Прямое смещение р-n-перехода

Отсутствие внешнего электрического поля.

Из-за разности концентрации основных носителей в р- и n- слоях происходит процесс диффузии через переход носителей заряда из области с повышенной в область с пониженной концентрацией носителей (положительные заряды притягиваются отрицательными и наоборот). При этом основные носители из р-области - дырки - диффундируют в n-слой, а основные носители n-слоя - электроны - диффундируют в р-слой. Перейдя под воздействием сил диффузии, носители рекомбинируют с основными носителями другого слоя. За счет ухода основных носителей из одного слоя и их рекомбинации в другом слое вблизи границы возникает область, обедненная подвижными основными носителями заряда и обладающая высоким сопротивлением (запирающий слой). Такой режим соответствует равновесному состоянию р-n перехода при отсутствии внешнего электрического поля.

Возникает если диод включить в электрическую цепь и приложить “плюс” к p- слою, “минус” к n-слою. Это напряжение практически оказывает ускоряющее действие на перемещение дырок из р-области в n-слой, а основных носителей из n-слоя - электронов - в р-слой, т.к. отрицательный потенциал n – области смещается в отрицательную область, а положительный потенциал р – слоя становится более положительным. В результате этого через диод протекает прямой ток. В этом случае диод открыт, а смещение р-n перехода называют прямым.

3.Обратное смещение перехода (“плюс” к n-слою, “минус” к р-слою).

Приводит к обратному перемещению основных носителей и к увеличению запирающего слоя и росту потенциального барьера в р-n переходе. Положительные носители оттягиваются к минусу внешнего источника, а отрицательные – к плюсу. Ток через р-n переход (обратный ток) практически отсутствует – диод закрыт. Соотношение прямого и обратного токов р-n перехода позволяет говорить об однонаправленной проводимости р-n перехода, т.е. о его выпрямляющем действии.

Зависимость тока через р-n переход от приложенного напряжения 1а=f(Uа) называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) электронно-дырочного перехода (рис.1.2.).

Рис.1.2. Вольтамперная характеристика диода

Характеристика имеет несколько участков: участок 1 - диод открыт, т.е. имеет прямое смещение. При увеличении напряжения смещения ток возрастает. На участке 2 ток через диод практически не протекает - диод закрыт.

При повышении величины обратного напряжения возникает электрический пробой p-n перехода (участок 3). Ток через диод резко возрастает. При длительном нахождении диода в этом режиме возникает тепловой пробой p-n перехода (участок 4), сопровождаемый физическим разрушением p-n перехода.

Для использования полупроводниковых приборов в электронных схемах разработана система числовых величин, параметров, которые приводятся в справочниках. Система параметров позволяет правильно выбрать диод для применения в конкретных устройствах. Основными параметрами выпрямительных диодов является:

1. Максимально допустимый прямой ток, величина которого определяется допустимым нагревом прибора при наличии прямого смещения;

2. Обратное напряжение, величина которого составляет примерно 0,7 напряжения пробоя и ограничивает величины допустимых обратных напряжений на диоде.

Выпрямительные диоды подразделяются на германиевые и кремниевые, последние более распространены, так как имеют более высокую температуру (120 С против 55 С), обладают меньшими обратными токами и большими допустимыми обратными напряжениями. Однако кремниевые диоды имеют большее прямое падение напряжения (порядка 1 В против 0,3 В у германиевых). Эти отличия параметров кремниевых диодов обусловлены большей шириной запрещенной зоны у кремния. По мощности выпрямительные диоды подразделяются на маломощные (прямой ток до 0,1 А),средней (ток от 0,3 до 10 А) и большой мощности (ток от 10 до 1000 А и выше). Максимальное обратное напряжение кремниевых диодов достигает нескольких тысяч вольт.

Дата добавления: 2014-01-15