ВАХ полупроводникового диода

1.

Презентация на тему
‘’ ВАХ полупроводникового
диода’’
Выполнили:
Самратов Алишер
Трофимов Максим

2.

Понятие
полупроводникового диода
• Полупроводниковый диод самый простой полупроводниковый прибор,
состоящий из одного PN перехода. Основная его функция - это проводить
электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном.
Состоит диод из двух слоев полупроводника типов N и P. На стыке соединения
P и N образуется PN-переход. Электрод, подключенный к P, называется анод.
Электрод, подключенный к N, называется катод. Диод проводит ток в
направлении от анода к катоду, и не проводит обратно.

3.

Создание и обозначение
диодов
Для создания полупроводниковых диодов используются германий и селен, как и
более 100 лет назад. Их структура позволяет использовать детали для улучшения
электронных схем, преобразования переменного и постоянного тока в
однонаправленный пульсирующий и для совершенствования разных устройств.
На схеме он выглядит так:

4.

Преимущества и маркировка
• Основные преимущества полупроводникового диода:
Полная взаимозаменяемость;
Отличные пропускные параметры
;Доступность.
Их можно купить в любом магазине электро-товаров или снять бесплатно со
старых схем. Цена начинается от 50 рублей. В наших магазинах представлены как
отечественные марки (КД102, КД103, и т. д.), так и зарубежные.
• Маркировка полупроводникового диода представляет собой аббревиатуру от
основных параметров устройства. Например, КД196В – кремниевый диод с
напряжением пробоя до 0,3 В, напряжением 9,6, модель третьей разработки.
• Первая буква определяет материал, из которого изготовлен прибор;
Наименование устройства; Цифра, определяющая назначение; Напряжение
прибора ;Число, которое определяет прочие параметры (зависит от типа
детали)

5.

ВАХ характеристика диодов
• Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока, протекающего
через электронный прибор, от приложенного напряжения. Вольтамперной
характеристикой называют также и график этой зависимости. Приборы,
принцип действия которых подчиняется закону Ома, а ВАХ имеет вид прямой
линии, проходящей через начало координат, называют ли6 нейными. Приборы,
для которых ВАХ не является прямой линией, проходящей через начало
координат, называются нелинейными. Диод представляет собой пассивный
нелинейный электронный прибор
• Вольт-амперная характеристика диода описывается выражением I = I0 [exp(
Uд/ ϕт) – 1],
• По мере возрастания положительного напряжения на p-n-переходе прямой ток
резко возрастает по экспоненте. При отрицательных значениях напряжения
менее 0,1 В в выражении (1) пренебрегают единицей, и обратный ток диода
определяется значением теплового тока и на несколько порядков меньше
прямого тока. В этом проявляются вентильные свойства диода, которые
выражены тем сильнее, чем меньше обратный ток при заданном обратном
напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом токе

6.

• Имеется два вида электрического пробоя: лавинный и туннельный. Лавинный
пробой объясняется лавинным размножением носителей за счет ударной
ионизации и за счет вырывания электронов из атомов сильным
электрическим полем. Этот вид пробоя характерен для p-nперехода большой
толщины. Пробивное напряжение составляет десятки или сотни вольт.
Туннельный пробой объясняется явлением туннельного эффекта, который
состоит в том, что в p-n-переходе малой толщины при больших значениях
напряженности электрического поля некоторые электроны проникают через
переход без изменения своей энергии. Напряжение, соответствующее этому
виду пробоя, обычно не превышает единиц вольт.

7.

Прямое и обратное включение
• При прямом включении p-n-перехода внешнее напряжение создает в переходе
поле, которое противоположно по направлению внутреннему диффузионному
полю. Напряженность результирующего поля падает, что сопровождается
сужением запирающего слоя. В результате этого большое количество
основных носителей зарядов получает возможность диффузионно переходить
в соседнюю область (ток дрейфа при этом не изменяется, поскольку он
зависит от количества неосновных носителей, появляющихся на границах
перехода), т.е. через переход будет протекать результирующий ток,
определяемый в основном диффузионной составляющей. Диффузионный ток
зависит от высоты потенциального барьера и по мере его снижения
увеличивается экспоненциально.
• При включении p-n-перехода в обратном направлении внешнее обратное
напряжение создает электрическое поле, совпадающее по направлению с
диффузионным, что приводит к росту потенциального барьера и увеличению
ширины запирающего слоя. Все это уменьшает диффузионные токи основных
носителей. Для неосновных носителе поле в p-n-переходе остается
ускоряющим, и поэтому дрейфовый ток не изменяется.

8.

9.

Принцип действия
полупроводниковых диодов
Полупроводниковые или выпрямительные диоды имеют довольно простой
принцип работы. Как мы уже говорили, диод изготовлен из кремния таким
образом, что один его конец p-типа, а другой конец типа n. Это означает, что оба
контакта имеют различные характеристики. На одном наблюдается избыток
электронов, в то время как другой имеет избыток отверстий. Естественно, в
устройстве есть участок, в котором все электроны заполняют определенные
пробелы. Это означает, что внешние заряды отсутствуют. В связи с тем, что эта
область обедняется носителями заряда и известна как объединяющий участок.

10.

• Несмотря на то, что объединяющий участок очень мал, (часто его размер
составляет несколько тысячных долей миллиметра), ток не может протекать в
нем в обычном режиме. Если напряжение подается так, что площадь типа p
становится положительной, а тип n, соответственно, отрицательной, отверстия
переходят к отрицательному полюсу и помогают электронам перейти через
объединяющий участок. Точно так же электроны движутся к положительному
контакту и как бы обходят объединительный. Несмотря на то, что все частицы
движутся с разным зарядом в разном направлении, в итоге они образуют
однонаправленный ток, что помогает выпрямить сигнал и предупредить
скачки напряжения на контактах диода.
• Если напряжение прикладывается к полупроводниковому диоду в
противоположном направлении, ток не будет проходить по нему. Причина
заключается в том, что отверстия привлекаются отрицательным потенциалом,
который находится в области р-типа. Аналогично электроны притягиваются к
положительному потенциалу, который применяется к области n-типа. Это
заставляет объединяющий участок увеличиваться в размере, из-за чего поток
направленных частиц становится невозможным.

11.

Тиристоры
Тиристором называется полупроводниковый прибор многослойной структуры с
тремя и более р-п переходами, который может переключаться нэ закрытого
состояния в открытое или наоборот. Важнейшее свойство тиристоров — два
устойчивых состояния его работы. Первое состояние характеризуется малым
"прямым" током, протекающим через структуру, и большим падением
напряжения на ней. Второе состояние соответствует большому "прямому" току и
малому падению напряжения между выходными электродами.
По устройству и принципу действия тиристоры подразделяются на динисторы,
тринисторы и симисторы. Общим признаком для всех тиристров является
нелинейная ВАХ с участком отрицательного сопротивления, что обусловливает
регенеративный процесс в приборе при переходе его из запертого в открытое
состояние. Предпочтительным материалом для изготовления тиристоров
считается кремний.