода имеет три характерных участка:

1 – работа при прямом напряжении (протекает прямой ток: р-n-переход открыт, и сила тока ограничена только сопротивлением материала полупроводника);

2 – работа при обратном напряжении (протекает обратный ток: р-n-переход закрыт, и ток незначительной силы проходит за счёт незначительного количества не основных носителей свободных зарядов в материале полупроводника (электронов в р-слое и дырок в n-слое);

3 – работа при напряжении пробоя (обратный ток резко увеличивается: происходит резкое, («лавинообразное») увеличение не основных носителей свободных зарядов в материале полупроводника (электронов в р-слое и дырок в n-слое) при увеличении обратного напряжения).

Для оценки и выбора полупроводниковых диодов указывают следующие технические параметры:

• прямой ток: максимально допустимый (средний за период) ток, сила которого определяется нагревом диода;

• прямое напряжение: прямое импульсное максимальное напряжение для допустимого импульса прямого тока;

• мощность, рассеиваемая диодом: максимальная мощность, которую способен рассеивать диод;

• обратное напряжение: обратное импульсное максимальное напряжение, равное 70 % от напряжения пробоя;

• обратный ток: сила тока, протекающего при обратном напряжении.

Полупроводниковые диоды выпускают кремниевые (на основе кремния) и германиевые (на основе германия): кремниевые диоды способны работать при температуре от 120С до 150С при прямом напряжении около 1 В, германиевые диоды способны работать при температуре от 55С до 85С при прямом напряжении около 0,3 В. Для получения большего обратного напряжения диоды соединяют последовательно, а для получения большего прямого тока диоды соединяют параллельно.

Если номинальный режим работы диода находится на обратной части его вольт-амперной характеристики (рис.10.4, участок 2), то диод называют стабилитроном.

Н а принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение стабилитрона следующее:

Стабилитрон предназначен для стабилизации напряжения, то есть поддержания напряжения на одном уровне. Стабилитрон включают параллельно нагрузке (рис.10.5). При увеличении входного напряжения возрастает ток в цепи R1 – VD, а напряжение на нагрузке U_нагр (равное напряжению стабилизации) практически не меняется за счёт падения избыточного напряжения на резисторе R1.