Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 157647
Comentaris sobre l'article: 5
Com s’ordenen i funcionen els díodes semiconductors
Diode - el dispositiu més senzill de la gloriosa família de dispositius semiconductors. Si prenem una placa d’un semiconductor, per exemple Alemanya, i introduïm una impuresa de l’acceptor a la seva meitat esquerra, i a la de la dreta donant, aleshores d’una banda obtenim un semiconductor de tipus P, respectivament, de l’altra tipus N. A la meitat del cristall obtenim l’anomenat Cruïlla P-Ncom es mostra a la figura 1.
La mateixa figura mostra la designació gràfica condicional del díode en els esquemes: la sortida del càtode (elèctrode negatiu) és molt similar al signe "-". És més fàcil recordar-ho.
En total, en un cristall d’aquest tipus hi ha dues zones amb conductivitats diferents, de les quals surten dos cables, per la qual cosa s’anomena dispositiu resultant díodeperquè el prefix "di" significa dos.
En aquest cas, el díode va resultar ser un semiconductor, però abans es coneixien dispositius similars: per exemple, a l’era dels tubs d’electrons hi havia un díode de tub anomenat kenotron. Ara aquests diodes han passat a la història, tot i que els adeptes del so "tub" creuen que en un amplificador de tub, fins i tot el rectificador de tensió d'ànode hauria de ser un tub.
Figura 1. L’estructura del díode i la designació del díode al diagrama
A la unió de semiconductors amb conductivitats P i N, resulta Unió P-N (unió P-N), que és la base de tots els dispositius semiconductors. Però a diferència d’un díode, en què aquesta transició és només un, transistors tenen dues juntes P-N i, per exemple, tiristors consisteixen immediatament en quatre transicions.
Transició P-N en repòs
Tot i que la unió P-N, en aquest cas el díode, no està connectada enlloc, tots els mateixos processos físics interessants es produeixen al seu interior, que es mostren a la figura 2.
Figura 2. Diode en repòs
A la regió N hi ha un excés d’electrons, porta una càrrega negativa i a la regió P la càrrega és positiva. En conjunt, aquestes càrregues formen un camp elèctric. Com que les càrregues carregades oposadament solen atreure's, els electrons de la zona N penetren a la zona P carregada positivament, omplint alguns forats. Com a resultat d'aquest moviment, sorgeix un corrent, tot i que molt petit (unitats de nanoamperes) dins del semiconductor.
Com a resultat d’aquest moviment, la densitat de la substància del costat P augmenta, però fins a un cert límit. Les partícules solen distribuir-se uniformement per tot el volum de la substància, similar a com s’estén l’olor de perfums per tota l’habitació (difusió), per tant, tard o d’hora, els electrons tornen a la zona N.
Si per a la majoria dels consumidors d’electricitat la direcció del corrent no té un paper: la llum està encesa, la rajola s’escalfa, aleshores per al díode la direcció del corrent té un paper enorme. La funció principal del díode és conduir el corrent en una direcció. És aquesta propietat la que proporciona la cruïlla P-N.
A continuació, considerem com es comporta el díode en dos possibles casos de connexió d’una font actual.
Encès el díode en sentit contrari
Si connecteu una font d'alimentació al díode de semiconductor, tal com es mostra a la figura 3, la corrent no passarà per la unió P-N.
Figura 3. díode invers
Com es pot veure a la figura, el pol positiu de la font d’energia està connectat a la regió N, i el pol negatiu a la regió P. Com a resultat, els electrons de la regió N es precipiten cap al pol positiu de la font. Al seu torn, les càrregues positives (forats) de la regió P són atretes pel pol negatiu de la font d’energia. Per tant, a la regió de la cruïlla P-N, com es pot veure a la figura, es forma un buit, simplement no hi ha res per conduir actualment, no hi ha portadors de càrrega.
A mesura que augmenta la tensió de la font d’energia, els electrons i els forats s’atrauen cada cop més al camp elèctric de la bateria, mentre que a la regió de la unió P-N dels portadors de càrrega, cada cop hi ha menys.Per tant, en la connexió inversa, el corrent a través del díode no surt. En aquests casos, és habitual dir-ho el díode de semiconductor es tanca mitjançant tensió inversa.
L'augment de la densitat de la matèria prop dels pols de la bateria condueix a difusió, - el desig d’una distribució uniforme de la substància al llarg del volum. Què passa quan apagueu la bateria.
Corrent invers del díode semiconductor
És aquí quan ha arribat el moment de rememorar les companyies minoritàries, que foren oblidades condicionalment. El fet és que fins i tot en estat tancat, un corrent insignificant passa pel díode, anomenat corrent invers. Aquest corrent invers i és creat per operadors minoritaris que es poden moure de la mateixa manera que els principals, només en el sentit contrari. Naturalment, aquest moviment es produeix sota tensió inversa. El corrent invers, per regla general, és reduït, a causa del reduït nombre de companyies minoritàries.
Amb l'augment de la temperatura del cristall, el nombre de portadors minoritaris augmenta, cosa que comporta un augment del corrent invers, que pot provocar la destrucció de la cruïlla P-N. Per tant, les temperatures de funcionament dels dispositius de semiconductors - díodes, transistors, circuits són limitades. Per evitar el sobreescalfament, s'instal·len diodes i transistors potents als dissipadors de calor - radiadors.
Encès el díode en direcció endavant
Es mostra a la figura 4.
Figura 4. Encès directe de díode
Ara canviem la polaritat de la inclusió de la font: menys connectem a la regió N (càtode) i més a la regió P (ànode). Amb aquesta inclusió a la regió N, els electrons es repulsaran del menys de la bateria i es mouran cap a la unió P-N. A la regió P, els forats carregats positivament són repel·lits del terminal positiu de la bateria. Electrons i forats es precipiten els uns als altres.
Les partícules carregades amb diferent polaritat es recullen a prop de la unió P-N, entre elles sorgeix un camp elèctric. Per tant, els electrons superen la unió P-N i continuen movent-se per la zona P. Al mateix temps, alguns recombinen amb forats, però la majoria s’afanyen al plus de la bateria, Id passa pel díode.
Aquest corrent es diu corrent directe. Està limitat per les dades tècniques del díode, algun valor màxim. Si se supera aquest valor, hi ha el perill que el díode es trenqui. Tanmateix, cal assenyalar que la direcció del corrent endavant de la figura coincideix amb el moviment invers dels generalment acceptats.
També podem dir que en la direcció endavant d’encesa, la resistència elèctrica del díode és relativament petita. Quan la reactiveu, aquesta resistència serà moltes vegades més gran, el corrent a través del díode semiconductor no funciona (aquí no es té en compte una lleugera corrent inversa). D’allò anterior, podem concloure que el díode es comporta com una vàlvula mecànica ordinària: girada en una direcció: els fluxos d’aigua, girats a l’altra - el flux s’atura. Per a aquesta propietat, es diu diode vàlvula semiconductora.
Per comprendre detalladament totes les habilitats i propietats d’un díode semiconductor, heu de conèixer-ne Característica volt - ampere. També és bo conèixer els diferents dissenys de díodes i propietats de freqüència, sobre els avantatges i els inconvenients. Això es tractarà al proper article.
Continuació de l'article: Característiques dels díodes, dissenys i funcions de l'aplicació
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: