Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды используются в современной технике для выпрямления переменного тока. В полупроводниковом диоде используется свойство p-n перехода.

На протяжении половины периода, когда потенциал полупроводника р-типа положителен, ток свободно проходит через p-n переход. В следующую половину периода ток равен нулю.

Полупроводниковые диоды изготавливают из германия, кремния, селена и других веществ путем сплавления полупроводников. Наибольшее распространение получили германиевые и кремниевые диоды.

В полупроводниковом германиевом диоде катодом служит германий, а анодом – индий.

Полупроводниковый диод имеет целый ряд преимуществ перед электронными двухэлектродными лампами (экономия энергии для получения системой тока, миниатюрность, высокая надежность, большой срок службы, не надо дополнительного источника для нити накаливания).

Недостатком полупроводниковых диодов является ограниченный интервал температур, в котором они работают (приблизительно от -70 до +125˚С).

ДОБАВИТЬ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Мостовая схема выпрямления

Получила наибольше распространение на практике.

Достоинством мостовой схемы является то, что ток течет через нагрузку в оба полупериода питающего напряжения.

Транзистор

Транзистор – полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами для включения в электрическую цепь.

(англ. transfer – переносить, resistor – сопротивление)

Транзистор образует три слоя примесных полупроводников, два p-n (или n-p) перехода: эмиттер, база, коллектор.

Средняя, регулирующая силу тока в транзисторе, часть кристалла называется база и имеет очень малую толщину(10 мкм), крайние – эмиттер и коллектор.

В зависимости от чередования n и p-полупроводников различают n-p-n и p-n-p транзисторы.

Стрелка на условном изображении транзистора направлена по току основных носителей заряда между эмиттером и базой.

Если транзистор не включен в электрическую цепь, то на p-n-переходах образуются запирающие слои.

При включении n-p-n транзистора в цепь, на n-p-переход эмиттер-база подается небольшое прямое напряжение U_Б, а на p-n-переход база-коллектор обратное напряжение U_К.

При прямом включении напряжения U_БЭ свободные электроны из эмиттера диффундируют в базу и благодаря ее малой толщине почти все достигают коллекторного перехода (I_Б << I_Э)

Под действием положительного потенциала источника U_КЭ электроны притягиваются к коллектору, так что через сопротивление нагрузки R_Н протекает ток I_К ≈ I_Э.

Сила тока I_К, протекающего через коллектор (и соответственно через сопротивление нагрузки) значительно превышает силу тока I_Б через базу.

Сила тока, ответвляющегося в цепь базы из эмиттера, очень мала, так как площадь сечения базы в горизонтальной плоскости во много раз меньше сечения в вертикальной плоскости.

Небольшая сила тока через базу вызывает значительную силу тока в нагрузке, поэтому транзистор можно использовать для усиления электрических сигналов.

Напряжение на сопротивлении нагрузки R_Н значительно превышает напряжение между базой и эмиттером:

U_Н = I_КR_Н >> U_Б

Сила тока в коллекторе практически равна силе тока в эмиттере и изменяется вместе с током эмиттера.

Сопротивление резистора R_Н мало влияет на ток в коллекторе, и это сопротивление можно сделать достаточно большим.

Управляя током эмиттера с помощью источника переменного напряжения, включенного в цепь базы, получим синхронное изменение напряжения на резисторе R.

При большом сопротивлении резистора изменение напряжения на нем может в десятки раз превышать изменение напряжения сигнала в цепи эмиттера. Это означает усиление по напряжению.

Поэтому на нагрузке R можно получить электрические сигналы, мощность которых во много раз превосходит мощность входного сигнала.

Отношение изменения тока в цепи коллектора к изменению тока в цепи базы при прочих равных условиях величина постоянная, называемая интегральным коэффициентом передачи базового тока

β =

Изменяя ток в цепи базы, возможно получить изменения в токе цепи коллектора.

Обычные биполярные транзисторы изготавливают по сплавной технологии, что и полупроводниковые диоды.

Кроме биполярных широко используются так называемые полевые транзисторы, управление током в которых производится не управляющим током базы, а электрическим полем.

Недостатки транзисторов те же, что и полупроводниковых диодов. Они чувствительны к повышению температуры, электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям.

Дата добавления: 2015-11-14