Напівпровідниковий діод

Контакт двох напівпровідників n – і p – типів називають pn – переходом або np – переходом. У результаті контакту між напівпровідниками починається дифузія. Деяка частина електронів переходить до дірки, а деяка частина дірок переходить на бік електронів.

В результаті чого напівпровідники заряджаються: n – позитивно, а p – негативно. Після того, як електричне поле, яке буде виникати в зоні переходу, почне перешкоджати переміщенню електронів і дірок, дифузія припиниться.

При підключенні pn – переходу в прямому напрямку він буде пропускати через себе струм. Якщо ж підключити pn – перехід у зворотному напрямку, то він не буде практично пропускати струм.

На наступному графіку показані вольт- амперні характеристики прямого та зворотного підключення pn – переходу.

Виготовлення напівпровідникового діода
Суцільною лінією намальована вольт- амперна характеристика прямого підключення pn – переходу, а пунктирною – зворотного підключення.
З графіка видно, що pn – перехід стосовно струму несиметричний, так як у прямому напрямку опір переходу набагато менше, ніж у зворотному.

Властивості pn – переходу широко використовуються для випрямлення електричного струму. Для цього на основі pn – переходу виготовляють напівпровідниковий діод.

Зазвичай для виготовлення напівпровідникових діодів використовують германій, кремній, селен і ряд інших речовин. Розглянемо докладніше процес створення pn – переходу, використовуючи германій з полупроводімостью n – типу.

Такий перехід не вдасться отримати шляхом механічного з’єднання двох напівпровідників з різними типами провідності. Це неможливо, тому що при цьому між напівпровідниками виходить занадто великий зазор.

А нам необхідно, щоб товщина pn – переходу повинна бути не більше міжатомних відстаней. Щоб уникнути цього, в одну з поверхонь зразка вплавляють індій.

Для створення напівпровідникового діода напівпровідник з домішкою p – типу, в якому містяться атоми індію, нагрівають до високої температури. Пари домішок n – типу осідають на поверхні кристала. Далі внаслідок дифузії вони впроваджуються в сам кристал.

На поверхні кристала, у якого провідність p – типу, утворюється область з провідністю n – типу. На наступному малюнку схематично показано як це виглядає.

Для того, щоб виключити вплив повітря і світла на кристал, його поміщають в герметичний металевий корпус. На принципових електричних схемах, діод позначають за допомогою наступного спеціального значка.

Напівпровідникові випрямлячі володіють дуже високою надійністю і довгим терміном служби. Основним їх недоліком є те, що вони можуть працювати лише в невеликому інтервалі температур: від -70 до 125 градусів.

Посилання на основну публікацію