1. Сравните напряжения на диоде при прямом и обратном смещениях по порядку величин. Почему они различны?
Поведение полупроводникового диода объясняется механизмом протекания тока через pn-переход (рекомбинация). В нейтральном состоянии (нулевое напряжение) в р-области избыток дырок, в n-области избыток электронов, в обеднённом слое между этими двумя областями носителей практически нет. Если теперь подать на pn-переход прямое напряжение, то носители двинутся навстречу друг другу, и в области перехода запустится механизм (электроны будут заполнять дырки - которые натурально есть свободные места). Если напряжение на переходе обратное, то носителям в области перехода неоткуда взяться - внешнее напряжение оттаскивает их от перехода ещё дальше. А нет носителей - нет и тока.
4. Сравните токи через диод при прямом и обратном смещениях по порядку величин. Почему они различны?
Ток при прямом смещении значительно превышает ток при обратном смещении, так как прямой ток обусловлен движением основных носителей, концентрация которых значительно выше концентрации неосновных носителей, ответственных за обратный ток. Разница в токах может составлять 3–7 порядков.
5. Что такое ток насыщения диода?
Ток насыщения — это небольшой постоянный ток (обратный ток), протекающий через pn-переход при обратном напряжении и обусловленный тепловым дрейфом неосновных носителей.
7. В чем заключается особенность электропроводности полупроводников? Пояснить с помощью энергетических диаграмм проводника, полупроводника, диэлектрика.
Особенность заключается в наличии узкой запрещенной зоны, которая позволяет тепловой энергии или примесям создавать свободные носители заряда (электроны и дырки), обеспечивающие проводимость.
8. В чем отличие полупроводников с электронной и дырочной электропроводностью? Какие токи протекают в полупроводниках?
В полупроводниках n-типа основные носители – электроны, а в р-типа – дырки. В полупроводниках текут два типа тока: дрейфовый ток и диффузионный ток.
9. Какова структура p-n перехода? Пояснить электрические процессы, происходящие в отсутствии внешнего напряжения.
Структура p-n перехода – это область контакта двух полупроводниковых материалов с разными типами проводимости: p-области (с преобладанием дырок) и n-области (с преобладанием электронов). При их соединении образуется обеднённый слой с особым распределением заряда и электрического поля.
Электрические процессы в отсутствии внешнего напряжения:
Диффузия носителей: Электроны из n-области и дырки из p-области стремятся перемешаться (диффундировать) из-за разности концентраций. Это создаёт начальный ток.
Дрейф носителей: Под действием внутреннего электрического поля обеднённого слоя электроны и дырки возвращаются в свои области, создавая противоположный ток.
Равновесие токов: В равновесии ток диффузии уравновешивается дрейфовым током, и ток через переход в целом отсутствует.
Контактное электрическое поле: Внутри обеднённого слоя образуется электрическое поле, препятствующее дальнейшей диффузии носителей.
10.Какие процессы происходят при прямом и обратном включении p-n перехода? Показать с помощью диаграмм.
При прямом включении: высота потенциального барьера уменьшается, диффузионный ток возрастает, возникает значительный ток.
При обратном включении: барьер увеличивается, диффузионный ток снижается, протекает малый дрейфовый ток.
11.Что такое пробой p-n перехода? Каковы виды пробоя? Как используют явление пробоя в полупроводниковых приборах?
Пробой — это резкое увеличение обратного тока при достижении критического напряжения. Виды: лавинный, тепловой и туннельный. Используется в стабилитронах для стабилизации напряжения.
12.Каково назначение полупроводниковых диодов? Приведите статическую вольтамперную характеристику выпрямительного диода. Назовите виды диодов.
Полупроводниковые диоды используются для выпрямления тока, стабилизации напряжения, детектирования сигналов. Статическая ВАХ диода показывает резкий рост тока при достижении напряжения изгиба в прямом направлении и малый ток при обратном.
Виды диодов: выпрямительные, стабилитроны, светодиоды, варикапы.