zlacze pn, fizyka(3)


Dioda jest elementem elektronicznym wyposażonym w dwie elektrody - anodę i katodę. Cechą charakterystyczną jest wyłącznie jednokierunkowy przepływ prądu od anody do katody. W praktyce, w zależności od sposobu wykonania, występuje większa lub mniejsza różnica między rezystancją mierzoną przy przepływie prądu w kierunku od anody do katody (kierunek przewodzenia - mała rezystancja) a mierzoną przy przepływie prądu w kierunku od katody do anody (kierunek zaporowy - duża rezystancja).rodzaje: próżniowa, półprzewodnikowa, Schottky'ego, uniwersalna prostownicza impulsowa pojemnościowa tunelowa elektroluminescencyjna Zenera Gunna mikrofalowa krzemowa germanowa zabezpieczająca stałoprądowa PIN ostrzowa ładunkowa wsteczna laserowa dioda pozorna Dioda lawinowa.

Złączem p-n nazywamy płaszczyznę w bryle półprzewodnikowej rozdzielającą dwa sąsiednie obszary, przy czym jeden z nich jest typu P a drugi typu N. Półprzewodniki tworzące złącze różnią się typem nośników większościowych i koncentracją. Złącze p-n uzyskuje się przez odpowiednie rozmieszczenie domieszek donorowych (obszar typu N) i akceptorowych (obszar typu P)w półprzewodniku. Domieszki akceptorowe powodują że koncentracja dziur w obszarze typu P jest większa niż koncentracja elektronów. Podobnie domieszki donorowe w obszarze typu N wytwarzają przewagę koncentracji elektronów. Tak więc w pobliżu płaszczyzny złącza występują gradienty koncentracji dziur elektronów co jest przyczyną dyfuzji dziur z obszaru typu P do obszaru typu N oraz elektronów z obszaru typu N do obszaru typu P. W wyniku tej dyfuzji w otoczeniu przejścia tworzy się ładunek przestrzenny: po stronie obszaru typu N ładunek dodatni, ponieważ z obszaru tego odpłynęły ujemne elektrony a pozostały nie skompensowane dodatnie ładunki nieruchomych jonów donorowych, po stronie zaś obszaru typu P sposób analogiczny tworzy się przestrzenny ujemny ładunek. W dalszej odległości od złącza następuje tzw. rekombinacja to jest powtórne łączenie się dziur z elektronami. Rozdzielone elektrony i dodatnie jony oraz rozdzielone dziury i ujemne jony akceptorów wytwarzają w strefie przejścia pole elektryczne powodujące powstanie tzw. bariery potencjału, która zapobiega dalszemu przepływowi nośników większościowych po osiągnięciu stanu równowagi. Dipolowa warstwa ładunku przestrzennego istniejąca w strefie przejścia jest zwykle nazywana warstwą zaporową złącza p-n. Uniemożliwia ona przepływ ładunków większościowych, lecz nie przeciwdziała przepływowi wstecznemu ładunków mniejszościowych przez złącze, tj. dziur z obszaru typu N do P i elektronów z obszaru typu P do N.

0x01 graphic

złącze PN umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku - w kierunku przewodzenia. Po przekroczeniu tzw. napięcia progowego U(TO) (dla krzemu wynosi ono ok. 0,7V, a dla germanu ok. 0,2V) prąd przewodzenia zwiększa się bardzo szybko. Natomiast przy polaryzacji w kierunku zaporowym prąd jest bardzo mały - wiele tysięcy razy mniejszy niż w kierunku przewodzenia. Mówimy, że złącze PN ma wartości prostownicze. Przy dużym napięciu wstecznym (po przekroczeniu tzw. napięcia przebicia U(BR)) rozpoczyna się zjawisko przebicia lawinowego, a więc szybkie narastanie prądu przy prawie stałym napięciu na diodzie. Może to spowodować zniszczenie diody, jeżeli nie ograniczy się prądu przez włączenie szeregowo dodatkowej rezystancji

Zjawisko Zenera występuje w silnie domieszkowanych złączach p-n spolaryzowanych zaporowo. Objawia się nagłym, gwałtownym wzrostem prądu (prądem Zenera) gdy napięcie polaryzujące przekroczy pewną charakterystyczną dla danego złącza wartość zwaną napięciem Zenera. W silnie domieszkowanym złączu p-n szerokość obszaru ładunku przestrzennego jest niewielka. Jeśli napięcie polaryzacji wstecznej takiego złącza będzie większe od napięcia Zenera, to górna krawędź pasma walencyjnego obszaru typu P znajdzie się wyżej niż dolna krawędź pasma przewodzenia obszaru typu N. Dlatego jeśli elektron znajdujący się na poziomie walencyjnym w obszarze typu P przejdzie przez obszar ładunku przestrzennego do obszaru typu N, to bez zmiany energii stanie się tam swobodnym nośnikiem - elektronem znajdującym się w paśmie przewodzenia półprzewodnika typu N. Takie przejście nazywane jest przejściem tunelowym. Zjawisko Zenera występuje dla napięć polaryzujących nie większych niż 5-6V.

0x01 graphic

Diody ostrzowe mają małą obciążalność prądową, ale mogą pracować przy wielkich częstotliwościach (do kilkunastu gigaherców).
Diody warstwowe wytwarzane są głównie z krzemu. Prądy przewodzenia tych diod wynoszą nawet do kilku tysięcy amperów, a napięcie wsteczne do kilku tysięcy woltów.
Diody uniwersalne charakteryzują się niewielkim zakresem dopuszczalnych napięć wstecznych (do kilkuset woltów) i prądów przewodzenia (do kilkuset miliamperów). Częstotliwość ich pracy nie przekracza kilkudziesięciu megaherców. Łącząc taką diodę z rezystorem otrzymuje się najprostszy stabilizator napięcia.
Diody pojemnościowe (warikap) wykorzystują pojemność złącza PN przy jego polaryzacji w kierunku zaporowym. Pojemność ta, rzędu kilkunastu do kilkudziesięciu pikofaradów, zależy od napięcia. Diody te stosuje się np. w odbiornikach radiowych do dostrajania częstotliwości (układy tzw. automatycznej regulacji częstotliwości ARCz), w głowicach telewizyjnych do zmiany i dostrajania kanałów itp.
Tranzystor bipolarny jest to element półprzewodnikowy o dwóch złączach PN i np., wykonanych w jednej płytce półprzewodnika.

Charakterystyczne zakresy pracy złącza oznaczone są różnymi kolorami:

czerwony (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - U < UD, złącze praktycznie nie przewodzi, prąd jest bardzo mały;

niebieski (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - U > UD, złącze przewodzi, wraz ze wzrostem napięcia prąd znacząco rośnie;

zielony (polaryzacja w kierunku zaporowym) - płynie niewielki prąd unoszenia;

żółty (polaryzacja w kierunku zaporowym) - przebicie lawinowe lub Zenera, prąd gwałtownie rośnie.

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
zlacze pn
półprzewodnikowe złącze p-n, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LAB
Złącze PN cw7, Elektrotechnika
123g zlacze pn
3 Dioda ze złączem pn (zadania)
zlacze pn
3 Dioda ze złączem pn (zadania)
ĆW 8 POMIAR DIODY ZE ZŁĄCZEM PN doc
Ćw 8 Pojemność diody ze złączem pn
ZŁĄCZE PROSTUJĄCE, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium
OJCOWSKI PN, Biologia Chemia Fizyka
FIZYKAA
Fizyka 0 wyklad organizacyjny Informatyka Wrzesien 30 2012
Badania fizykalne kostno stawowo mięśniowy
Badanie fizykalne kości, mięśni i stawów
Złącze nerwowo mięśniowe

więcej podobnych podstron