Полупроводниковые диоды Полупроводники. P-n переход
Для производства диодов, транзисторов и пр. используют полупроводники:, германий, кремний, арсенид галлия и селен. Они имеют кристаллическую структуру и в чистом виде обладают свойствами, подобными свойствам изоляторов. Для получения. диодов и транзисторов к чистым полупроводникам добавляют оnределенные nримеси. В зависимости от вида примессй могyт получиться две разновидности: р-полупроводник и n-полупроводник, которые проводят электрический ток намного лучше чистых nолуnроводников.
Электрическая проводнмость любого n-полупроводника основана на свободных электронах, т. е. она подобна проводнмости металлов. Электрическая проводнмость лю- бого р-полупроводника обусловлена т.н. дырками. Их можно рассматривать как фиктивные положительные частицы, поскольку они представляют собой места в кристаллической решетке, где отсутствуют валентные электроны.
Важнейшее свойство р- и n-полупроводников – oдносторонняя проводимость в месте спайки (рис. 17.1 ).
Эта спайка называется р-n-пepeходом и производится по специальной технологии.
Ширина р- n-перехода очень мала, от 1 до 50 мкм (напоминаем, что 1 мкм равен 1/1000 миллиметра).
Коrда «плюс» источника тока соединен с р-областью (рис. 17.lа), говорят, что переход включен в nрямом направлении. В этом случае eгo сопротивление мало, и ток в цепи может быть значительным. Когда "минус" источника тока соединен с р-областью (рис. 17.1 б), переход включен в оборатном направлении. В этом случае eгo сопротивление очень велико, и ток в цепи почти не протекает.
Односторонняя проводимость перехода яляется основой дейстия nолуnроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров и пр.
Рис. 17.1а Рис.17.1б
Главным свойством диода является его односторонняя проводимость – он пропускает ток только в одном направлении. По своему действию диоды похожи на вентили. Односторонняя проводимость диодов называется еще вентильным свойством. Действительно, из рис. 17.2 видно, что если к диоду приложено переменное напряжение, диод открыт только во время положительного полупериода напряжения, так что ток через диод состоит из отдельных импульсов.
Рис. 17.2.
Вольт-амперные характеристики диодов
Как мы уже знаем, в прямом направлении диоды пропускают электрический ток, а в обратном — не пропускают. Но в радиоэлектронике имеют дело с конкретными величинами и значениями, и поэтому возникает вопрос: каково сопротивление диода в прямом и обратном направлении?
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, надо познакомиться с понятием вольт-амперная характеристика. В радиоэлектронике все элементы, имеющие два вывода, называются двухполюсниками. Свойства любого двухполюсника видны лучше всего из его вольт-амперной характеристики. Она выражает графическую зависимость протекающего тока от приложенного напряжения в одном и другом направлении. Вольт-амперные характеристики некоторых типов диодов приведены на рис. 17.10. Из рисунка видно, что вольт-амперная характеристика диодов не является прямой линией, и поэтому их называют еще нелинейными элементами.
