Условное обозначение — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Условные обозначения диодов состоят из двух или трех элементов: первый элемент — буква Д; второй — цифра, указывающая на область применения диода; третий — буква, указывающая на разновидность диода.  [1]

Условное обозначение диода на схемах приведено на рис. 1, б; расположение треугольника указывает возможное направление тока.  [2]

Однотактный выпрямитель на диоде.  [3]

Условное обозначение диода состоит из ряда цифр и букв. Первые цифры указывают напряжение накала в вольтах. Затем следует буква, обозначающая назначение диода: Ц — кенотрон, X — детектор, Д — демпфер колебаний.  [4]

Условное обозначение диода показано н а р ис. Электроды диода — катод и анод обозначены буквами А и К — В электронных лампах применяют катоды прямого и косвенного накала.

На рис. 6.1, а показано условное обозначение диода с косвенным накалом. При косвенном накале электрическим тоном разогревается нить накала, проходящая внутри керамической трубочки. Катодом является металлический цилиндрик, надетый на трубочку и разогреваемый от нее.  [5]

Условное обозначение диода состоит из буквы Д и цифры, характеризующей его тип и некоторые технические особенности.  [6]

В конце условного обозначения диодов и тиристоров, поставляемых дпя параллельного соединения, следуют цифры, означающие прямое падение напряжения.  [7]

На рис. 118 показано условное обозначение диодов с катодами прямого и косвенного накала. Аноды ламп соединяют с одним штырьком цоколя, катод прямого накала — с двумя штырьками, катод косвенного накала — с тремя штырьками.  [8]

Характеристика диода для прямого и обратного направлений тока.| Силовые диоды. а — диод типа ВКД-500 без воздушного охладителя и с охладителем. б — условные обозначения диодов в схемах.  [9]

На рис. 18 — 5, б показано условное обозначение диода на схемах.  [10]

Классификация современных полупроводниковых диодов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отражение в системе

условных обозначений диодов.  [11]

Все же имеются значки, которые применяют в блок-схемах совершенно однозначно. Так, условное обозначение диода в блоке Е большинстве случаев означает блок детектора или выпрямитель. В немецкой литературе фильтр нижних частот помечают значком индуктивности, а фильтр верхних частот — значком емкости. Выбор этих символов основывается на известных свойствах индуктивно-гтей и емкостей. В отечественной литературе блоки частотной избирательности помечают схемой колебательного контура, поскольку контур является наиболее типичным представителем устройств для настройки на определенную частоту.

 [12]

Характеристика диода для прямого и обратного направлений тока.| Силовые диоды. а — диод типа ВКД-500 без воздушного охладителя ( слева и с охладителем ( справа. 6 — условное обозначение диода в схемах.  [13]

На рис. 18 — 11 6 показано условное обозначение диода на схемах.  [14]

В отличие от ранее рассмотренных, диоды Шоттки образуются на основе контакта металл-полупроводник, создаваемого напылением металла на полупроводник в вакууме. На рис. 3 — 4, д приведено

условное обозначение диода в электрических схемах.  [15]

Страницы:      1    2

5) Понятие выпрямительного диода. Обозначение выводов. Условное обозначение в схемах. Вах диода.

Выпрямительные диоды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований. ^{[источник?]}

Основные параметры выпрямительных диодов:

• среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

• средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;

• допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;

• средний прямой ток Iпр.ср.;

• частота без снижения режимов.

Работа выпрямительного диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода.

Вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда (из-за рекомбинации) и обладающий высоким электрическим сопротивлением, – так называемый запирающий слой. Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер).

Если к p–n-переходу приложить внешнее напряжение, создающее электрическое поле в направлении, противоположном полю электрического слоя, то толщина этого слоя уменьшится и при напряжении 0,4 — 0,6 В запирающий слой исчезнет, а ток существенно возрастет (этот ток называют прямым).

При подключении внешнего напряжения другой полярности запирающий слой увеличится и сопротивление p–n-перехода возрастет, а ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, будет незначительным даже при сравнительно больших напряжениях.

Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Положительный (прямой) ток диод пропускает в направлении от анода к катоду. 

На рис. 1 показаны условное графическое обозначение (УГО) и характеристики выпрямительных диодов (их идеальная и реальная вольт-амперная характеристики). Видимый излом вольт-амперной характеристики диода (ВАХ) в начале координат связан с различными масштабами токов и напряжений в первом и третьем квадранте графика. Два вывода диода: анод А и катод К в УГО не обозначаются и на рисунке показаны для пояснения.

На вольт-амперная характеристика реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает.

Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя. 

Рис. 1. Полупроводниковый выпрямительный диод: а – условное графическое изображение, б – идеальная вольт-амперная характеристика, в – реальная вольт-амперная характеристика

Промышленностью в основном выпускаются германиевые (Ge) и кремниевые (Si) диоды.

Схема включение стабилитрона.Принцип действия

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

• Лавинный пробой p-n перехода

• Лавинный пробой — электрический пробой в диэлектриках и полупроводниках, связанный с тем, что в сильном электрическом поле носители заряда могут приобретать энергию, достаточную для ударной ионизации атомов или молекул материала. В результате каждого такого столкновения возникает пара противоположно заряженных частиц, одна или обе из которых также начинают участвовать в ударной ионизации. По этой причине нарастание числа участвующих в ударной ионизации носителей происходит лавинообразно, отсюда и название пробоя.

• В дополнение можно сказать, что сейчас активно развивается фрактальный подход к описанию сложных процессов, связанных с разрядами.

• Туннельный пробой p-n перехода (Эффект Зенера в англоязычной литературе)

• Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диодеквантово-механическое туннелирование электронов добавляет горб в вольтамперную характеристику, при этом, из-за высокой степени легирования p и n областей, напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50..150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области.

  [1] При дальнейшем увеличении прямого напряжения уровень Ферми n-области поднимается относительно р-области, попадая на запрещённую зону р-области, а поскольку тунелирование не может изменить полную энергию электрона^[2], вероятность перехода электрона из n-области в p-область резко падает. Это создаёт на прямом участке вольт-амперной характеристики участок, где увеличение прямого напряжения сопровождается уменьшением силы тока. Данная область отрицательного дифференциального сопротивления и используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов.

• Несмотря на схожие результаты действия, эти механизмы различны, хотя и присутствуют в любом стабилитроне совместно, но преобладает только один из них. У стабилитронов до напряжения 5,6 вольт преобладает туннельный пробой с отрицательным температурным коэффициентом^{[источник не указан 516 дней]}, выше 5,6 вольт доминирующим становится лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом^{[источник не указан 516 дней]}. При напряжении, равном 5,6 вольт, оба эффекта уравновешиваются, поэтому выбор такого напряжения является оптимальным решением для устройств с широким температурным диапазоном применения^{[источник не указан 533 дня]}.

• Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей заряда. Поэтому в стабилитроне инжекционные явления, связанные с накоплением и рассасыванием носителей заряда при переходе из области пробоя в область запирания и обратно, практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей.

• Обозначение стабилитрона на принципиальных схемах

7)Понятие и типы транзисторов

Конструкция биполярных транзисторов

Физические процессы в биполярном транзисторе

Транзи́стор (англ. transistor) — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. На принципиальных схемах обозначается «VT» или «Q«.

Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.).

В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частности, для усиления электрических сигналов. Термин “биполярный” подчеркивает тот факт, что принцип работы прибора основан на взаимодействии с электрическим полем частиц, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд, — дырок и электронов. В дальнейшем для краткости будем его называть просто — транзистором.

Вся конструкция выполняется на пластине кремния, либо германия, либо другого полупроводника, в которой созданы три области с различными типами электропроводности. На рисунке транзистор типа n-p-n, у которого средняя область с дырочной, а крайние с электронной электропроводностью.

Средняя область называется базой, одна из крайних областей — эмиттером, другая — коллектором. Соответственно в транзисторе два p-n-перехода: эмиттерный — между базой и эмиттером и коллекторный — между базой и коллектором. Область базы должна быть очень тонкой, гораздо тоньше эмиттерной и коллекторной областей (на рисунке это показано непропорционально). От этого зависит условие хорошей работы транзистора.

Транзистор работает в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном — обратное. В режиме отсечки на оба перехода подано обратное напряжение. Если на эти переходы подать прямое напряжение, то транзистор будет работать в режиме насыщения.

Возьмем транзистор типа n-p-n в режиме без нагрузки, когда подключены только два источника постоянных питающих напряжений E₁ и E₂. На эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном — обратное (рис. 2). Соответственно, сопротивление эмиттерного перехода мало и для получения нормального тока достаточно напряжения E₁ в десятые доли вольта. Сопротивление коллекторного перехода велико и напряжение E₂ составляет обычно десятки вольт.

Рис. 2 — Движение электронов и дырок в транзисторе типа n-p-n.

Соответственно, как и раньше, темные маленькие кружки со стрелками — электроны, красные — дырки, большие кружки — положительно и отрицательно заряженные атомы доноров и акцепторов.

Вольт-амперная характеристика эмиттерного перехода представляет собой характеристику полупроводникового диода при прямом токе, а вольт-амперная характеристика коллекторного перехода подобна ВАХ диода при обратном токе.

Принцип работы транзистора заключается в следующем. Прямое напряжение эмиттерного перехода u_б-э влияет на токи эмиттера и коллектора и чем оно выше, тем эти токи больше. Изменения тока коллектора при этом лишь незначительно меньше изменений тока эмиттера. Получается, что напряжение на переходе база-эмиттер, т. е. входное напряжение, управляет током коллектора. На этом явлении основано усление электрических колебаний с помощью транзистора.

При увеличении прямого входного напряжения u_б-э понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и, соответственно, возрастает ток через этот переход iэ. Электроны этого тока инжектируются из эмиттера в базу и благодаря диффузии проникают сквозь базу в коллекторный переход, увеличивая ток коллектора. Поскольку коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в этом переходе возникают объемные заряды (на рисунке большие кружки). Между ними возникает электрическое поле, которое способствует продвижению (экстракции) через коллекторный переход электронов, пришедших сюда из эмиттера, т. е. втягивают электроны в область коллекторного перехода.

Диод, используемый в схеме, показанной на схеме, имеет постоянное падение напряжения $0,5 В$ при всех токах и максимальную номинальную мощность $100 мВт$. Рассчитайте сопротивление резистора $R$, включенного последовательно с диодом, чтобы получить максимальный ток?

$\begin{align}
  & A.1.5\Omega \\
 & B.5\Omega \\
 & C.6.67\Omega \\
 & D.200\Omega \\
\end{align} $

Ответить

Проверено

230,1 тыс.+ просмотров

Подсказка: Сначала необходимо определить ток в цепи. Для этого максимальная номинальная мощность должна быть разделена на возникающее падение напряжения. Затем нам нужно найти падение напряжения на сопротивлении. Наконец, найдите значение сопротивления, взяв отношение падения напряжения на сопротивлении к току в цепи.

Полный ответ:
В вопросе упоминалось, что
Падение напряжения в цепи определяется как 9{-3}}}{0,5}=0,2A$
Теперь нам нужно найти падение напряжения на сопротивлении. Его можно найти, взяв разность подаваемого напряжения и падение напряжения, возникающее из-за диода. Из рисунка видно, что подаваемое напряжение определяется как
$V=1,5V$
Таким образом, падение напряжения на сопротивлении будет найдено с использованием соотношения
${{V}_{r}}=V- {{V}_{drop}}$
Подстановка в него значений даст,
${{V}_{r}}=1,5-0,5=1V$
Так как резистор включен в цепь последовательно, то ток будет такой же.
Следовательно, мы можем написать, что значение сопротивления будет,
$R=\dfrac{{{V}_{r}}}{i}$
Подстановка в него значений даст,
$R=\dfrac{ 1}{0. 2}=5\Omega $

Итак, правильный ответ — «Вариант Б».

Примечание:
Ток представляет собой поток заряда, происходящий в течение определенного периода времени. Мощность цепи определяется выполненной работой или теплотой, произведенной в единицу времени. Единицей мощности является ватт. Сопротивление материала прямо пропорционально длине материала и обратно пропорционально площади материала.

Недавно обновленные страницы

Большинство эубактериальных антибиотиков получены из биологии ризобия класса 12 NEET_UG

Биоинсектициды саламина были извлечены из биологии класса 12 Neet_ug

Какое из следующих утверждений, касающихся Baculovirusses, Neet_ug

. муниципальные канализационные трубы не должны быть непосредственно 12 класса биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG

Иммобилизация ферментов — это конверсия активного фермента класса 12 биологии NEET_UG

Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологии класса 12 Rhizobium NEET_UG

Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологического класса А 12 NEET_UG

, следуя утверждениям относительно вируса Ba. 12 класс биологии NEET_UG

Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть напрямую 12 класс биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента — это адвокат активного фермента класса 12 Biology NEET_UG

Трендовые сомнения

Студенты также читают

Zener Diode

Current Diagram

, чтобы нарисовать характерный IVERVE для IVERVE для IVERVE для IVERVE для IVERVE для IVERVE для IVERVE IN IN GRATEPRIT Смещение

Диод Шоттки

Штыревой диод

Варакторный диод

Стабилитрон

Лазерный диод

Полупроводниковый диод

Объяснение урока: Полупроводниковые диоды | Нагва

В этом объяснении мы узнаем, как моделировать полупроводниковый диод как переход между легированными полупроводниками n-типа и p-типа.

Диоды — это компоненты электрических цепей, пропускающие ток в одном направлении но не в другом. В этом объяснении мы обсудим, как они работают на субатомный уровень.

Диоды изготовлены из полупроводников. Наиболее часто используется полупроводник. на основе решетки атомов кремния. Атом кремния имеет четыре электрона в своей внешняя, или валентная, оболочка, которая может образовывать связи с соседними атомы. В решетке атомов кремния каждый электрон на внешней оболочке участвует в связывании с соседним атомом кремния. Это проиллюстрировано в следующую схему.

Когда мы легируем эту решетку другим элементом, таким как фосфор, который пять электронов в его внешней оболочке, есть «запасной» электрон, не задействованный в связи с соседним атомом кремния. Этот электрон (обозначен стрелка на диаграмме ниже) затем может свободно перемещаться по решетке. Эти свободные электроны заряжены отрицательно, поэтому полупроводник называется n-типом.

Важно помнить, что материал в целом не имеет электрический заряд: количество протонов и электронов в целом одинаково. Когда мы называем его n-типом, мы имеем в виду только то, что носители заряда, свободно двигаться — в данном случае электроны — имеют отрицательный заряд.

Мы также можем легировать кремний атомом, имеющим три электрона во внешней оболочка, как бор. В этом случае будет вакансия. Сама вакансия не имеет заряда, но по отношению к электрону заряжен положительно. Другой электроны будут притягиваться к этой вакансии и иногда будут прыгать напротив другого атома, чтобы заполнить его. Хотя на практике это электроны которые движутся, мы представляем себе вакансию, движущуюся по решетке, как разные электроны прыгают, чтобы заполнить его. Это означает, что носитель заряда положительно заряжен, поэтому мы называем этот вид легированного полупроводника р-типом. В на диаграмме ниже вакансия обозначена пунктирной окружностью.

Эти легированные полупроводники обладают интересными свойствами, когда мы соединяем их вместе. На диаграмме ниже у нас есть p-тип слева и n-тип слева. право. Там, где они встречаются, у нас есть соединение, которое мы называем узел ПН.

Для простоты мы опустили атомные ядра и связанные электроны и показаны только носители заряда: положительно заряженные вакансии слева и отрицательно заряженные электроны справа. Помните, однако, что обе стороны в целом электрически нейтральны.

При таком расположении у нас есть вакансии с одной стороны, которые притягивают электроны и много свободных электронов на другой стороне. Часть электронов вблизи поэтому граница будет диффундировать через соединение, чтобы заполнить вакансии на p-стороне, как показано на следующей диаграмме.

Ранее нейтральная p-сторона теперь приобрела электрон и поэтому имеет отрицательный заряд. Точно так же n-сторона потеряла электрон, поэтому у нее больше протоны, чем электроны, и теперь заряжены положительно. На следующей диаграмме заполненная вакансия показана как отрицательный заряд, а отсутствие электрон на n-стороне показан как положительный заряд.

Больше электронов вблизи границы переходят, чтобы заполнить вакансии на p-сторона, как показано на схеме ниже.

В итоге мы получаем накопление отрицательного заряда вблизи соединения на на p-стороне и положительный заряд на n-стороне границы. Это показано в следующую схему.

Эта область, где имеется отрицательный заряд с одной стороны и положительный заряд с другой другой известен как область истощения . Накопление заряда создает электрическое поле, обозначенное 𝐸 на диаграмме ниже, через область истощения.

Накопление отрицательного заряда вблизи соединения на p-стороне теперь действует как барьер, отталкивая дальнейшие электроны, которые могут перепрыгнуть через него.

А пока давайте рассмотрим пару примеров, связанных с допингом. полупроводники и свойства PN-перехода.

Пример 1: Понимание легированных полупроводников

На диаграмме показана решетка атомов кремния в полупроводнике. Левая сторона решетка легирована донорными ионами. Это называется n-сторона. правая сторона решетки легирована акцепторными ионами. Эта сторона решетка называется p-стороной. Области по обе стороны от разделительной линии имеют одинаковый размер и концентрация ионов одинакова с обеих сторон. Полупроводник находится в тепловом равновесии.

1. Каково отношение свободных электронов на n-стороне к вакансии на стороне p?
2. В чем разница между чистым относительным электронным зарядом в два региона?

Ответ

Часть 1

В этом примере у нас есть легированный полупроводник, в котором n-сторона находится на слева, а сторона p справа. N-сторона была легирована фосфором, который имеет пять электронов на внешней оболочке. Таким образом, каждый атом обеспечивает один «свободный» электрон. Сторона p справа легирована бором, который имеет три электрона на внешней оболочке. Таким образом, каждый атом бора вносит свой вклад одна вакансия или положительный носитель заряда. В вопросе указано, что два области имеют одинаковый размер и имеют одинаковую концентрацию ионов, т. е. плотность акцепторных или донорных ионов. Это означает, что будет равное число свободных электронов на n-стороне и вакансий на p-стороне. Соотношение свободных электронов на стороне n к вакансиям на стороне p равно 1,9.0009

Часть 2

Теперь нам нужно рассмотреть суммарный электронный заряд в каждой области. Eсть распространенное заблуждение, что наличие свободных электронов делает область n-типа отрицательно заряженный. На самом деле область электрически нейтральна, так как донор атомы имеют такое же количество протонов, как и электронов. То же самое верно и на p-сторона: ионы-акцепторы имеют меньше электронов, чем атомы кремния, но также меньше протонов. В целом обе области электрически нейтральны. Таким образом, разница между чистым электронным зарядом в двух областях составляет нуль.

Пример 2: Понимание PN-перехода

В PN-переходе как свободные электроны, так и вакансии могут диффундировать через соединение, как показано на схеме.

1. К какой стороне перехода направлен чистый диффузионный ток?
2. В каком из следующих регионов сосредоточена свободные электроны самые большие?
   1. Р-сторона
   2. В середине соединения
   3. Н-сторона
3. В каком из следующих регионов концентрация вакансий наибольшая?
   1. N-сторона
   2. p-сторона
   3. В середине соединения
4. В какой из следующих областей находится концентрация обоих свободных электроны и вакансии наименьшие?
   1. В середине перекрестка
   2. Сторона p
   3. Сторона n

Ответ

Часть 1

Здесь у нас есть полупроводник с n-областью, заполненной свободными электронами на слева и р-область, полная вакансий справа. Свободные электроны из n-область будет диффундировать через соединение, чтобы заполнить вакансии в p-области. Мы можем эквивалентно сказать, что вакансии диффундируют из p-области в сторону н-область. При обсуждении электрических токов принято считать, что они в направлении от положительного к отрицательному. Направление чистой диффузии поэтому ток направлен в n-область.

Часть 2

По этому PN-переходу распределены свободные электроны. Они в их наибольшая концентрация слева, в n-области: мы можем видеть это на диаграмме или вспомнить, что n-область названа так потому, что она легирована так что у него есть свободные электроны. Следовательно, ответ C, n-сторона.

Часть 3

У нас есть вакансии по всему узлу PN, но они встречаются в самых высоких концентрация на p-стороне. Таким образом, ответ будет B, p-сторона.

Часть 4

Учитывая высокую концентрацию свободных электронов на n-стороне и высокую концентрация вакансий на p-стороне, электроны будут стремиться диффундировать поперек переход и объединиться с вакансиями на p-стороне. В этот момент электроны больше не являются «свободными». Точно так же, как только они заполнили вакансий, они уже не вакантны. Концентрация обоих свободных электронов поэтому вакансий будет наименьшее в середине, где это происходит, поэтому ответ А, в середине перекрестка.

Теперь подключим PN-переход к источнику питания в электрической цепи. Примерная принципиальная схема показана ниже.

Напомним, что условный ток идет в направлении от плюса к отрицательный, так что ток будет в направлении против часовой стрелки в этом схема.

Рассмотрим реакцию положительных и отрицательных носителей заряда в PN-переход, к которому приложена разность потенциалов.

Положительно заряженные вакансии на p-стороне перехода притягиваются к его отрицательной клеммы и, следовательно, вдали от обедненной области. Это позволяет больше свободных электронов с n-стороны, чтобы существовать на p-стороне истощения область, край.

Аналогично, отрицательно заряженные свободные электроны на n-стороне перехода притягиваются к своему положительному выводу и, следовательно, от истощения область, край. Это позволяет большему количеству вакансий с p-стороны существовать на n-стороне. область истощения.

Мы видим, что обедненная область расширяется в результате применения разность потенциалов. Это показано на диаграмме ниже.

Более широкая область истощения действует как еще более прочный барьер, предотвращая электроны от пересечения соединения. Следовательно, не будет тока в эта схема. PN-соединение в этой конфигурации известно как «обратное смещение».

Теперь поменяем полярность источника питания в схеме, как в следующую схему.

В этом случае у нас есть p-сторона, подключенная к положительной клемме и n-сторона подключена к отрицательной клемме.

Как показано на следующей диаграмме, свободные электроны на n-стороне отталкивается от отрицательной клеммы, толкая их к середине узел. Этот «толчок» преодолевает границу на стыке PN, позволяя электронам перейти на другую сторону и заполнить там вакансии.

Так как электроны теперь могут пересекать границу, будет ток через эту цепь. Мы называем PN-соединение в этой ориентации как «смещен в прямом направлении.»

Эти свойства PN-перехода позволяют использовать его в электрических цепях. где мы хотим разрешить ток в одном направлении, а не в другом. Они, следовательно, составляют основу компонента, известного как диод . Диод действует как вентиль в цепи: при прямом смещении через него может проходить ток, но при обратном смещении не может быть ток через него.

Пример 3. Определение PN с прямым и обратным смещением Соединения

На схеме показано соединение PN в цепи. Положительно заряженная сторона область обеднения перехода показана красным цветом, а отрицательно заряженная сторона отображается синим цветом. Является ли соединение смещенным в прямом или обратном направлении?

Ответ

У нас есть цепь, состоящая из источника питания и PN-перехода. положительно заряженная сторона обедненной области находится слева, а отрицательно заряженная сторона находится справа. Напомним, что область положительных заряд возникает потому, что свободные электроны с этой стороны пересекли переход для заполнения вакансий на другой стороне. Следовательно, левая n-сторона или сторона, содержащая свободные электроны.

Напомним также, что обычный ток представляет собой поток положительного заряда, в направление от положительной клеммы к отрицательной, то есть по часовой стрелке в эта схема. Это означает, что поток электронов направлен против часовой стрелки. Мы поэтому электроны входят на p-сторону справа, где они будут сочетаться с вакансиями и усиливать отрицательно заряженную сторону область истощения. Это будет действовать как барьер, отталкивая дальнейшие электроны. Обратное происходит на p-стороне, где вакансии отталкивается положительно заряженной клеммой, укрепляя барьер с той стороны.

Этот усиленный барьер препятствует току, поэтому соединение обратное пристрастный.

Если мы рассмотрим цепь, содержащую PN-переход, в котором потенциал разница может варьироваться, как изменится ток? Мы можем видеть это в ток-напряжение, или 𝐼–𝑉, график.

Если соединение действует как переключатель, мы могли бы ожидать, что график будет выглядеть как один ниже. Ток равен нулю, когда переход смещен в обратном направлении (обозначено отрицательным напряжением) и большим током, когда оно положительное.

Мы называем это «идеальным диодом». На практике диоды не работают отлично. Граф 𝐼–𝑉 для реальный диод может больше походить на тот, что ниже.

Здесь, когда напряжение отрицательное (или PN-переход смещен в обратном направлении), ток почти, но не совсем нулевой. Малый ток, который существует, отрицательный, чтобы указать, что его направление противоположно прямому смещению кейс. При достаточно большом отрицательном напряжении переход разрывается вниз и перестает препятствовать току. Известно напряжение, при котором это происходит. как «пробойное напряжение».

Когда переход смещен в прямом направлении, реальный диод не позволяет немедленно большой ток. Существует некоторое пороговое напряжение, ниже которого ток быть малым, а выше этого порога будет большой ток.

Этот последний пример даст некоторую практику в интерпретации вольтамперных характеристик. график для PN-перехода.

Пример 4. Понимание графиков ток-напряжение для PN-переходов

На графике показано изменение тока через PN-переход в зависимости от внешнее напряжение, приложенное к переходу. Граф содержит область где ток почти нулевой. Соответствует ли этот регион PN-переход смещен в прямом или обратном направлении?

Ответ

На графике показано, что происходит с током через PN-переход в зависимости от напряжение увеличивается. Когда напряжение отрицательное, есть небольшой отрицательный Текущий. Когда напряжение положительно, ток также положителен и быстро увеличивается с ростом напряжения.

Вопрос касается области, где ток почти нулевой. Этот относится к части, где напряжение отрицательное, а ток также отрицательно, но очень близко к нулю. В этом регионе развязка PN предлагает очень большое сопротивление, чтобы тока почти не было. Когда полярность внешнее питание реверсировано, PN-переход почти не предлагает сопротивление и ток очень большие. Они соответствуют соответственно чтобы соединение было смещено в обратном и прямом направлениях. Так, когда ток близко к нулю, PN-переход смещен в обратном направлении.

Ключевые моменты

• Диод состоит из соединения двух типов легированных полупроводников: p-типа и n-типа.
• Полупроводники p-типа и n-типа электрически нейтральны.
• Область p-типа содержит вакансии, переносящие заряд, тогда как в области n-типа заряд переносится свободными электронами.