Полупроводниковыми или электропреобразовательными называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников. K полупроводникам относятся элементы четвертой группы таблицы Менделеева, имеющих кристаллическую структуру. Наиболее распространенными являются германий, кремний, селен. K полупроводникам также относятся окислы металлов - оксиды, соединения с серой - сульфиды, соединения с селеном – селениды.

Собственный полупроводник - это беспримесный полупроводник. Процесс возникновения свободных электронов и дырок называется генерацией носителей заряда. B полупроводнике возможен процесс, обратный процессу генерации - рекомбинация. При рекомбинации происходит уничтожение пары зарядов электрон-дырка. Концентрация носителей заряда, а следовательно, и электропроводность в полупроводнике возрастает с увеличением температуры. При температуре концентрация носителей заряда для чистого Ge равна см -3, для Si – см -3. Этот полупроводник обладает собственной проводимостью, которая складывается из электронов и дырок в равных количествах

Электронным (n-типа) называется примесный полупроводник, валентность атомов примеси которого выше валентности атомов чистого полупроводника. Например, германий с примесью мышьяка. Проводимость такого типа называется электронной или n- типа (от negative - отрицательный). Примесь, дающая избыток электронов называется донорной (дающей). Электроны - основные носители зарядов, а дырки - неосновные.

Дырочным (p – типа) называется примесный полупроводник, валентность атомов примеси которого меньше валентности атомов чистого полупроводника. Например, германий с примесью индия. Проводимость такого полупроводника будет определяться дырками и называется дырочной или р-типа (от positive – положительный). Примесь, дающая избыток дырок, называется акцепторной (принимающей). Дырки - основные носители зарядов, а электроны - неосновные.

1. Случай отсутствия напряжения Область, в которой образуется двойной электрический слой и электрическое поле называется электронно-дырочным n-p - переходом. Основные носители заряда, перемещаясь через n-p – переход, создают ток диффузии. Движение неосновных носителей заряда создает ток проводимости. B состоянии равновесия эти токи равны по величине и противоположны по направлению. Тогда результирующий ток через переход равен нулю.

2. Случай прямого напряжения Переход основных носителей заряда будет преобладать над переходом неосновных носителей заряда. Через переход пойдет прямой ток. Этот ток велик, т. к. определяется основными носителями заряда. Такой полярности напряжение называется прямым. При прямом напряжении внешнее поле ослабляет поле n-p – перехода.

3. Случай обратного напряжения. Через n-p – переход переходят только неосновные носители заряда: дырки из n – полупроводника и электроны из р – полупроводника. Они и создают во внешней цепи ток, противоположный прямому току – обратный ток Он примерно в тысячу раз меньше прямого тока, т. к. определяется неосновными носителями зарядов.

При увеличении U np электрическое поле n-p – перехода ослабляется, увеличиваются потоки основных носителей заряда, а следовательно, увеличивается и прямой ток. Дальнейшее увеличение U обр увеличивает ток незначительно, т.к. он определяется потоками неосновных носителей заряда. При увеличении обратного напряжения потоки основных носителей заряда уменьшаются, обратный ток увеличивается. Основное свойство диодов: т. к. диоды хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо в обратном, то они обладают свойством односторонней проводимости, являются электрическими вентилями и используются в схемах выпрямителей переменного тока.

Устройство плоскостного диода Устройство точечного диода Обозначение полупроводниковых диодов на схемах

Этот диод устроен так, что повышение обратного напряжения (приложенного к n-p – переходу) выше некоторого предела приводит к пробою диода - быстрому возрастанию обратного тока I обр при постоянном значении обратного напряжения U обр. Если ток через диод превысит I maх, то это приведет его к перегреву и разрушению. Рабочим участком характеристики является участок от I min до I maх, который используется для стабилизации напряжения. Опорные диоды используются для стабилизации напряжения и создают опорное (эталонное) напряжение. Поэтому они называются кремниевыми стабилитронами.