Полупроводнички уредибиле користени во радио инженерството дури и пред пронаоѓањето на вакуум цевки. Пронаоѓачот на радиото, А.

Ова беше првото полупроводничка диода- детектор. Подоцна, детекторите беа создадени со употреба на природни и вештачки кристални полупроводници (галена, цинцит, халкопирит итн.).

Таквиот детектор се состоеше од полупроводнички кристал залемен во чаша за држач и пружина од челик или волфрам со зашилен крај (сл. 1). Положбата на врвот на кристалот беше пронајдена експериментално, постигнувајќи го најголемиот волумен на пренос на радио станицата.

Ориз. 1. Полупроводничка диода - детектор.

Во 1922 година, О. В. Лосев, вработен во радио лабораторијата Нижни Новгород, откри извонреден феномен: детекторот за кристали, се испоставува, може да генерира и засили електрични осцилации.

Ова беше вистинска сензација, но недостатокот на научно знаење и недостатокот на потребната експериментална опрема не дозволуваше во тоа време длабоко да се истражи суштината на процесите што се случуваат во полупроводникот и да се создадат полупроводнички уреди способни да се натпреваруваат со електронска цевка.

Полупроводничка диода

Полупроводнички диодиозначено со симбол кој е зачуван во општи термини уште од деновите на првите радија (сл. 2.6).

Ориз. 2. Означување и структура на полупроводничка диода.

Врвот на триаголникот во овој симбол ја означува насоката на најголемата спроводливост (триаголникот ја симболизира анодата на диодата, а кратката линија нормална на оловните линии е нејзината катода).

Истиот симбол означува полупроводнички исправувачи, кои се состојат, на пример, од неколку диоди поврзани во серија, паралелни или мешани (исправувачки столбови, итн.).

Диодни мостови

Мостовите исправувачи често се користат за напојување на радио опрема. Прегледот на истиот дијаграм за поврзување на диодата (квадрат, чии страни се формираат со симболи на диоди) одамна стана општо прифатен, затоа, за да се назначат такви исправувачи, почна да се користи поедноставен симбол - квадрат со симбол на еден диода внатре (слика 3).

Ориз. 3. Означување на диодниот мост.

Во зависност од вредноста на исправениот напон, секој крак на мостот може да се состои од една, две или повеќе диоди. Поларитетот на исправениот напон не е означен на дијаграмите бидејќи е јасно одреден со симболот на диодата внатре во квадратот.

Мостовите се структурно комбинирани во едно куќиште и се прикажани посебно, што покажува дека припаѓаат на еден производ во позиционирана ознака. До позиционата ознака на диодите, како и сите други полупроводнички уреди, обично се означува нивниот тип.

Врз основа на симболот на диодата, се градат симболи за полупроводнички диоди со посебни својства. За да се добие саканиот симбол, се користат специјални знаци, или на самиот основен симбол или во непосредна близина на него, а за да се фокусира вниманието на некои од нив, основниот симбол се става во круг - симбол за телото. на полупроводнички уред.

Тунел диоди

Знак што личи на права заграда ја означува катодата на тунелските диоди (сл. 4а). Тие се направени од полупроводнички материјали со многу висока содржина на нечистотии, како резултат на што полупроводникот се претвора во полуметал. Поради необичната форма на карактеристиката на струја-напон (има дел од негативен отпор), тунелските диоди се користат за засилување и генерирање на електрични сигнали и во прекинувачки уреди. Важна предност на овие диоди е тоа што тие можат да работат на многу високи фреквенции.

Ориз. 4. Тунел диода и нејзина ознака.

Еден вид тунелски диоди се обратни диоди, кај кои, при низок напон на pn-спојот, спроводливоста во обратна насока е поголема отколку во насоката напред.

Таквите диоди се користат во обратна врска. Во симболот за обратна диода, катодната цртичка е прикажана со две цртички кои ја допираат со средината (сл. 4.6).

Зенер диоди

Полупроводничките зенер диоди, кои исто така работат на задната гранка на карактеристиката на струја-напон, освоија силно место во напојувањата, особено нисконапонските.

Станува збор за рамни силиконски диоди произведени со специјална технологија. Кога се вклучени во спротивна насока и на одреден напон, спојот „пробива“ и последователно, и покрај зголемувањето на струјата низ спојот, напонот преку него останува речиси непроменет.

Ориз. 5. Зенер диода и нејзината ознака на дијаграмите.

Благодарение на ова својство, зенер диодите се широко користени како независни стабилизирачки елементи, како и извори на референтни напони во стабилизаторите на транзистор.

За да се добијат мали референтни напони, зенер-диодите се вклучуваат во насока нанапред, со напон на стабилизација на една зенер диода еднаков на 0,7... 0,8 V. Истите резултати се добиваат кога конвенционалните силиконски диоди се вклучуваат во насока нанапред. .

За стабилизирање на ниските напони, развиени се специјални полупроводнички диоди - стабистори кои се широко користени. Нивната разлика од зенер диодите е во тоа што тие работат на директната гранка на карактеристиката на струја-напон, т.е. кога се вклучени во напред (проводен) правец.

За да се прикаже зенер диода на дијаграмот, катодната цртичка на основниот симбол е дополнета со кратка цртичка насочена кон симболот на анодата (сл. 5а). Треба да се забележи дека локацијата на ударот во однос на симболот на анодата треба да биде непроменета без оглед на положбата на симболот на зенер диодата на дијаграмот.

Ова целосно се однесува на симболот на дво-анодна (двострана) зенер диода (сл. 5.6), која може да се поврзе со електрично коло во која било насока (всушност, ова се две идентични зенер диоди поврзани со грб) .

Варикапс

Спојот електрон-дупка на кој се применува обратен напон има својства на кондензатор. Во овој случај, улогата на диелектрикот ја игра самиот pn спој, во кој има неколку слободни носители на полнеж, а улогата на плочите ја играат соседните слоеви на полупроводникот со електрични полнежи од различни знаци - електрони и дупки. Со менување на напонот што се применува на pn-спојот, можете да ја промените неговата дебелина, а со тоа и капацитетот помеѓу слоевите на полупроводникот.

Ориз. 6. Варикапс и нивно означување на дијаграмите на кола.

Овој феномен се користи во специјални полупроводнички уреди - варикапах[од англиски зборови варира(можност) - променлива и капа(ацитор) - кондензатор]. Варикапите се широко користени за подесување на осцилаторните кола, во уредите за автоматска контрола на фреквенцијата, а исто така и како модулатори на фреквенција во различни генератори.

Конвенционалната графичка ознака на варикап (види слика 6, а) јасно ја одразува нивната суштина: паралелните линии на дното се перцепираат како симбол на кондензатор. Ударни и променливи кондензатори, варикапи често се прават во форма на блокови (тие се нарекуваат матрици) со заедничка катода и одделни аноди. На пример на сл. 6.6 покажува означување на матрица од два варикапи, и сл. 6, в - од три.

Тиристори

Врз основа на основниот симбол на диодата, условно ознаки на тиристори(од грчки Тира– врата и англиски (resi) продавница- отпорник). Тоа се диоди, кои се наизменични слоеви на силициум со електрична спроводливост типови p и p. Има четири такви слоеви во тиристор, односно има три pn спојки (структура pppp).

Тиристоринајдоа широка примена во различни регулатори на наизменичен напон, генератори за релаксација, прекинувачки уреди итн.

Ориз. 7. Тиристор и неговото означување на дијаграмите на кола.

Тиристорите со кабли само од надворешните слоеви на структурата се нарекуваат dynistorimn и се означени со симбол на диоди прецртан со линиски сегмент паралелен со катодната линија (Слика 7, а). Истата техника беше користена при конструирање на ознаката на симетричен динистор (слика 7, б), спроведување на струја (по вклучувањето) во двете насоки.

Тиристорите со дополнителен (трет) излез (од еден од внатрешните слоеви на структурата) се нарекуваат тиристори. Контролата долж катодата во означувањето на овие уреди е прикажана со скршена линија прикачена на симболот на катодата (слика 7, в), долж анодата - со линија што се протега една од страните на триаголникот што ја симболизира анодата (Сл. 7, г).

Симболот за симетричен (двонасочен) триистор се добива од симболот за симетричен динистор со додавање на трет терминал (сл. 7, (5).

Фотодиоди

Главен дел фотодиодае спој кој работи под обратна пристрасност. Неговото тело има прозорец низ кој се осветлува полупроводничкиот кристал. Во отсуство на светлина, струјата низ pn-спојот е многу мала - не ја надминува обратната струја на конвенционалната диода.

Ориз. 8. Фотодиоди и нивно претставување на дијаграми.

Кога кристалот е осветлен, обратниот отпор на спојот нагло паѓа, а струјата низ него се зголемува. За да се прикаже ваква полупроводничка диода на дијаграм, основниот симбол на диодата е поставен во круг, а до него (горе лево, без оглед на положбата на симболот) е прикажан знакот на фотоелектричниот ефект - две коси паралелни стрелките насочени кон симболот (сл. 8а).

На сличен начин, не е тешко да се конструира симбол за кој било друг полупроводнички уред кој ги менува своите својства под влијание на оптичкото зрачење. Како пример на сл. 8.6 ја прикажува ознаката на фотодинисторот.

LED диоди и LED индикатори

Полупроводничките диоди кои испуштаат светлина кога струјата минува низ pn спој се нарекуваат LED диоди. Таквите диоди се вклучени во насока нанапред. Конвенционалниот графички симбол на ЛЕР е сличен на симболот на фотодиодата и се разликува од него по тоа што стрелките што укажуваат на оптичкото зрачење се поставени десно од кругот и се насочени во спротивна насока (сл. 9).

Ориз. 9. LED диоди и нивно претставување на дијаграми.

За прикажување на броеви, букви и други знаци во нисконапонската опрема, често се користат LED индикатори за знаци, кои се комплети кристали што емитуваат светлина наредени на одреден начин и исполнети со проѕирна пластика.

Стандардите на ESKD не обезбедуваат симболи за такви производи, но во пракса тие често користат симболи слични на оние прикажани на сл. 10 (симбол на индикатор од седум сегменти за прикажување броеви и запирка).

Ориз. 10. Означување на индикатори за LED сегменти.

Како што можете да видите, таквата графичка ознака јасно ја одразува вистинската локација на елементите (сегментите) што емитуваат светлина во индикаторот, иако не е без недостаток: не носи информации за поларитетот на вклучувањето на терминалите на индикаторот. во електричното коло (индикаторите се произведуваат и со аноден терминал заеднички за сите сегменти и и со заеднички катоден терминал).

Сепак, ова обично не предизвикува никакви посебни тешкотии, бидејќи поврзувањето на заедничкиот излез на индикаторот (како и микроциркулите) е наведено во дијаграмот.

Оптоспојувачи

Кристалите што емитуваат светлина се широко користени во оптоспојувачите - специјални уреди што се користат за поврзување на одделни делови на електронски уреди во случаи кога е неопходна нивната галванска изолација. На дијаграмите, оптоспојувачите се прикажани како што е прикажано на сл. единаесет.

Оптичкото поврзување на светлосниот емитер (LED) со фотодетекторот е прикажано со две паралелни стрелки нормални на водечките линии на оптоспојувачот. Фотодетекторот во оптоспојувачот може да биде не само фотодиода (сл. 11,а), туку и фотоотпорник (сл. 11,6), фотодинистор (сл. 11,в) итн. Заемната ориентација на симболите на емитер и фотодетектор не е регулиран.

Ориз. 11. Означување на оптоспојувачи (оптоспојувачи).

Доколку е потребно, компонентите на оптоспојувачот може да се прикажат одделно, но во овој случај, знакот за оптичко поврзување треба да се замени со знаци на оптичко зрачење и фотоелектричен ефект, а припадноста на деловите на оптоспојувачот треба да се прикаже во положбата. ознака (сл. 11, г).

Литература: В.В. Фролов, Јазик на радио кола, Москва, 1998 година.

На самиот почеток на радио инженерството, првиот активен елемент беше вакуум цевка. Но, веќе во дваесеттите години на минатиот век, се појавија првите уреди достапни за повторување од радио аматери и станаа многу популарни. Ова се детекторски приемници. Покрај тоа, тие беа произведени во индустриски размери, беа евтини и обезбедуваа прием за две или три домашни радио станици кои работат во опсегот на средни и долги бранови.

Во приемниците на детектори за прв пат се користеше наједноставниот полупроводнички уред, првично наречен детектор, а дури подоцна го доби своето модерно име - диода.

Диодата е уред кој се состои од само два слоја на полупроводници. Ова е слој „p“ - позитивен и слој „n“ - негативен. На границата на два полупроводнички слоја, “ p-n“ транзиција. Анодата е регионот „p“, а катодата е регионот „n“. Секоја диода е способна да спроведува струја само од анодата до катодата. На шематски дијаграми е означено на следниов начин.

Како работи полупроводничка диода?

Во полупроводник од типот „n“ има слободни електрони, честички со знак минус, а во полупроводник од типот „р“ има јони со позитивен полнеж, тие обично се нарекуваат „дупки“. Ајде да ја поврземе диодата со изворот на енергија во обратна врска, односно ќе примениме минус на анодата и плус на катодата. Привлекувањето се јавува помеѓу полнежите со различни поларитети и позитивно наелектризираните јони се привлекуваат до минус, а негативните електрони се движат до плус на изворот на енергија. Во „p-n“ спој нема носители на полнеж и нема движење на електрони. Без движење на електрони - без електрична струја. Диодата е затворена.

Кога диодата е директно вклучена, се случува обратниот процес. Како резултат на одбивањето на униполарните полнежи, сите носители се групирани во преодната зона помеѓу две полупроводнички структури. Помеѓу честичките се јавува електрично преодно поле и рекомбинација на електрони и дупки. Електричната струја почнува да тече низ p-n спојот. Самиот процес се нарекува „спроводливост на електронска дупка“. Во овој случај, диодата е отворена.

Се поставува сосема природно прашање: како може да се добијат структури со различни својства од еден полупроводнички материјал, односно полупроводник од типот „n“ и полупроводник од типот „р“. Ова може да се постигне со помош на електрохемиски процес наречен допинг, односно внесување нечистотии од други метали во полупроводникот, кои го обезбедуваат саканиот тип на спроводливост. Во електрониката се користат главно три полупроводници. Ова германиум (Ge), силикон (Si)И галиум арсенид (GaAs). Силиконот, се разбира, е најраспространет, бидејќи неговите резерви во земјината кора се навистина огромни, така што цената на полупроводничките уреди базирани на силикон е многу ниска.

Кога се додава занемарлива количина арсен во топењето на силициумот ( Како) добиваме полупроводник“ nтип и допинг силикон со елементот од ретка земја индиум ( Во), добиваме полупроводник“ стртип “. Има многу адитиви за допинг полупроводнички материјали. На пример, внесувањето златни атоми во структурата на полупроводникот ги зголемува перформансите на диодите, транзисторите и интегрираните кола, а додавањето на мал број различни нечистотии во кристалот на галиум арсенид ја одредува бојата на ЛЕР.

Видови диоди и нивниот опсег.

Семејството на полупроводнички диоди е многу големо. Однадвор, тие се многу слични, со исклучок на некои групи кои се разликуваат структурно и во голем број параметри. Најчестите модификации на полупроводнички диоди се:

Исто така, вреди да се напомене дека секој тип на диоди има подгрупи. На пример, меѓу исправувачите има и ултра брзи диоди. Може да се нарече како Ултра-брз исправувач , Хипербрз исправувач и така натаму. Пример - Ултрабрза ниска диода за испуштање STTH6003TV/CW(аналоген VS-60CPH03). Ова е високо специјализирана диода, која се користи, на пример, во машините за заварување од типот на инвертер. Шотки диодите се брзи, но не можат да издржат високи обратни напони, па наместо тоа се користат ултра брзи исправувачки диоди, кои можат да издржат високи обратни напони и огромни напредни струи. Покрај тоа, нивната изведба е споредлива со онаа на Шотки диодите.

Параметри на полупроводнички диоди.

Полупроводничките диоди имаат многу параметри и тие се одредуваат според функцијата што ја вршат во одреден уред. На пример, кај диодите кои генерираат микробранови осцилации, многу важен параметар е работната фреквенција, како и фреквенцијата на прекин на која генерирањето откажува. Но, за исправувачките диоди овој параметар е сосема неважен.

Кај диодите за префрлување и префрлување важни се брзината на префрлување и времето за обновување, односно брзината на целосно отворање и целосно затворање. Кај диодите со голема моќност, дисипацијата на моќноста е важна. За да го направите ова, тие се монтирани на специјални радијатори. Но, на диодите што работат во уреди со ниска струја не им требаат радијатори.

Но, постојат параметри кои се сметаат за важни за сите видови диоди, ги наведуваме:

У ав. – дозволен напон на диодата кога низ неа тече струја во насока нанапред. Не треба да го надминувате овој напон, бидејќи тоа ќе доведе до негово оштетување.

U arr. – дозволен напон на диодата во затворена состојба. Се нарекува и пробивен напон. Во затворена состојба, кога не тече струја низ p-n спојот, на терминалите се формира обратен напон. Ако ја надмине дозволената вредност, тоа ќе доведе до физички „распад“ на раскрсницата pn. Како резултат на тоа, диодата ќе се претвори во обичен проводник (изгори).

Шотки диодите се многу чувствителни на вишок обратен напон, кој многу често не успеваат поради оваа причина. Конвенционалните диоди, на пример, силиконски исправувачи, се поотпорни на вишок обратен напон. Кога е малку надминат, тие се префрлаат на режимот реверзибилен дефект. Ако кристалот на диодот нема време да се прегрее поради прекумерно создавање топлина, тогаш производот може да работи долго време.

Јас ав. – напредна струја на диодата. Ова е многу важен параметар што треба да се земе предвид при замена на диодите со аналози или при дизајнирање домашни уреди. Големината на напредната струја за различни модификации може да достигне десетици и стотици ампери. На радијаторот се инсталираат особено моќни диоди за отстранување на топлината, која се формира поради термичкиот ефект на струјата. Раскрсницата P-N при директно поврзување исто така има низок отпор. При мали работни струи неговиот ефект не е забележлив, но при струи од неколку до десетици ампери, кристалот на диодата значително се загрева. На пример, исправувачки диоден мост во машина за заварување со инвертер мора да се инсталира на радијатор.

јас арх. – обратна струја на диодата. Обратна струја е таканаречената миноритна носачка струја. Се формира кога диодата е затворена. Количината на обратна струја е многу мала и во огромното мнозинство на случаи не се зема предвид.

У стабилна – стабилизациски напон (за зенер диоди). Прочитајте повеќе за овој параметар во написот за зенер диодата.

Покрај тоа, треба да се има предвид дека сите овие параметри во техничката литература се испечатени со „ макс" Овде е означена максималната дозволена вредност на овој параметар. Затоа, при изборот на типот на диода за вашиот дизајн, мора да сметате на максимално дозволените вредности.

Диодата е еден од видовите уреди дизајнирани на полупроводничка основа. Има еден p-n спој, како и анодни и катодни терминали. Во повеќето случаи, тој е дизајниран за модулација, исправка, конверзија и други дејства со дојдовни електрични сигнали.

Принцип на работа:

1. Електрична енергијаделува на катодата, грејачот почнува да свети, а електродата почнува да испушта електрони.
2. Помеѓу две електродисе создава електрично поле.
3. Ако анодата има позитивен потенцијал, тогаш почнува да привлекува електрони кон себе, а добиеното поле е катализатор за овој процес. Во овој случај, се генерира емисиона струја.
4. Помеѓу електродитесе формира негативен просторен полнеж, кој може да го попречи движењето на електроните. Ова се случува ако потенцијалот на анодата е премногу слаб. Во овој случај, некои од електроните не успеваат да го надминат влијанието на негативниот полнеж и тие почнуваат да се движат во спротивна насока, враќајќи се повторно во катодата.
5. Сите електрони, кој стигна до анодата и не се врати во катодата, утврдете ги параметрите на катодната струја. Затоа, овој индикатор директно зависи од позитивниот аноден потенцијал.
6. Проток на сите електрони, кои беа во можност да стигнат до анодата, се нарекува струја на анодата, чии индикатори во диодата секогаш одговараат на параметрите на катодната струја. Понекогаш и двата индикатора може да бидат нула; ова се случува во ситуации кога анодата има негативен полнеж. Во овој случај, полето што се појавува помеѓу електродите не ги забрзува честичките, туку, напротив, ги забавува и ги враќа во катодата. Диодата во овој случај останува во заклучена состојба, што доведува до отворено коло.

Уред

Подолу е детален опис на структурата на диодите; проучувањето на овие информации е неопходно за понатамошно разбирање на принципите на работа на овие елементи:

1. Рамкае вакуум цилиндар кој може да биде направен од стакло, метал или издржливи керамички сорти на материјал.
2. Внатре во цилиндеротима 2 електроди. Првата е загреана катода, која е дизајнирана да го обезбеди процесот на емисија на електрони. Наједноставната катода во дизајнот е филамент со мал дијаметар, кој се загрева за време на работата, но денес индиректно загреаните електроди се почести. Тие се цилиндри направени од метал и имаат посебен активен слој способен да емитува електрони.
3. Внатре во катодата индиректна топлинаПостои специфичен елемент - жица што свети под влијание на електрична струја, таа се нарекува грејач.
4. Втора електродае анодата, потребно е да се прифатат електроните кои биле ослободени од катодата. За да го направите ова, мора да има потенцијал кој е позитивен во однос на втората електрода. Во повеќето случаи, анодата е исто така цилиндрична.
5. Двете електродивакуумските уреди се целосно идентични со емитерот и основата на разновидните полупроводнички елементи.
6. За правење диоден кристалНајчесто се користи силикон или германиум. Еден од неговите делови е електрично спроводлив од типот p и има недостаток на електрони, кој се формира со вештачки метод. Спроводливоста има и спротивната страна на кристалот, но таа е n-тип и има вишок електрони. Помеѓу двата региони постои граница, која се нарекува p-n спој.

Ваквите карактеристики на внатрешната структура им даваат на диодите нивната главна особина - способност да спроведуваат електрична струја само во една насока.

Цел

Подолу се дадени главните области на примена на диоди, од кои станува јасна нивната главна цел:

1. Диодни мостовисе 4, 6 или 12 диоди поврзани едни со други, нивниот број зависи од типот на колото, кое може да биде еднофазно, трифазно полумост или трифазен полн мост. Тие ги извршуваат функциите на исправувачите; оваа опција најчесто се користи кај автомобилските генератори, бидејќи воведувањето на такви мостови, како и употребата на единици за собирање четки со нив, овозможи значително да се намали големината на овој уред и зголемете ја неговата сигурност. Ако поврзувањето е направено во серија и во една насока, ова го зголемува минималниот напон потребен за отклучување на целиот диоден мост.
2. Диодни детекторисе добиваат со комбинирање на овие уреди со кондензатори. Ова е неопходно за да може да се изолира нискофреквентната модулација од различни модулирани сигнали, вклучувајќи ја и амплитудно-модулираната разновидност на радио сигналот. Ваквите детектори се дел од дизајнот на многу апарати за домаќинство, како што се телевизори или радија.
3. Обезбедување заштита на потрошувачите од неправилен поларитет при вклучување на влезовите на колото од настанати преоптоварувања или прекинувачи од дефект од електромоторна сила што се јавува при самоиндукција, што се случува кога индуктивното оптоварување е исклучено. За да се обезбеди безбедност на кола од преоптоварувања што се случуваат, се користи синџир кој се состои од неколку диоди поврзани со автобусите за снабдување во обратна насока. Во овој случај, влезот на кој е обезбедена заштита мора да биде поврзан со средината на овој синџир. При нормална работа на колото, сите диоди се во затворена состојба, но ако забележат дека влезниот потенцијал ги надминал дозволените напонски граници, се активира еден од заштитните елементи. Поради ова, овој дозволен потенцијал е ограничен во рамките на дозволениот напон на напојување во комбинација со директен пад на напонот на заштитниот уред.
4. Прекинувачи, создадени врз основа на диоди, се користат за префрлување сигнали со високи фреквенции. Таквиот систем се контролира со користење на директна електрична струја, високофреквентно одвојување и снабдување со контролен сигнал, што се јавува поради индуктивноста и кондензаторите.
5. Создавање на диодна заштита од искри. Се користат шант-диодни бариери, кои обезбедуваат сигурност со ограничување на напонот во соодветното електрично коло. Во комбинација со нив, се користат отпорници за ограничување на струјата, кои се неопходни за ограничување на електричната струја што минува низ мрежата и зголемување на степенот на заштита.

Употребата на диоди во електрониката денес е многу распространета, бидејќи практично ниту еден модерен тип на електронска опрема не може без овие елементи.

Директно поврзување со диоди

На p-n спојот на диодата може да влијае напонот што се снабдува од надворешни извори. Индикаторите како што се големината и поларитетот ќе влијаат на неговото однесување и на електричната струја што се спроведува низ него.

Подолу детално ја разгледуваме опцијата во која позитивниот пол е поврзан со регионот од типот p, а негативниот со регионот од типот n. Во овој случај, ќе се случи директно префрлување:

1. Под напонод надворешен извор, во p-n спојот ќе се формира електрично поле, а неговата насока ќе биде спротивна на внатрешното дифузно поле.
2. Теренски напонзначително ќе се намали, што ќе предизвика нагло стеснување на бариерниот слој.
3. Под влијание на овие процесизначителен број електрони ќе можат слободно да се движат од p-регионот во n-регионот, како и во спротивна насока.
4. Показатели на струјата на лебдатза време на овој процес остануваат исти, бидејќи тие директно зависат само од бројот на малцинските наполнети носачи лоцирани во регионот на pn-спојот.
5. Електрониимаат зголемено ниво на дифузија, што доведува до инјектирање на малцински носители. Со други зборови, во n-регионот ќе има зголемување на бројот на дупки, а во p-регионот ќе се забележи зголемена концентрација на електрони.
6. Недостаток на рамнотежа и зголемен број на малцински носителипредизвикува тие да навлезат длабоко во полупроводникот и да се мешаат со неговата структура, што на крајот доведува до уништување на неговите својства на електрична неутралност.
7. Полупроводникво исто време, тој е во состојба да ја врати својата неутрална состојба, ова се случува поради приемот на полнења од поврзан надворешен извор, што придонесува за појава на директна струја во надворешното електрично коло.

Обратна врска со диоди

Сега ќе разгледаме друг метод на вклучување, при што се менува поларитетот на надворешниот извор од кој се пренесува напонот:

1. Главната разлика од директната врска е тоадека создаденото електрично поле ќе има насока која целосно се совпаѓа со насоката на внатрешното дифузно поле. Соодветно на тоа, слојот на бариерата повеќе нема да се стеснува, туку, напротив, ќе се прошири.
2. Поле лоцирано во pn спојот, ќе има забрзувачки ефект врз голем број на малцински носачи на полнење, поради оваа причина, индикаторите за струја на дрифт ќе останат непроменети. Ќе ги одреди параметрите на добиената струја што минува низ pn-спојот.
3. Како што растеш обратен напон, електричната струја што тече низ спојот ќе има тенденција да достигне максимални вредности. Има посебно име - струја на сатурација.
4. Според експоненцијалниот закон, со постепено зголемување на температурата, ќе се зголемат и индикаторите за струја на заситеност.

Напреден и обратен напон

Напонот што влијае на диодата е поделен според два критериуми:

1. Напреден напон- тоа е кога диодата се отвора и директна струја почнува да поминува низ неа, додека отпорот на уредот е исклучително низок.
2. Обратен напон- ова е оној што има обратен поларитет и осигурува дека диодата се затвора со обратна струја што минува низ неа. Во исто време, индикаторите за отпор на уредот почнуваат да се зголемуваат нагло и значително.

Отпорот на pn-спој е индикатор кој постојано се менува, првенствено под влијание на напонот што се применува директно на диодата. Ако напонот се зголеми, тогаш отпорноста на спојницата ќе се намали пропорционално.

Ова доведува до зголемување на параметрите на напредната струја што минува низ диодата. Кога овој уред е затворен, практично целиот напон се применува на него, поради оваа причина обратната струја што минува низ диодата е незначителна, а отпорот на транзиција достигнува врвни параметри.

Работа на диодата и нејзините струјно-напонски карактеристики

Струјно-напонската карактеристика на овие уреди се подразбира како крива линија која ја покажува зависноста на електричната струја што тече низ p-n спојот од волуменот и поларитетот на напонот што дејствува на него.

Таков график може да се опише на следниов начин:

1. Вертикална оска:Горната површина одговара на вредностите на напредната струја, долната област на параметрите на обратна струја.
2. Хоризонтална оска:Областа од десната страна е за вредностите на напредниот напон; област лево за параметри на обратен напон.
3. Директна гранка на струјно-напонската карактеристикаго рефлектира преминувањето на електрична струја низ диодата. Тој е насочен нагоре и работи во непосредна близина на вертикалната оска, бидејќи го претставува зголемувањето на напредната електрична струја што се јавува кога соодветниот напон се зголемува.
4. Втора (обратна) гранкаодговара и ја прикажува затворената состојба на електричната струја која исто така поминува низ уредот. Неговата положба е таква што оди практично паралелно со хоризонталната оска. Колку е поостра оваа гранка се приближува кон вертикалата, толку се поголеми можностите за исправување на одредена диода.
5. Според распоредот можете да видитедека по зголемувањето на напредниот напон кој тече низ p-n спојот, доаѓа до бавно зголемување на електричната струја. Сепак, постепено, кривата достигнува област во која е забележлив скок, по што се јавува забрзано зголемување на нејзините показатели. Ова се должи на отворањето на диодата и спроведувањето на струјата при напреден напон. За уредите направени од германиум, тоа се случува при напон од 0,1V до 0,2V (максимална вредност 1V), а за силиконски елементи потребна е поголема вредност од 0,5V до 0,6V (максимална вредност 1,5V).
6. Прикажано е моментално зголемувањеможе да доведе до прегревање на полупроводничките молекули. Ако отстранувањето на топлината што се јавува поради природните процеси и работата на радијаторите е помало од нивото на неговото ослободување, тогаш структурата на молекулите може да се уништи, а овој процес ќе биде неповратен. Поради оваа причина, неопходно е да се ограничат параметрите на напредната струја за да се спречи прегревање на полупроводничкиот материјал. За да го направите ова, специјални отпорници се додаваат во колото, поврзани во серија со диодите.
7. Истражување на обратната гранкаможете да забележите дека ако обратниот напон применет на раскрсницата p-n почне да се зголемува, тогаш зголемувањето на тековните параметри е практично незабележливо. Меѓутоа, во случаи кога напонот достигнува параметри што ги надминуваат дозволените норми, може да се појави ненадеен скок на обратната струја, што ќе го прегрее полупроводникот и ќе придонесе за последователно распаѓање на раскрсницата p-n.

Основни дефекти на диодата

Понекогаш уредите од овој тип не успеваат, тоа може да се случи поради природна амортизација и стареење на овие елементи или од други причини.

Севкупно, постојат 3 главни типа на вообичаени дефекти:

1. Дефект на транзицијаводи до фактот дека диодата, наместо полупроводнички уред, во суштина станува најчест проводник. Во оваа состојба, тој ги губи основните својства и почнува да поминува електрична струја апсолутно во која било насока. Таков дефект лесно се открива со помош на стандарден, кој почнува да звучи и покажува низок степен на отпор во диодата.
2. Кога е скршенсе случува обратниот процес - уредот генерално престанува да поминува електрична струја во која било насока, односно во суштина станува изолатор. За прецизно одредување на прекин, неопходно е да се користат тестери со висококвалитетни и услужливи сонди, во спротивно тие понекогаш лажно може да ја дијагностицираат оваа неисправност. Кај полупроводничките сорти од легура, таквото распаѓање е исклучително ретко.
3. Протекување, при што се крши затегнатоста на телото на уредот, поради што не може да функционира правилно.

Дефект на p-n спој

Ваквите дефекти се случуваат во ситуации кога обратната електрична струја почнува нагло и нагло да се зголемува, тоа се случува поради фактот што напонот од соодветниот тип достигнува неприфатливи високи вредности.

Обично има неколку видови:

1. Термички дефекти, кои се предизвикани од нагло зголемување на температурата и последователно прегревање.
2. Електрични дефекти, кои произлегуваат под влијание на струјата на транзицијата.

Графикот на карактеристиката на струја-напон ви овозможува визуелно да ги проучувате овие процеси и разликата меѓу нив.

Електричен дефект

Последиците предизвикани од електричните дефекти не се неповратни, бидејќи тие не го уништуваат самиот кристал. Затоа, со постепено намалување на напонот, можно е да се вратат сите својства и работни параметри на диодата.

Во исто време, дефектите од овој тип се поделени на два вида:

1. Дефекти на тунелитесе јавуваат кога висок напон поминува низ тесни спојки, што овозможува поединечни електрони да се лизгаат низ него. Тие обично се појавуваат ако полупроводничките молекули содржат голем број различни нечистотии. За време на таков дефект, обратната струја почнува нагло и брзо да се зголемува, а соодветниот напон е на ниско ниво.
2. Лавински типови на дефектисе можни поради влијанието на силните полиња способни да ги забрзаат носителите на полнеж до максимално ниво, поради што тие исфрлаат голем број валентни електрони од атомите, кои потоа летаат во проводниот регион. Овој феномен е по природа налик на лавина, поради што овој тип на дефект го добил своето име.

Термички дефект

Појавата на таков дефект може да се случи поради две главни причини: недоволно отстранување на топлина и прегревање на раскрсницата p-n, што се јавува поради протокот на електрична струја низ него со превисоки стапки.

Зголемувањето на температурата во преодните и соседните области ги предизвикува следните последици:

1. Раст на атомски вибрации, вклучен во кристалот.
2. Удриелектрони во проводниот појас.
3. Нагло зголемување на температурата.
4. Уништување и деформацијакристални структури.
5. Целосен неуспехи распаѓање на целата радио компонента.

Често слушаме дека овој или оној уред работи на диоди. Што е диода?

Диодата е електронски елемент кој добро минува струја во една насока, но покажува силен отпор кога се обидува да помине струја низ неа во спротивна насока.

Како функционираат модерните диоди

Во моментов се користат диоди од полупроводнички тип изработени од германиум или силициум. Таквата диода е плоча поделена на два дела. Во еден дел вештачки се создава недостаток на електрони. Ова е регион со спроводливост од p-тип (од зборот позитивен). Позитивниот терминал на диодата се нарекува анода.

Другиот дел има вишок на електрони. Ова е регион со спроводливост од n-тип (од зборот негативен). Негативниот терминал на диодата се нарекува катода.

Границата помеѓу овие области се нарекува p-n спој.

Како функционира диодата?

Ако го поврзете позитивниот пол на изворот на енергија со анодата на диодата, а негативниот пол со катодата, тогаш низ таквото коло ќе тече електрична струја. Ако колото вклучува и сијалица, таа ќе светне. Што ќе направи диодата ако позитивните и негативните приклучоци на напојувањето се обратат? Ќе обезбеди силен отпор на струјата. Струјата ќе стане толку слаба што сијалицата нема да светне.

За што служат диодите?

Главната примена на диодите е конверзија на наизменична струја во еднонасочна струја. Диодата е главниот структурен елемент на сите напојувања, вклучувајќи го и она што моментално е на вашиот компјутер.

Диодите се широко користени и во логичките кола во кои е неопходно да се обезбеди премин на струја во саканата насока. Таквите кола се користат во уреди од аналоген тип.

Сите добро знаеме што е полупроводничка диода, но малкумина од нас знаат за принципот на работа на диодата.Денес, особено за почетници, ќе го објаснам принципот на нејзината работа. Како што е познато, диодата добро ја минува струјата од едната страна, но многу слабо од спротивната насока. Диодата има два терминали - анодна и катодна. Ниту еден електронски уред не може без употреба на диоди. Диодата се користи за исправување на наизменична струја, со помош на диоден мост кој се состои од четири диоди, можете да ја претворите наизменичната струја во еднонасочна струја или со шест диоди можете да го претворите трифазниот напон во еднофазен, се користат диоди во различни напојувања, во аудио-видео уреди, речиси насекаде. Овде можете да видите фотографии од некои.

На излезот на диодата, можете да забележите пад на почетното ниво на напон за 0,5-0,7 волти. За уреди за напојување со помал напон, се користи Шотки диода; на таква диода се забележува најмал пад на напон - околу 0,1 V. Шотки диодите главно се користат во уредите за пренос и примање радио и во други уреди кои работат главно на високи фреквенции. Принципот на работа на диодата е прилично едноставен на прв поглед: диодата е полупроводнички уред со еднонасочна спроводливост на електрична струја.

Приклучокот на диодата поврзан со позитивниот пол на изворот на енергија се нарекува анода, а негативниот терминал се нарекува катода. Диодниот кристал е главно направен од германиум или силициум, од кои едниот регион има електрична спроводливост од n-тип, односно област на дупка, која содржи вештачки создаден недостаток на електрони, другиот - n-тип на спроводливост, односно содржи вишок на електрони, границата меѓу нив се нарекува n-n спој, n е првата буква од зборот позитивен на латински, n е првата буква од зборот негативен. Ако се примени позитивен напон на анодата на диодата, а негативен напон на катодата, тогаш диодата ќе помине струја, тоа се нарекува директно поврзување, во оваа позиција диодата е отворена, ако се примени обратно, диодата нема да помине струја, во оваа позиција диодата е затворена, ова се нарекува обратна врска.

Обратна отпорност на диодата е многу висока и во кола се смета за диелектрик (изолатор). За да ја покажете работата на полупроводничка диода, можете да составите едноставно коло што се состои од извор на енергија, оптоварување (на пример, блескаво светилка или електричен мотор со мала моќност) и самата полупроводничка диода. Сите компоненти на колото ги поврзуваме во серија, ги напојуваме плус од изворот на енергија до анодата на диодата, во серија со диодата, односно го поврзуваме едниот крај на сијалицата со катодата на диодата и поврзете го другиот крај на истата светилка со минусот на изворот на енергија. Го набљудуваме сјајот на светилката, сега ја превртуваме диодата, ламбата повеќе нема да свети бидејќи диодата е поврзана назад, транзицијата е затворена. Се надевам дека ова ќе ви помогне на некој начин во иднина, почетници - А. Касјан (АКА).