Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik

HALBLEITERDIODE - Halbleitervorrichtung mit zwei Elektroden mit Einwegleitfähigkeit. Die Halbleiterdioden umfassen eine umfangreiche Gruppe von Vorrichtungen mit einem pn-übergang, einem Metall-Halbleiter-Kontakt usw. Die am häufigsten verwendeten sind Halbleiterdioden mit elektrischer Umwandlung. Dienen zur Umwandlung und Erzeugung von elektrischen Schwingungen. Eines der wichtigsten modernen elektronischen Geräte.Das Funktionsprinzip einer Halbleiterdiode: Das Funktionsprinzip einer Halbleiterdiode beruht auf den Eigenschaften des Elektron-Loch-Übergangs, insbesondere der starken Asymmetrie der Strom-Spannungs-Kennlinie in Bezug auf Null. Somit werden direkte und umgekehrte Einschlüsse unterschieden. In direkter Verbindung hat die Diode einen niedrigen elektrischen Wiestand und leitet elektrischen Strom gut. Im umgekehrten Fall, wenn die Spannung kleiner als die Durchbruchsspannung ist, ist der Widerstand sehr groß und der Strom ist blockiert.Eigenschaften:

2. Halbleiterdioden, direkte und reverse Verbindung, wah:

Vorwärts- und Rückwärtseinschluss:

Mit direkter stromversorgung Eine externe pn-Übergangsspannung in der Verbindung erzeugt ein Feld, das in der Richtung zu dem internen Diffusionsfeld entgegengesetzt ist. Die Stärke des resultierenden Feldes fällt, was mit einer Verengung der Sperrschicht einhergeht. Als Ergebnis erhält eine große Anzahl von Hauptladungsträgern die Möglichkeit, in das benachbarte Gebiet zu diffundieren (der Driftstrom ändert sich nicht, da er von der Anzahl der Minoritätsladungstr hr nicht, dar benzbarte ändert sr nicht Durch den Übergang fließt der resultierende Strom, der hauptsächlich durch die Diffusionskomponente bestimmt wird. Der Diffusionsstrom hängt von der Höhe der Potentialbarriere ab und nimmt mit zunehmender Abnahme exponentiell zu.

Die erhöhte Diffusion von Ladungsträgern dur den Übergang führt zu einer Zünahme der Konzentration von Löchern in der n-Typ-Region und von Elektronen in der p-Typ-Region. Eine solche zunahme der Konzentration von Minoritätsladungsträgern aufgrund des Einflusses einer externen Spannung, die andenbergberg angelegt wird, wird als Injektion von Minoritätsträgern bezeichnet. Nichtgleichgewichts-Minoritätsträger diffundieren tief in den Halbleiter und verletzen dessen Elektroneutralität. Der neutrale Zustand des Halbleiters wird durch die Ankunft von Ladungsträgern von einer externen Quelle wiederhergestellt. Dies ist die Ursache für den Strom im externen Stromkreis, der direkt genannt wird.

Beim Einschalten der PN-Verbindung in die entgegengesetzte RichtungDie externe Sperrspannung erzeugt ein elektrisches Feld, das in der Richtung mit der Diffusion übereinstimmt, was zu einer Erhöhung der Potentialbarriere und einer Zünahme der Breite der Sperrschicht führt. All dies reduziert die Diffusionsströme der Hauptträger. Bei nichtbasischen Ladungsträgern bleibt das Feld im p-n-übergang weiterhin beschleunigt, und daher ändert sich der Driftstrom nicht.

Somit wird der resultierende Strom, der hauptsächlich durch den Driftstrom von Minoritätsträgern bestimmt wird, durch die Verbindung fließen. Da die anzahl der treibenden Je größer die Konzentration der Verunreinigungen von Donatoren und Akzeptoren ist, desto niedriger ist der Sättigungsstrom und mit zunehmender Temperatur steigt der Sättigungsstrom exponentiell an.

Das Diagramm zeigt die Strom - Spannungs - Kennlinie für das direkte und umgekehrte Einschalten der Diode. Sie sagen auch, direkter und umgekehrter Zweig der Strom-Spannungs-Charakteristik. Der gerade Zweig (Ipr und Upr) zeigt die Eigenschaften der Diode an, wenn sie direkt eingeschaltet wird (dh wenn der Anode ein Plus zugeführt wird). Der Rückwärtszweig (Ibr und Ubr) zeigt die Eigenschaften der Diode an, wenn sie wieder eingeschaltet wird (dh wenn ein Minus an die Anode angelegt wird).

Die dicke blaue Linie ist eine Eigenschaft einer Germanium Diode (Ge) and die schwarze dünne Linie ist eine Charakteristik einer Silizium (Si) -Diode. Die Abbildung gibt nicht die Einheiten für die Strom-und Spannungsachsen an der diese vom spezifischen Typ der Diode abhängen.

Zunächst definieren wir wie bei jedem flachen Koordinatensystem die vier Koordinatenwinkel (Quadranten). Ich möchte Sie daran erinnern, dass der erste Quadrant ist, der sich oben rechts befindet (dh wo wir die Buchstaben Ge und Si haben). Als nächstes werden die Quadranten gegen den Uhrzeigersinn gezählt.

Der zweite und der vierte Quadrant sind also leer. Dies liegt daran, dass wir die Diode nur auf zwei Arten einschalten können - in der Vorwärts- oder in der Gegenrichtung. Ein Situation ist unmöglich, wenn beispielsweise einGenauer ist es möglich, aber dann wird es ein Kurzschluss sein. Es bleibt nur zwei Fälle zu berücksichtigen -direkte diodeundreverse-diode.

Der Live-Zeitplan wird im ersten Quadranten gezeichnet. Dies zeigt, dass der Strom umso größer ist, je höher die spannung ist. Und bis zu einem gewissen punkt steigt die spannung schneller als der strom. Aber dann tritt ein Bruch auf, und die Spannung ändert sich fast nicht, und der Strom beginnt zu wachsen. Bei den meisten Dioden tritt dieser Bruch im Bereich von 0,5 ... 1 V auf. Es ist diese Spannung, die, wie sie sagen, auf die Diode "fällt". Diese 0,5 ... 1 V sind der Spannungsabfall an der Diode. Ein langsames Stromwachstum auf eine Spannung von 0,5 ... 1 V bedeutet, dass in diesem Bereich der Strom durch die Diode selbst in Vorwärtsrichtung praktisch nicht fließt.

Das umgekehrte Einschlussdiagramm wird im dritten Quadranten gezeichnet. Daraus kann man ersehen, dass sich die Strömung in einem bedeutenden Gebiet kaum verändert und dann wie eine Lawine zunimmt. Wenn Sie die Spannung erhöhen, zum Beispiel auf mehrere hundert Volt, dann "durchbohrt" diese hohe Spannung die Diode, und der Strom durch die Diode fließt. Hier ist nur "Durchbruch" ein irreversibler Prozess (für Dioden). Das heißt, solch ein "Durchschlag" wirth düeinam Dürbrennen der Düde führen und sie wird entweder aufhören, Strom in irgendeiner Richtung zu leiten oder umgekehrt - wird Strom in ortress Richtungen durchlassen.

Die Eigenschaften bestimmter Dioden zeigen immert die Maximale Sperrspannung an - dh die Spannung, die die Diode ohne "Durchbruch" aushalten kann, wenn sie in die entgegengesetzte Richtung eingeschaltet wird. Dies muss bei der Entwicklung von Geräten mit Dioden berücksichtigt werden.

Vergleichn Dies liegt an der Tatsache, dass Silizium breiter ist als die Breit des verbotenen von dem Valenzband zum Leitungsband übertragen können, müssen sie eine große zusätzliche Energie übertragen.

Halbleitereigenschaft pn Typ, elektrischen Strom in einer Richtung zu leiten und nicht in die entgegengesetzte Richtung zu leiten, hat Anwendung in gefunden elektronisches Gerät "Diode" genannt.

Fig. 1 zeigt die direkte Verbindung der Diode, in der die Diode elektrischen Strom leitet, und in Fig. 2 die umgekehrte Verbindung der Diode, in der die Diode keinen elektrischen Strom leitet. Dies ist das Verhalten der Diode, die an den Gleichstromkreis angeschlossen ist. Die Ströme und ihre entsprechenden Spannungen werden als Gleichstrom bezeichnet (wenn die Diode in Durchlassnüt eingeschaltet ist) und die entsprechende Spannung ist direkter Stress. Beim Rückwärtsschalten werden Ströme und Spannungen jeweils als Sperrstrom und Sperrspannung bezeichnet.

Die Volt-Ampere-Charakteristik im Diagramm sieht wie in der Abbildung aus. Da Dioden in verschiedenen Bereichen von Funk und Elektronik verwendet werden, sind die Hauptparameter der Dioden der Vorwärtsstrom Ip und die entsprechende Vorwärtsspannung Ubr, die zulässige Sperrspannung ubr and der untredendedede
Der Hauptzweck der Dioden besteht darin, AC in DC umzuwandeln. Betrachten Sie zum Beispiel, wie man Gleichstrom von einem Wechselstrom erhält, um einen Radioempfänger anzutreiben.


Ein Abspanntransformator (siehe Bild) wandelt die Wechselspannung 220V des Lichtnetzes in eine niedrige 6V-Wechselspannung um (Grafik 1). Da die Diode nur in einer Richtung Stromüberträgt, erhalten wir nach der Diode eine pulsierende Spannung mit nur positiven Halbwellen (Grafik 2).
Um zu bekommen konstante Spannung Es ist notwendig, den Kondensator am Ausgang des Gleichrichters einzuschalten.

Beim Durchlaufen der Positiven Halbwellen-AC-Diode wird der Kondensator geladen, zum Zeitpunkt des negativen Halbwellen-Wechselstroms liegt am Diodenausgang keine Spannung an (Punkt A), da jedoch der Kondensator geladen, to get a real-life, have a real-life, have a real-life, have a real-time, have a real-life, have a real-life, have a lot of people, as well as some people, as well as in a way to get a lot of people, as well as in a way to get a lot of people, as well as in a way to make a lot of people, as well as in a way to get a lot of people. Der Kondensator wirth Allmählich zür Last entladen, in the nächsten positiven Halbperiode wirth der Vorgang wiederholt, und der Grain der Spannung am Ausgang des Gleichrichters (Punkt A) sieht wie in der Figur gezeigt aus.
Wir sehen, dass am Ausgang des Gleichrichters kein ideal spannung, sondern eine konstante Spannung mit kleinen Wellen vorhanden ist. Die Pulsation ist umso kleiner, je größer die Kapazität des Kondensators ist. Üblicherweise werden Elektrolytkondensatoren mit großer Kapazität (von 1000 Mikrofarad und mehr) in Gleichrichtern verwendet. Noch sanftere Pulsationen können auftreten, wenn Sie ein U-förmiges Filter (worüber wir im Thema "Induktivität" gesprochen haben) bestehend aus 2 Kondensatoren C1 und C2 and der Induktivität L1 ansetzen.


Eine weitere wichtige Anwendung von Dioden ist die Signaldetektion. Als wir das Thema "Oszillationsschaltung" untersuchten, sagten sie, dass ein Hochfrequenzsignal einer Funkstation Nur hochfrequente Signale werden gut in der Luft verteilt.Hochfrequenzsignale von Radiosendern werden durch Signale mit niedriger (LF) (Ton-) Frequenz moduliert. Betrachten Sie ein in der Amplitude moduliertes Signal. Ein solches Signal wird "Amplitude - Modulated" - AM genannt.

Die Höhe (Trägerfrequenz) variiert in der Amplitude mit einem Niederfrequenzsignal (Hüllkurve). Im Gegensatz zum NF-Signal ändert sich die Frequenz des HF-Signals nicht mit der Zeit.
In dem Detektor werden nod der Diode die Signal mit niedriger und hoher Frequenz getrennt.


Das nahezu störungsfreie HF-Signal dürklüuft den Kondensator C1 zur Erde und das LF-Tonsignal gelangt zum NF-Verstärker, woos verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt wird. Für den normalen Betrieb der Diode am Detektorausgang muss Last enthalten sein. In unserem Fall ist dieser Widerstand Rn.

Der Zweck der Dioden ist nicht nur die Gleichrichtung von Wechselstrom und die Erkennung von Signalen. Es gibt zum Beispiel Dioden wie Spannungsregler. Stabilisierungsdioden werden "Zener-Dioden" genannt. Das Funktionsprinzip solcher Dioden beruht auf dem Durchbruch des p - n - Übergangs beim Anlegen an die Sperrdiode (wenn die Diode nicht leitet) elektrischer Strom) Spannung.

Bei einer bestimmten Spannung (Upr) dachbricht der p - n - Übergang, der Rückstrom steigt stark an und die die Spannung an der Diode bleibt unverändert (siehe Grafik). Der Schaltkreis der Zener-Diode ist in der Figur gezeigt.

Der Begrenzungswidertand Ross ist in der Schaltung enthalten, Um einen Spannungsabfall Ur zu erzeugen, der der der ile der der Arensgüntürüüü der der der Einhängen Uin und der Ausgangsspannung Uout ist: Ur = Uout - Uout. Offensichtlich kann der Spannungsstabilisator an der Zener Diode der Lichnen mehr Leistung geben, so dass die Stabilisatornn als Wenn die Spannung von der Zener-Diode entfernt wird, werden die Eigenschaften ihres p-n-Übergangs wiederhergestellt.
Nachschlagewärke für Zener-Dioden geben den Dürbürchsstrom des pnn

Licht emittierende Dioden, die bei Durchgang durch einen kleinen Gleichstrom Lichtwellen (von Infrarotstrahlung zu Violett) emittieren, gehören ebenfalls zu der umfangreichen Klasse von Dioden.

LEDs werden hauptsächlich als wirtschaftliche Indikatoren in verschiedenen Haushalts- und Industriegeräten sowie in Fernbedienungen (Infrarot) für verschiedene elektronische Geräte (Fernseher, Stereoanlagen usw.) verwendet.
Wir wissen also, dass die Verwendung von Dioden in elektronischen Geräten sehr vielfältig ist, es ist die Gleichrichtung von Wechselstrom, die Erkennung von Signalen, Spannungsstabilisierung, Lichtindikatoren und so weiter. Die Abbildung zeigt die gebräuchlichsten Arten von Dioden.

Richtung des elektrischen Flusses. Diode

"Ein schönes Merkmal einer großen Anzahl von Standards ist, dass es eine große Auswahl gibt."

Andrew Tanenbaum, Professor für Informatik

Als benjamin franlin Wachs und nicht umgekehrt. Dank Franklin wird gesagt, dass elektronen habennegativ Ladung, und diese; Ladung bewegt sich in der tat in die entgegengesetzte Richtung zu der von Franklin angezeigt. Daher haben die Objekte, die er als "negativ" (mangelnde Ladung) bezeichnet, tatsächlich einen Überschuss an Elektronen.

Zu der Zeit, als die wahre Richtung des Elektronenflusses entdeckt wurde, waren die überschüssige "Ladung richtig wäre Elektron ist" positiv "geladen. Im Großen und Ganzen sind die Begriffe "positiv" und "negativ" menschliche Erfindungen und haben als solche keine absolute Bedeutung außerhalb der konventionellen Sprache wissenschaftlicher Beschreibungen. Mit der gleichen Leichtigkeit könnte Franklin die überschüssige Ladung "schwarz" nänen, und sein Fehler - "weiß", in diesem Fall, würden

Da wir das Wort "positiv" mit "Exzess" und das Wort "negativ" mit "Nachteil" assoziieren, scheint uns die Standardization of elektrischen Ladung das Gegenteil zu sein. Aus diesem Grund haben viele Ingenieure beschlossen, das alte Konzept der Elektrizität beizubehalten, wobei "positiv" eine überladung bedeutet und dementsprechend die Bewegungsrichtung der Ladungen (Strom) anzeigt. Diese bezeichnung ist bekannt alskonventionelles flow-label :

Andere Ingenieure haben die tatsächliche Bewegungsrichtung der Elektronen in der Schaltung gewählt, um den Ladungsfluß anzuzeigen. Diese bezeichnung ist bekannt alselektronenflussetikett :


Die allgemein akzeptierte Flussbezeichnung zeigt uns die Bewagun einer Ladung nach den Vorzeichen + und - (technisch falsch). Es macht Sinn, diese Notation zu verwenden, aber die Bewegungsrichtung des Ladungsflusses entspricht hier nicht der Realität.Die Bezeichnung des Elektronenflusses zeigt uns die tatsächliche Bewegungsrichtung der Elektronen in einer Kette, aber die Zeichen + und - sehen hier rückwärts aus. Im Allgemeinen spielt es eine Rolle, wie wir die Richtung des Ladungsflusses in einem Stromkreis bestimmen? Nicht, wenn wirn ein der Notationen verwenden. Wenn Sie die Schaltung analisieren, können Sie jede dieser Notationen mit gleichem Erfolg verwenden. Die Begriffe Spannung, Strom, Widerstand, Kontinuität und sogar mathematische Analyzemethoden wie die Ohmschen und Kirchhoffschen Gesetze werden in beiden Fällen angewendet.

Wie Sie sehen können, folgt die Stromflussbezeichnung der Mehrheit der Elektroingenieure, und sie ist in den meisten technischen Lehrbüchern zu finden. Die Bezeichnung des Elektronenflusses findet sich in Lehrbüchern für Anfänger und Schriften von professionellen Wiessenschaftlern, insbesondere Festkörperphysikern, für die die tatsächliche Bewegung von Elektronen in Substanzen wich Die meisten Studien elektrische Schaltungen hängt nicht von der technisch genauen Darstellung der Richtung des Ladungsflusses abstr, so ist die Wahl zwischen der herkömmlichen Bezeichnung der Strömung and der Bezeichnung des Elektronenflusses thatbig ....

Stéröme jeder t s ir ir ir ters ters ters ters ters Zum Beispiel emittieren Glühlampen Licht unabhängig von der Richtung des Stroms gleich wirksam. Sie funktionieren gut, auch wenn wechselstrom (ac), die im laufe der Zeit schnell ihre Richtung ändert. Leiter und Schalter funktionieren auch unabhängig von der Stromrichtung. Alle oben genannten Komponenten (Glühbirne, Schalter und Drähte) werden genanntunpolar . Umgekehrt heißen alle Geräte, die unterschiedlich auf Ströme in verschiedenen Richtungen reagierenpolar .

Es gibt viele polare Geräte in elektrische Schaltungen. Der Großteil dieser Geräte besteht aus sogenannten Halbleitermaterialien und wird später ausführlich besprochen. Jedes dieser Geräte (sowie Schalter, Lamas und Batterien) ist Diagramm mit einem eindeutigen Symbol dargestellt. Hal s ent ent,,,, ent ent ent P P P P P P P P u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u in Hier ist die Konkurrenz der Notation des konventionellen Stroms und des Elektronenstroms von großer Bedeutung. Aber da Ingenieure die Standard notation seit langem als Standard verwenden, erfinden sie auch elektrische Geräte und entwickeln Symbole (Symbole) für sie, die Pfeile, die in den Symbolen dieser Geräte verwendet werden,zeigen Sie die Richtung des konventionellen flusses an . Mit anderen Worten, Alle Simene Solcher Geräte haben ein Pfeilsymbol, das anzeigtgegen tatsächlicher Elektronenfluss.

Das beste Beispiel für ein polares Gerät istdiode welches ein Einweg- "Ventil" für elektrischen Strom ist. Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem Rückschlagventil in Sanitär- und Hydrauliksystemen. Idealrweise liefert die Diode eine ungehinderte Strömung für den Strom in einer Richtung (fast ohne Wietertand) und verhindert diese Strömung in die entgegengesetzte Richtung (was zu einem unendlichen Widerstand führt). Das Symbol (Symbol) der Diode ist wie folgt:

Wenn wir die Glühbirne in den Stromkreis setzen, wird die Arbeit wie folgt sein:


Wenn die Diode in der Richtigen Richtung ist und die Strömung zulässt, leuchtet das Licht. Ansonsten blockiert die Diode den Elektronenfluss ähnlich wie bei einem offenen Stromkreis, und die Glühbirne brennt nicht.

Wenn wir die herkömmliche Bezeichnung der Strömung in der Schaltung verwenden, dann zeigt der Pfeil des Diode-Symbols die Richtung des Ladungsflusses von positivem zu negativem Kontakt an:

Umgekehrt, wenn die Elektronenfluss-Notation verwendet wird, ist der Pfeil des Diodensymbols gegen diesen Fluss gerichtet:

Verduchslung und den Grundlage vor elektronischen Bauteilen zu vermech, wählen die meisten Leute das herkömmliche Strömungsetikett, wenn sie elektrische Schaltkreise analysieren.

Related news

Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik image, picture, imagery


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 16


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 15


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 94


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 14


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 30


Der Stromdurchgang durch die Diode. Technologie der Wissenschaftstechnik 8