» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Март, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №3 (36) 2020

Автор: Стоцкий Кирилл Степанович, Магистрант 2 курс
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Физические основы работы диодов

УДК 621.382.2

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ДИОДОВ

Стоцкий Кирилл Степанович

Фазылов Ильшат Занфирович

студенты 2 курса магистратуры

кафедра электромеханики факультет авионики, энергетики и инфокоммуникаций

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет, г. Уфа

Стоцкая Диана Рашитовна

студент 3 курса бакалавриата

кафедра экологии и природопользования, биологический факультет
Башкирский Государственный Университет, г. Уфа

научный руководитель: Максудов Денис Вилевич

доцент кафедры электромеханики

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет, г. Уфа

Аннотация. В данной статье описываются физические основы работы диодов.

Ключевые слова: диод, p – nпереход, электротехника.

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами. Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод (Рисунок 1).

Рисунок 1. Полупроводниковый электрический диод

Основой полупроводникового диода является p-n-переход, образующийся в пластине монокристаллического кремния между двумя слоями, обладающими различной электропроводностью (один элек­тронный, другой дырочный). Образование p-n-перехода обусловлено различной степенью концентрации электронов (дырок). Так как кон­центрация электронов в п - слое намного превышает концентрацию электронов в p-слое, появится диффузионный электронный ток, обу­словленный движением электронов в p-слой. По той же причине дыр­ки из p-области будут диффундировать в n-слой, обусловливая воз­никновение дырочного диффузионного тока. Такое перемещение за­рядов создает отрицательный объемный заряд, препятствующий дальнейшей диффузии электронов в р‑ слой, и объемный положи­тельный заряд, который будет препятствовать дальнейшему накопле­нию дырок в п- слое. Возникновение таких противоположных по знаку зарядов на границе слоев равносильно возникновению электри­ческого поля, препятствующего переходу основных носителей заря­дов через границу р- и п- слоев. Область, которую занимают возник­шие объемные заряды,обедненную основными носителями и имеющую при этом большое сопротивление, называют запирающим слоем.

Если к p-n-переходу приложено обратное напряжение U(рисунок2, б), то потенциальный барьер возрастает на приложенное на­пряжение U.Увеличивается ширина объемного заряда, и сопротив­ление p-n-перехода возрастает до больших значений. Ток через p-n-переход обуславливается только неосновными носителями заря­да, которые переносятся электрическим полем объемного заряда, и по­этому он незначителен.

Рисунок 2. Изменение потенциального барьера на p-n-переходе
при положении напряжения: а - прямого; б – обратного

Список литературы:

1. Ровдо А.А.Полупроводниковые диоды и схемы с диодами; Москва, 2011. – 254 с;
2. Полупроводниковые диоды. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://book.ggpek.by/promel/teor/1-2-poluprovodnikovye-diody (дата обращения: 10.03.2020);
3. Полупроводниковые диоды: виды и характеристики [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://emkelektron.webnode.com/news/poluprovodnikovyje-diody-razvjernutaja-ljektsija-/ (дата обращения: 10.03.2020).

Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: