I Электроннодырочный переход р n переход
Работа добавлена на сайт samzan.net: 2015-07-05
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
2
PAGE 2
Полупроводниковый диод и его применение для выпрямления переменного тока. ОК-42
I. Электронно-дырочный переход (р- n переход).
- Контакт полупроводников р- типа и n –типа называется р-n переходом.
|
р-типа - n- типа +
+
-
Wэ Wд
Чтобы основные носители зарядов смогли преодолеть потенциальный барьер им необходимо совершить работу : А=е
- Германий 0,35 В,
- кремний 0,6 В.
|
- В области контакта р и n - полупроводников вследствие теплового движения происходит диффузия дырок и электронов. Электроны(основные носители заряда) из области n-типа переходят в область р-типа, где их очень мало. Дырки(основные носители заряда) из области р-типа переходят в область n-типа, где их концентрация мала.
- В результате рекомбинации дырок и электронов в области контакта концентрация основных носителей зарядов значительно уменьшается. Вблизи границы в полупроводнике n - типа образуется объемный положительный заряд(положительные ионы примесей – доноров), а в полупроводнике р-типа – объемный отрицательный заряд(отрицательные ионы примесей -акцепторов), которые создают контактное электрическое поле. Возникает контактная разность потенциалов( потенциальный барьер), которая препятствует дальнейшей диффузии основных носителей зарядов.
- Область перехода, обедненная основными носителями зарядов, обладает большим сопротивлением. Она называется запирающим слоем.
- Неосновные носители зарядов свободно преодолевают потенциальный барьер. Они создают небольшой ток неосновных носителей зарядов.
|
- Высоту потенциального барьера можно изменять, присоединяя к р- n переходу источник напряжения. В зависимости от способа подключения источника тока высота потенциального барьера или уменьшается или увеличивается.
1. Прямой р-n переход
|
р- типа n- типа
+ -
+ -
|
Если плюс источника тока присоединен к области р- типа, а отрицательный полюс источника тока к области n-типа , электрическое поле источника тока направлено против контактного электрического поля. Результирующее поле уменьшается, высота потенциального барьера станет меньше. Электроны начинают переходить в область р-типа, а дырки в область n –типа, запирающий слой сужается, сопротивление уменьшается. Сила тока будет быстро нарастать с увеличением приложенного напряжения. Этот ток называется прямым током.
|
2. Обратный р-n переход.
|
р- типа n- типа
- +
- +
|
Если плюс источника тока присоединен к области n- типа, а отрицательный полюс источника тока к области p-типа , электрическое поле источника тока сонаправлено с контактным электрическим полем. Результирующее поле увеличивается, высота потенциального барьера станет больше. Запирающий слой расширяется, сопротивление увеличивается. Для основных носителей зарядов переход закрыт. Сила тока практически равна нулю. Этот ток называется обратным.
|
Выводы.
- Электронно – дырочный переход по отношению к току оказывается несимметричным: в прямом направлении сопротивление перехода значительно меньше, чем в обратном.
II. Полупроводниковый диод.
- Односторонняя проводимость р-n перехода нашла применение в полупроводниковом диоде, который применяется для выпрямления переменного тока.
- Устройство полупроводникового диода.
|
Si (n-типа)
Индий(р- типа)
Катод - Анод +
p-n переход
Направление прямого тока(от р- типа к n- типу)
_ +
Схематическое изображение диода.
|
- Полупроводниковый диод состоит из монокристаллической пластинки германия или кремния, обладающей электронной проводимостью за счет добавки донорной примеси.
- В пластинку кремния вплавляют капельку индия. В процессе плавления атомы индия диффундируют внутрь кремния, образуя область р- типа.
- В результате в пластинке образовались две области с различной проводимостью: р-n переход.
|
- Вольтамперная характеристика полупроводникового диода.
|
Измерение прямого тока
mA
V
Измерение обратного тока
mA
V
|
I(mA)
Прямой ток
- U(B)
Обратный ток
|
III. Выпрямление переменного тока.
- Переменный ток –ток, сила и направление которого периодически изменяются.
Т-р I
- t
|
1. Однополупериодный выпрямитель.
Тр
+
_
|
I
0 t
|
- Двухполупериодный выпрямитель с выводом от средней точки
Тр +
|
I
0 t
|
- Двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Т-р +
С
_
|
I
- t
Сглаживают пульсирующий ток фильтром. Простейший фильтр – оксидный конденсатор большой емкости, подсоединенный параллельно нагрузке.
|