Краткие теоретические сведения

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Полупроводниковые выпрямительные диоды

Отчет по лабораторной работе № 1

по дисциплине «Электроника»

ИНМВ. 600001. 000

Студенты гр.40А

В. А. Деринг

Ю. В. Прохоренко

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

Е. Ю. Салита

Омск 2012

Цель работы:ознакомиться с устройством, принципом действия и конструктивным исполнением полупроводникового диода; изучить его свойства, статические характеристики и параметры; овладеть методикой их расчета.

Краткие теоретические сведения

Полупроводниковым диодом называют прибор, представляющий собой двухслойную монокристаллическую структуру с одним p-n-переходом и двумя выводами. Такой диод имеет одностороннюю проводимость, которая обеспечивается особыми свойствами электронно-дырочного перехода, кратко называемого p-n-переходом.

Для изготовления диодов применяются германий и кремний (арсенид, фосфид галлия и др.). Для снижения удельного сопротивления диодов применяется легирование.

При соприкосновении двух полупроводников с различными типами электропроводности происходит образование p-n-перехода (рис. 1), а именно в их пограничном слое происходит рекомбинация электронов и дырок. В результате образуется слой обладающий высоким электрическим сопротивлением, – запирающий слой (рис. 1, а). Толщина запирающего слоя l обычно не превышает нескольких микрометров.

Рис. 1. Схема образования p-n перехода

Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер) ∆φ_к (рис. 1, б). Однако происходит снижение ∆φ_к, следовательно часть основных носителей преодолеет барьер. Появляется диффузионный ток I_диф, который направлен навстречу дрейфовому I_др, т. е. возникает динамическое равновесие, при котором I_др = I_диф.

Если внешнее напряжение, создающее в запирающем слое электрическое поле напряженностью Е_вн, и совпадающее по направлению с полем неподвижных ионов напряженностью Е_зап (рис. 2, а), то в этом случае ток называется обратным, а p-n-переход – закрытым.

Рис. 2. Схема электронно-дырочного перехода во внешнем

электрическом поле

При противоположной полярности источника напряжения (рис. 2, б) возникает прямой ток, переход при этом является открытым.

Основной характеристикой диода является ВАХ, выражающая зависимость тока и напряжения (рис. 3).

Рис. 3. Условное графическое и позиционное обозначения (а) и ВАХ (б)