Напівпровідникові діоди та їх використання Даниленко Альони 11-А. - презентация

1 Напівпровідникові діоди та їх використання Даниленко Альони 11-А

2 План Діод. Види діодів. Вольт-амперна характеристика діода. Напівпровідниковий діод. Випрямні електричні переходи (електронно-дірковий, гетероперехід, контакт метал-напівпровідник). Діод Шотткі. Класифікація напівпровідникових діодів. Використання.

3 Діод електронний прилад з двома електродами, що пропускає електричний струм лише в одному напрямі. Чотири діода і діодний міст

4 Види діодів електровакуумнінапівпровідникові Скляна колба Пластина Нитка

5 Вольт-амперна характеристика діода При цьому звернемо увагу на те, що сила струму в прямому напрямі із збільшенням напруги зростає дуже швидко. У зворотному ж напрямі сила струму дуже мала й майже не змінюється із зростанням напруги. З вольт-амперної характеристики діода витікає, що для нього не застосовний закон Ома.

6 Напівпровідниковий діод – це напівпровідниковий прилад з одним випрямим електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Типовий представник напівпровідникових діодів. На корпусі приладу катод позначається кільцем або крапкою.

7 Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Брау. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Грінліф Віттер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році. Карл Фердинанд Брау

8 Випрямним електричним переходом в напівпровідникових діодах може бути електронно-дірковий перехід, гетероперехід або контакт метал-напівпровідник.

9 Електронно-дірковий перехід (p-n перехід) область контакту напівпровідників p- та n- типу, яка характеризується одностороннім пропусканням електричного струму.

10 Гетероперехід - контакт між двома різними за хімічною будовою матеріалами, зокрема напівпровідниками. Термін вживається на противагу p-n переходу, в якому існує контакт між двома областями одного матеріалу, але з різними домішками, частка яких дуже маленька, тож вони не змінюють зонної структури матеріалу.

11 Структура і властивості контактів метал - напівпровідник залежать від розташування рівнів Ферми (конструкція, основні елементи якої працюють на розтягування-стискання) в тім і іншому шарі і від величини роботи виходу, необхідної для переводу електрона з рівня Ферми у вакуум. Енергетичні діаграми контакту метал – електронний напівпровідник: а) зразки не контактують; б) контакт – електронний напівпровідник n – типу при еφм > еφп; в) контакт метал – напівпровідник n – типу при еφп > еφм.

12 Діод Шотткі (названий на честь німецького фізика Шотткі Вальтера), також відомий, як «діод з гарячими носіями», є напівпровідниковим діодом з низьким значенням падіння прямої напруги, та дуже швидким перемиканням. Діоди Шотткі використовують перехід метал-напівпровідник, як бар'єр Шотткі, (замість p-n переходу як у звичайних діодів). Вольт – амперні характеристики переходу Шотткі (1) і p – n переходу (2)

13 Кому цікаво * У напівпровіднику n -типу електрони беруть участь у тепловому русі й дифундують через межу в напівпровідник р-типу, де їх концентрація є значно меншою. Так само дірки будуть дифундувати з напівпровідника р-типу в напівпровідник n -типу. Це відбувається подібно до того, як атоми розчиненої речовини дифундують із міцного розчину в слабкий під час їхнього зіткнення. Якщо приєднати напівпровідник n-типу до позитивного, а р-типу до негативного полюса джерела, то приконтактна область розширяється. Опір області значно збільшується. Струм через перехідний шар буде дуже малий. Цей напрям струму називають запірним: у цьому напрямі електричний струм практично не проходить через контакт напівпровідників. Утворення запірного шару при контакті напівпровідників р- та n- типів розлянемо на такому малюнку:

14 Класифікація напівпровідникових діодів За методом отримання точковіпланарні біля вістря утворюється мініатюрний р-n перехід півсферичної форми р-n перехід утворюється двома напівпровідниками з різними типами електропровідності

15 За матеріалом: германієві, кремнієві, арсенідо- галієві, фосфідо-індієві. За фізичними процесами тунельні Лавинно- пролітні фотодіоди світлодіоди діоди Ганна

16 Тунельні (діоди Лео Есакі) напівпровідникові елементи електричного кола з нелінійною вольт-амперною характеристикою, на якій існує ділянка з від'ємною диференційною провідністю, наявність якої базується на кванотовомеханічних ефектах. Застосовуються як підсилювачі, генератори тощо.

17 Лавинно-пролітні напівпровідникові діоди, що працюють в режимі лавинного розмноження носіїв заряду при зворотному зміщенні електричного переходу та призначені для генерування надвисокочастотних коливань.

18 Фотодіоди це приймачі оптичного випромінювання, які перетворюють світло, що падає на його фоточутливу область в електричний заряд за рахунок процесів в p-n переході.

19 Світлодіоди напівпровідникові пристрої, що випромінюють некогерентне світло, при пропусканні через них електричного струму (ефект, відомий як електролюмінесценція).

20 Діоди Ганна тип напівпровідникових діодів, що використовується для генерації та перетворення коливань у діапазоні НВЧ (надвисокочастотне випромінювання). На відміну від інших типів діодів, принцип дії діода Ганна заснований не на властивостях p-n переходів, а на власних об'ємних властивостях напівпровідника.

21 За призначенням випрямні імпульсні варикали стабілітрони детекторні Детекторні НВЧ змішувальні призначені для перетворення змінного струму в пульсуючий; мають малу тривалість перехідних процесів в імпульсних режимах роботи; призначені для застосування як елементи з електрично керованою ємністю; працюють в режимі зворотного пробою та використовується як джерело опорної напруги; призначені для детектування сигналу; призначені для детектування надвисокочастотного сигналу; призначені для перетворення високочастотних сигналів у сигнал проміжної частоти.

22 Використання Діоди широко використовуються в електротехніці, електроніці та радіотехніці. Використовуються при демодуляції амплітудно- модульованого радіосигналу, тобто виділення низькочастотної складової з високочастотного сигналу. Також використовуються для вимірювання температури, оскільки падіння напруги на діоді (при прямому включенні) залежить від температури. Інше використання у клавіатурі електронних музичних інструментів. Діоди застосовуються також для захисту різних пристроїв від неправильної полярності включення і т. п.

23