юный радиолюбитель (560767), страница 26
Текст из файла (страница 26)
А во всей массе полупроводника в любой момент времени число дырок будет больше общего числа свободных электронов. Полупроводники, обладающие таким свойством, называют полупроводниками с дырочной электропроводаостью или полупроводниками типа р. Латинская буква р-первая буква латинского слова "розй1»" (позитив), что значит «положщельный». Этот термин в данном случае нужно понимать в том смысле, что явление электрическозо тока в массе полупроводника типа р сопровождается непрерывным возникновением и исчезновением положительных зарялов-дырок.
Перемещаясь в массе полупроводника, дырки как бы являются носителями тока. Полупроводники типа р, так же как и полупроводники типа и, обладают во много раз лучшей электропроводностыо по сравнению с чистыми полупроводниками. Надо сказать, что практически не существует как совершенно чистых полупроводников, так и полупроводников с абсолютной электропроводностыо типов и и р. В полупроводнике с примесью индия обяз;пельно есть небольшое количество атомов некоторых друг их элемент ов, придающих ему электронную проводимость, а в полупроводнике с примесью сурьмы есть атомы элементов, создающих в нем дырочную электропроводность.
Например, в полу- гете Р и ° «р Рис. 74. Схематическое устройство и работа по»упри»оливкового диода 79 проводнике, имеклцем в целом электропроводность типа и, есть дырки, которые могут заполняться свободными электронами примесных атомов сурьмы. Вследствие этого электроироводность полупроводника несколько ухудшится, но в целом он сохранит электронную проводимость.
Аналогичное явление будет наблюдаться и в том случае, если в полупроводник с цырочным характером электропроволности попадут свободные электроны. Поэтому полупроводниками типа и прин»- то считать такие полупроводники, в которых основными носителями тока являются электроны (преоб7яшает электронная электропроводность), а к полупроводникам типа р-полупроводники, в которых основными носителями тока являются дырки (преобладает дырочная электропроводносгь). Теперь, когда ты имеешь некоторое представление о явлениях, происходящих в полупроводниках, тебе нетрудно будез понять принцип действия полупроводниковых приборов. Начнем с предшественников транзистора-полупроводниковых диодов.
ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод». Здесь речь пойдет лишь о некоторых приборах, с которыми тебе в первую очередь придется иметь дело. Схематично диод можно представиты как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа р, а другая †ти и. На рис. 74,а дырки, преобладающие в пластинке типа р, условно изображены кружками, а электроны, преобладающие в гшасгинке типа п — черными шариками таких же размеров.
Эти две области— два электрода диода: анод и катод. Анодом, т. е. положи тельным электродом, является область типа р, а катодом, т.е. отрицательным электродом,-область типа и. На внешние поверхности пластин нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода Такой полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрь<том, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например, гальванический элемент, но так, чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, т.е.
с областью типа р, а отрицательный в с катодам, т.е. с областью типа и (рис. 74,б), то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи пойдет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода. При такой полярности подключения батареи электроны в области типа и перемешаются 'от минуса к плюсу, т.е. в сторону области типа р, а дырки в области типа р движутся навстречу электронам — от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно-дырочным переходом или, короче, р-п переходом, электроны как бы «впрыгнвшот» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование.
Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа и практически неограниченное количество электронов, пополняя убыль электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответ- ствующего количества дырок. В э'юм случае сопротивление р-и перехода мало, вследствие чего через диод идет ток„называемый прямым токоль Чем больше шющвдь р-и перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток.
Если полюсзл элемента поменять местами, как это показано на рис. 74,в, диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды в диоде поведут себя иначе. Теперь, удаляясь от р-и перехода, электроны в области типа и будут перемещаться к положительному, а дырки в области типа р к отрицательному контактам диода. В результате граница областей с различными типами электропроводности как бы расширится, образуя зону, обедненную электронами и дырками (на рис. 74,в она заштрихована) и, следовательно, оказывающую току очень большое сопротивление.
Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет проПозтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным люком диода. На графиках, харакгеризуюпьих работу диода, прямой ток обозначают 1„р, а обратньщ 1оер. А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одно|о направления — прямой ток 1в„, и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления- обратный ток 1 ер.
Эти свойства диолов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в ток постоянный. Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут !)в,) или пропускным, а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него илет обратный ток, называют обратным (пишут (Зье„) или не- пропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом.
В этом нетрулно убедиться, если обрапюе сопротивление лиола измерить омметром. Внутреннее сопротивление открытого 80 диода величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем болыне это напряжение, тем болыпе прямой ток через диод, тем меныпе его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идег прямой ток 1вв —— = 100 мА (О,! А) и при этом на нем падает напряжение 1 В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: К=(2/1 = !/0,1=10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти асе прикладываемое к нему яапряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико.
Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-имилряой характеристикой диода. Такую характеристику ты видипц на рис. 75. Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока 1„„, а внизу †обратного тока 1„ер. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения (З„в, влево- обратного напряжения 1)„ег.
На такой вольт-амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь, соответствующуго обратному току. Из нее видно, что ток 1вв диода в сотни раз больше тока 1ьер. Так, например, уже при прямом напряжении Рис, 75. Вольт-ампервая характеристика по- лупроводникового ввода р п лерглвд р-грела + Янйии Лллупдвг2однил яеимяе а) Рвс.
76. Схематическое устройство (а) н внешний ввл некоторых плоскостных диодов (б) Ь 202 81 ()вр — — 0,5 В ток 1„р равен 50 мА (точка а на характеристике), при $3» = 1 В он возрастает до 150 мА (точка б на характеристике), а при обратном напряжении 1.1»бр 100 В обратный ток 1«бр пе превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитай, во сколько раз при одном и том 2ке прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного.
Прямая ветвь идет круто вверх, как бы прижимаясь к вертикальной оси. Она характеризует быстрый росс прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения. Обратная же ветвь, как видишь, идет почти параллельно горизонтальной оси, характеризуя медленный рост обратного тока. Наличие заметного обратного тока-недостаток диодов. Примерно такие вольт-амперные характеристики имеют все германиевые диоды. Вольт-амперные характеристики кремниевых диодов чуть сдвинуты вправо. Объяснясгся это тем, что гермапиевый диод открывается и начинает проводить ток цри прямом напряжении 0,1 0,2 В, а кремниевый при 0,5 0,6 В. Прибор, на примере которого я рассказал тебе о свойствах диода, состоял из двух пластин подупроводииков разной злектропровопносги, соединенных между собой плоскостями. Подобные диоды называют плоскоояными. В дейс2вительности же плоскоспюй диод предсгавляет собой одну пластину полупроводника, в объеме которой созданы две области разной элекгропроводности.
Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхности квадратной гпастины площадью 2-4 ммх и толщиной в несколько долей миллиметра, вырезанной из кристалла полупроводника с электронной электропроводностью, расплавляют маленький кусочек и2цшя. Индий крепко сплавляется с пластинкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
