В різних середовищах носіями електричного струму є заряджені частинки.
р ух електронів по провіднику; р ух електрозарядів по провіднику; в порядковани рух електричних зарядів по провіднику.
Якщо в провіднику немає електричного поля, то електрони рухаються хаотично, аналогічно тому, як рухаються молекули газів або рідин. У кожний момент часу швидкості різних електронів відрізняються по модулях і за напрямками. Якщо ж у провіднику створено електричне поле, то електрони, зберігаючи своє хаотичний рух, починають зміщуватися у бік позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і упорядкований їх перенесення - дрейф.
Одночасно з поширенням електричного поля всі електрони починають рухатися в одному напрямку по всій довжині провідника. Так, наприклад, при замиканні ланцюга електричної лампи в впорядкований рух приходять і електрони, наявні в спіралі лампи.
Електричний струм у напівпровідниках Напівпровідники – це речовини, в яких електропровідність займає проміжне місце між провідниками і діелектриками. До напівпровідників належать кремній, селен, хімічні з’єднання елементів ІІІ групи з елементами V групи. Питомий опір напівпровідників знаходиться в межах від 10 4 до 10 -5 Ом ·м.
Питомий опір за нормальних умов дещо більший ніж у провідників. Питомий опір зменшується при зростанні температури. Питомий опір зменшується при зростанні освітленості. Невеликий вміст домішок значно збільшує провідність.
В результаті відриву електронів від атома виникають вільні електрони. Вакантне місце (позитивно заряджений іон) для електрона утворює так звану дірку. Дірці відповідає надлишковий позитивний заряд порівняно з сусідніми неіонізованими атомами, тому рух дірки рівнозначний рухові позитивного заряду. Концентрація дірок і електронів однакова.
Власна провідність напівпровідників мала. Незначна кількість домішок у провідниках значно підвищує провідність їх. Домішки зумовлюють додаткову ( домішкову ) провідність. Домішкова провідність буває донорною і акцепторною. Домішки, які віддають електрони називаються донорами, а напівпровідники з електронною провідністю – електронними напівпровідниками (n – типу).
Якщо домішки мають валентність меншу, ніж основний напівпровідник, їх називають акцепторами, а напівпровідник – дірковим напівпровідником (р – типу). При контакті двох напівпровідників n – типу і р – типу на їх межі внаслідок дифузії і рекомбінації електронів і дірок виникає тонкий шар, збіднений носіями струму, який має підвищений опір (р – n – перехід).
Донорні Акцепторні P - типу N - типу
Опір у більшості напівпровідників значно чутливіший до змін температури, ніж металів. Опір металів з підвищенням температури зростає приблизно лінійно, опір напівпровідників – різко зменшується.
Зв ’ язок двох сусідніх атомів обумовлений парою валентних електронів, які утворюють парно-електронний зв ’ язок. При підвищенні температури відбувається розривання деяких валентних зв ’ язків і частина електронів стають електронами провідності Будь-яке розривання валентного зв ’ язку спричиняє появу вакантного місця,де відсутній зв ’ язок. Такі місця дістали назву “ дірок ”.
Домішками є елементи п ’ ятої групи періодичної системи. Ці домішки збільшують концентрацію електронів провідності. Донорні домішки У напівпровіднику створена електронна домішкова провідність n- типу.
Зазвичай домішками є тривалентні елементи періодичної системи. Для утворення ковалентного зв ’ язку домішковий атом “ позичає ” електрон у атома напівпровідника. Акцепторні домішки Домішки, які захоплюють електрони від сусідніх атомів і викликають появу дірок, називаються акцепторними. А напіпровідники з такими домішками – напівпровідниками р-типу.
Електричний струм у вакуумі Вакуум – це стан розрідженого газу, молекули якого ударяються одна об одну рідше, ніж із стінками посудини, в якій вони знаходяться. Носіями електричного струму у вакуумі будуть електрони, які вилітають з поверхні електрода внаслідок термоелектронної емісії.
Термоелектронна емісія – явище випромінювання електронів металами під час їх нагрівання до високої температури. Електрони вилітають з металу, якщо його енергія достатня, щоб виконати певну роботу – роботу виходу – проти сил, що перешкоджають його вильоту. Електрон зможе вилетіти, якщо його кінетична енергія буде більша за роботу виходу. Явище термоелектричної емісії використовують у таких електронних приладах, як діоди, тріоди, титроди, пентоди, електронно – променеві трубки.
Електрон зможе вилетіти, якщо його кінетична енергія буде більша за роботу виходу : m – маса електрона, V – його швидкість.
Явище термоелектричної емісії використовують у таких електронних приладах, як діоди, тріоди, титроди, пентоди, електронно – променеві трубки.
Діод — електронний прилад з двома електродами, що пропускає електричний струм лише в одному напрямі. Чотири діода і діодний міст Пропускний та запірний режими роботи
Назву « діод » запропонував у 1919 році Вільям Генрі Еклз, утворивши її від грецької частки ді -, яка означає два та грец. ὅδος — шлях.
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
Скляна колба Пластина Нитка
Залежність анодного струму від анодної напруги називають вольт – амперною характеристикою (ВАХ) При деякому значенні напруги, що залежить від температури катода, струм досягає максимального значення і далі не змінюється, всі електрони досягають анода. Це значення сили струму називають струмом насичення І н. Щоб збільшити струм, потрібно збільшити температуру Т катода. Діод пропускає струм тільки в одному напрямі, коли анод з ’ єднано з позитивним полюсом джерела. Цю властивість діода використовують для випрямлення змінного струму.
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.
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.
Ц е напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник. Напівпровідниковий діод
За методом отримання переходу бувають : Точкові Планарні діод Шотткі Класифікацію напівпровідникових діодів проводять за наступними ознаками :
У яких використовується пластинка германію або кремнію з електропровідністю n- типу, завтовшки 0,1…0,6 мм і площею 0,5...1,5 мм²; з пластинкою стикається загострений провідник з нанесеною на вістря домішкою. При цьому з вістря в основний напівпровідник дифундують домішки, які створюють область з іншим типом електропровідності. Таким чином, біля вістря утворюється мініатюрний р - n перехід півсферичної форми. Точкові
У яких р - n перехід утворюється двома напівпровідниками з різними типами електропровідності, причому площа переходу у різних типів діодів лежить в межах від сотих долей квадратного міліметра до декількох десятків квадратних сантиметрів ( силові діоди ). Площинні діоди виготовляються методами сплавлення ( вплавлення ) або дифузії
(названий на честь імені 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.
Германієві Кремнієві Арсенідо-галієві За матеріалом напівпровідникові діоди бувають : Монокристали арсеніду галію Герман і й Кремній
Тунельні Лавинно-пролітні Фотодіоди Світлодіоди Діоди Ганна
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 Лео Есакі
напівпровідникові діоди, що працюють в режимі лавинного розмноження носіїв заряду при зворотному зміщенні електричного переходу та призначені для генерування надвисокочастотних коливань.
це приймачі оптичного випромінювання, які перетворюють світло, що падає на його фоточутливу область в електричний заряд за рахунок процесів в p-n переході. Його можна класифікувати як напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність його вольт- амперної характеристики від освітленості.
напівпровідникові пристрої, що випромінюють некогерентне світло, при пропусканні через них електричного струму ( ефект, відомий як електролюмінесценція ). Випромінюване світло традиційних світлодіодів лежить у вузькій ділянці спектру, а його колір залежить від хімічного складу використаного у світлодіоді напівпровідника.
тип напівпровідникових діодів, що використовується для генерації та перетворення коливань у діапазоні НВЧ. На відміну від інших типів діодів, принцип дії діода Ганна заснований не на властивостях p-n переходів, а на власних об'ємних властивостях напівпровідника.
Випрямні Імпульсні Варикапи Стабілітрони Детекторні Параметричні Змішувальні За призначенням напівпровідникові діоди поділяють на
випрямні напівпровідникові діоди, призначені для перетворення змінного струму в пульсуючий імпульсні — напівпровідникові діоди, що мають малу тривалість перехідних процесів в імпульсних режимах роботи
Напівпровідникові діоди, ємність яких керується зворотною напругою, і які призначені для застосування як елементи з електрично керованою ємністю. Варикапи ( діод Джона Джеумма )
напівпровідникові діоди, що працюють в режимі зворотного пробою та використовується як джерело опорної напруги ;
Детекторні - напівпровідникові діоди, призначені для детектування сигналу ; параметричні — варикапи, що призначені для застосування в діапазоні надвисоких частот у параметричних підсилювачах, змішувальні — напівпровідникові діоди, призначені для перетворення високочастотних сигналів у сигнал проміжної частоти.
Діод. Електронна лампа, яка складається з відкачаного до високого вакууму скляного або металевого балона, в якому є два електроди (катод і анод) (Рис. 38). Катод ( підігрітий електрод ) виготовляють з тугоплавкого металу. Катод підігрівають до 2000 – 2500 К.
Тріод. Щоб керувати силою струму в електронній лампі, в неї вводять третій додатковий електрод, який називають сіткою. На сітку подають змінний потенціал, який керує рухом електронів від катода до анода.
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.
У 1873 Фредерік Ґутрай відкрив принцип функціонування вакуумного діода. Підносячи розжарений метал до додатно зарядженого електроскопа, і не торкаючись його, він зміг розрядити електроскоп, а з від'ємно зарядженим електроскопом такого не траплялося.
Це відкриття незалежно повторив Томас Едісон у 1880 році. У часи цього відкриття було незрозуміло, як можна використати цей ефект, але Едісон на всякий випадок запатентував винайдений пристрій.
Через 20 років, Джон Амброуз Флемінг збагнув, що ефект односторонньої провідності можна використати в радіо. Він запатентував свій винахід у 1904 році — в Британії, а в 1905 році — в США.
Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році. Карл Браун Ґрінліф Віттіер Пікард
Діоди виготовляють з кремнію, германію, селену та інших напівпровідників. Розглянемо германієвий діод з n- електропровідністю. При високій температурі в нього вплавляють індій, внаслідок чого утворюється ділянка з р- електропровідністю. На межі цих ділянок утворюється p-n перехід.
Презентацію підготувала учениця 11 класу Солод Владислава
Slide-Share