A félvezető diódák működésének vizsgálata
A SZEMKONDÜLŐDODÓ MUNKÁJA TANULMÁNYA
A munka célja: a félvezető dióda áramfeszültség karakterisztikájának és egyenirányító hatásának megismerése, a mért áramfeszültség-jellemző és az elméleti érték összehasonlítása.
A félvezető technológiák fejlesztésével a félvezető egyenirányító diódákat egyre inkább használják az ipari elektronika egyenirányító készülékeiben.
Összehasonlítva vákuumcsövek kristályos félvezető egyenirányító van néhány előnye - kicsik és a hosszú élettartam, alacsony teljesítmény fogyasztanak, mindig készen áll (miközben az előmelegítés vákuumcsövek igényel néhány perc), nincs törékeny üveg alkatrészeket.
A félvezető diódák hátránya az elektromos jellemzők erős hőmérséklet függése.
A félvezető diódák eszközéhez a különböző vezetőképességű félvezetők vagy a félvezetővel ellátott fémek érintkezésének javító hatását alkalmazzák. Az ilyen kapcsolatok egyoldalú (egypólusú) vezetőképessége kapcsolódik az érintkezési potenciálkülönbség meglétéhez két kapcsolattartó testület között.
Példaként nézzük meg a különböző vezetőképességű két félvezetők kapcsolatát, vagyis az n- és p-típusú félvezetők érintkezését. Engedje meg őket úgy, hogy a p-típusú félvezető munkafunkciója nagyobb legyen, mint az n típusú félvezető munkája.
Így az érintkezési réteg egy megnövekedett ellenállású záróréteg. A szélessége a kiürített rétegben, és így az ellenállása lényegében függ a nagysága és iránya az alkalmazott a p-n-átmenet a külső villamos tér (jellemző szélessége a p-n átmenet „1 mikron). Ha egy külső villamos tér EB egybeesik irányba az EK érintkező területen (lásd. Ábra. 1 b), ez fokozza a területén az érintkező réteg, ami növekedéséhez vezet a potenciálgát, növekedését a szélessége a gátréteg, az ellenállása. A külső elektromos tér ezen irányát ütköző vagy ellentétes iránynak nevezik.
Ha a külső elektromos mező E b az ellentétes irányban az érintkezési területén az EK (lásd. Ábra. 1c), a mező gyengült az érintkezési tartományban, a potenciál gát van csökken, és a hordozók felé a kapcsolatot. A záróréteg szélessége és ellenállása is csökken. A külső elektromos mező ezen irányát átfolyásnak vagy közvetlenül használják. A pn-csomópontot a váltakozó elektromos feszültségű áramkörrel együttesen csak az egyik irányba érheti el az áram jelentős értékei, azaz a váltakozó áram javítása lehetséges. Sőt, egy fél ciklus alatt (előrefelé a külső elektromos mező) egy egyenirányító jelentős áram folyik, és a második - jelenlegi kicsi (az ellenkező irányba a külső tér). Az előremenő áram több százszor nagyobb lehet, mint a feszültség azonos abszolút értékével megegyező fordított áram.
Ipari diódák gyártásánál egy p-n csomópontot használunk egyetlen kristályban. Egy ilyen pn csomópontot úgy kaphatunk, hogy különböző szennyeződéseket vezetünk be ugyanabba a kristály különböző részeibe. Nem kristályosodó érintkezőket hoznak létre a kristály p- és n-régióin, hogy összekapcsolják a diódát az áramkörrel. A diódák előállításához legelterjedtebbek a félvezető anyagok, például a Ge, Si, SiC és mások. Az ábrákon egy félvezető dióda látható a 3. ábrán látható módon. 1, g. A nyíl a külső mező közvetlen irányát jelzi.
A félvezető dióda fő jellemzője az áramfeszültség jellemzője, azaz a diódán áthaladó áram függése a diódán alkalmazott feszültség nagyságára és irányára. A félvezető dióda áramfeszültségének általános áttekintését a 3. ábrán mutatjuk be. 2. Ebből az ábrából következik, hogy a dióda áramfeszültség-jellemzője nemlineáris.
A félvezető diódán áthaladó áram I elméleti függősége az alkalmazott U feszültségre a következő formában van írva:
ahol Is egy olyan mennyiség, amely függ a félvezető tulajdonságaitól, és állandó egy adott T hőmérsékleten; e a természetes logaritmusok alapja, q elektron töltés, k Boltzmann állandója, dimenzió nélküli koefficiens, attól függően, hogy a gátréteg szélessége (általában 1).
Az (1) képletből következik, hogy előrefelé (ha U> 0) az áram növekszik exponenciálisan az U növekedésével. Ellenkező irányban (U<0) с увеличением напряжения