Напівпровідникові діоди

Напівпровідникові діоди

На сьогоднішній день для випрямлення електричного струму в радіосхемах поряд із двухелектродними лампами все більше застосовують напівпровідникові діоди, тому що вони володіють рядом переваг.

В електронній лампі носії заряду електрони виникають за рахунок нагрівання катода. У p-n переході носії заряду утворюються при введенні в кристал акцепторної чи донорної домішки. Таким чином, тут відпадає необхідність джерела енергії для одержання носіїв заряду. У складних схемах економія енергії, виходить за рахунок цього, виявляється дуже значною. Крім того, напівпровідникові випрямувачі при тих же значеннях випрямленого струму більш мініатюрні, чим лампові.

Напівпровідникові діоди виготовляють з германія, кремнію, селену та інших речовин.

Розглянемо як створюється p-n перехід при використанні донорного домішку, цей перехід не вдається одержати шляхом механічного з'єднання двох напівпровідників різних типів, тому що при цьому виходить занадто великий зазор між напівпровідниками. Ця товщина повинна бути не більше межатомних відстаней. По цьому в одну з поверхонь зразка вплавляють індій. Унаслідок дифузії атомів індію в глиб монокристала германія в поверхні германія утворюється область і провідність р-типу. Інша частина зразка германію, у якій атоми індія не проникнули, як і раніше має провідність n-типу. Між областями виникає p-n перехід. В напівпровідниковому діоді германій служить катодом, а індій - анодом. На малюнку 1 показане пряме (б) і зворотне (в) під'єднання діода.

Вольт-Амперна характеристика при прямому і зворотному з'єднанні показана на малюнку 2.

Замінили лампи, дуже широко використовуються в техніки, в основному для випрямувачів, також діоди знайшли застосування в різних приладах.

Технологія виготовлення діода така. На поверхні квадратної пластинки площею 2-4 см2 і товщиною в невелику частку міліметра, вирізаної з кристалу напівпровідника з електронною провідністю, розплавляють шматочок індію. Індій міцно сплавляється з пластинкою. При цьому атоми індію проникають (дифузують) у товщу пластинки, утворюють в ній область з перевагою дирочної провідності. Виходить напівпровідниковий прилад із двома областями різного типу провідності, а між ними p-n-перехід. Чим тонша пластинка напівпровідника, тим менший опір діода в прямому напрямку, тим більше виправлений діодом струм. Контактами діода служать крапелька індію і металевий диск чи стрижень з вивідними провідниками

Після зборки транзистора його монтують у корпус, приєднують до електричного виводу до контактних пластин кристала і виводу корпуса і герметизують корпус.

Область застосування

Діоди мають велику надійність, але границя їх застосування від -70 до 125 С . Оскільки у крапкового діода площа зіткнення дуже мала, тому струми, що можуть випрямляти такі діоди не більше 10-15 ма. І їх використовують в основному для модуляції коливань високої частоти і для вимірювальних приладів. Для будь-якого діода існують деякі гранично припустимі межі прямий і зворотний токи, що залежать від прямої і зворотної напруги й визначаючи його випрямувальні і міцності властивості.