Thể loại: Bài viết nổi bật » Thợ điện Novice
Số lượt xem: 157647
Bình luận về bài viết: 5
Làm thế nào điốt bán dẫn được sắp xếp và làm việc
Diốt - thiết bị đơn giản nhất trong gia đình vinh quang của các thiết bị bán dẫn. Nếu chúng ta lấy một tấm chất bán dẫn, ví dụ như Đức, và đưa tạp chất chấp nhận vào nửa bên trái của nó, và vào một nhà tài trợ bên phải, thì một mặt chúng ta sẽ có một chất bán dẫn loại P, tương ứng, ở loại tinh thể khác, ở giữa tinh thể, chúng ta có cái gọi là Ngã ba P-Nnhư thể hiện trong hình 1.
Hình tương tự cho thấy sự chỉ định đồ họa có điều kiện của diode trong các sơ đồ: đầu ra catốt (điện cực âm) rất giống với dấu hiệu - -. Nó dễ nhớ hơn.
Tổng cộng, trong một tinh thể như vậy có hai vùng có độ dẫn khác nhau, từ đó hai đạo trình đi ra, do đó, thiết bị kết quả được gọi là diodebởi vì tiền tố "di" có nghĩa là hai.
Trong trường hợp này, diode hóa ra là chất bán dẫn, nhưng các thiết bị tương tự đã được biết đến trước đây: ví dụ, trong kỷ nguyên của các ống điện tử có một diode ống gọi là kenotron. Bây giờ các điốt như vậy đã đi vào lịch sử, mặc dù các tín đồ của âm thanh "ống" tin rằng trong một bộ khuếch đại ống, ngay cả bộ chỉnh lưu điện áp anốt cũng phải là một ống!
Hình 1. Cấu trúc của diode và chỉ định của diode trong sơ đồ
Tại điểm nối của chất bán dẫn có độ dẫn P và N, hóa ra Ngã ba P-N (Ngã ba P-N), đó là cơ sở của tất cả các thiết bị bán dẫn. Nhưng không giống như một diode, trong đó quá trình chuyển đổi này chỉ là một, bóng bán dẫn có hai điểm nối P-N và, ví dụ, thyristor bao gồm ngay lập tức bốn chuyển tiếp.
Chuyển tiếp P-N khi nghỉ ngơi
Ngay cả khi đường giao nhau P-N, trong trường hợp này, diode, không được kết nối ở bất cứ đâu, tất cả các quá trình vật lý thú vị giống nhau xảy ra bên trong nó, được thể hiện trong Hình 2.
Hình 2. Diode ở phần còn lại
Ở vùng N có sự dư thừa điện tử, nó mang điện tích âm và ở vùng P thì điện tích dương. Cùng với nhau, các điện tích này tạo thành một điện trường. Do các điện tích trái dấu có xu hướng thu hút, các electron từ vùng N xâm nhập vào vùng tích điện dương P, tự lấp đầy một số lỗ trống. Kết quả của sự chuyển động này, một dòng điện, mặc dù rất nhỏ (đơn vị nanoamperes), phát sinh bên trong chất bán dẫn.
Do kết quả của chuyển động này, mật độ của chất ở phía P tăng lên, nhưng đến một giới hạn nhất định. Các hạt thường có xu hướng lan truyền đồng đều trong toàn bộ thể tích của chất, tương tự như mùi nước hoa lan tỏa khắp phòng (do đó, sớm hay muộn, các electron quay trở lại vùng N.
Nếu đối với hầu hết người tiêu dùng điện, hướng của dòng điện không đóng vai trò - đèn sáng, gạch nóng lên, thì đối với diode, hướng hiện tại đóng vai trò rất lớn. Chức năng chính của diode là dẫn dòng điện theo một hướng. Đây là tài sản được cung cấp bởi ngã ba P-N.
Tiếp theo, chúng tôi xem xét cách các diode hoạt động trong hai trường hợp có thể kết nối một nguồn hiện tại.
Bật diode theo hướng ngược lại
Nếu bạn kết nối một nguồn năng lượng với diode bán dẫn, như trong Hình 3, thì dòng điện sẽ không đi qua tiếp giáp P-N.
Hình 3. Diode ngược trên
Như có thể thấy trong hình, cực dương của nguồn điện được kết nối với vùng N và cực âm với vùng P. Kết quả là, các electron từ vùng N lao tới cực dương của nguồn. Đổi lại, các điện tích dương (lỗ) trong vùng P bị thu hút bởi cực âm của nguồn điện. Do đó, trong khu vực của ngã ba P - N, như có thể thấy trong hình, một dạng rỗng, đơn giản là không có gì để dẫn dòng điện, không có sóng mang điện tích.
Khi điện áp của nguồn điện tăng lên, các electron và lỗ trống ngày càng bị thu hút vào điện trường của pin, trong khi ở vùng tiếp giáp P - N của các hạt mang điện thì càng ngày càng ít.Do đó, trong kết nối ngược lại, dòng điện qua diode không đi. Trong những trường hợp như vậy, người ta thường nói rằng Diode bán dẫn được đóng bằng điện áp ngược.
Sự gia tăng mật độ vật chất gần các cực của pin dẫn đến khuếch tán, - mong muốn phân phối đồng đều các chất trong toàn bộ khối lượng. Điều gì xảy ra khi bạn tắt pin.
Diode bán dẫn ngược dòng
Đây là lúc đã đến lúc thu hồi các tàu sân bay thiểu số, vốn bị lãng quên một cách có điều kiện. Thực tế là ngay cả ở trạng thái đóng, một dòng điện không đáng kể đi qua diode, được gọi là dòng ngược. Cái này dòng điện ngược và được tạo ra bởi các tàu sân bay thiểu số có thể di chuyển theo cùng một cách với các tàu sân bay chính, chỉ theo hướng ngược lại. Đương nhiên, một chuyển động như vậy xảy ra dưới điện áp ngược. Dòng điện ngược, như một quy luật, là nhỏ, do số lượng nhỏ các tàu sân bay thiểu số.
Khi nhiệt độ tinh thể tăng, số lượng sóng mang thiểu số tăng lên, dẫn đến sự gia tăng dòng ngược, có thể dẫn đến phá hủy đường giao nhau P - N. Do đó, nhiệt độ hoạt động cho các thiết bị bán dẫn - điốt, bóng bán dẫn, mạch bị hạn chế. Để tránh quá nhiệt, các điốt và bóng bán dẫn mạnh mẽ được lắp đặt trên các đế tản nhiệt - bộ tản nhiệt.
Bật diode theo hướng thuận
Thể hiện trong hình 4.
Hình 4. Bật diode trực tiếp
Bây giờ chúng ta thay đổi cực tính của sự bao gồm nguồn: trừ kết nối với vùng N (cực âm) và cộng với vùng P (cực dương). Với sự bao gồm trong vùng N này, các electron sẽ đẩy lùi khỏi điểm trừ của pin và di chuyển về phía tiếp giáp P-N. Ở vùng P, các lỗ tích điện dương được đẩy khỏi cực dương của pin. Các electron và lỗ trống lao về phía nhau.
Các hạt tích điện có cực tính khác nhau được thu thập gần ngã ba P - N, một trường điện phát sinh giữa chúng. Do đó, các electron vượt qua ngã ba P-N và tiếp tục di chuyển qua khu vực P. Đồng thời, một số trong số chúng kết hợp lại với các lỗ, nhưng hầu hết trong số chúng lao tới điểm cộng của pin, Id đi qua diode.
Hiện tại được gọi là dòng điện trực tiếp. Nó bị giới hạn bởi dữ liệu kỹ thuật của diode, một số giá trị tối đa. Nếu vượt quá giá trị này, có nguy cơ diode bị hỏng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hướng của dòng điện phía trước trong hình trùng khớp với chuyển động ngược, được chấp nhận chung của các điện tử.
Chúng ta cũng có thể nói rằng theo hướng chuyển tiếp của bật, điện trở của diode là tương đối nhỏ. Khi bạn bật lại, điện trở này sẽ lớn hơn nhiều lần, dòng điện qua diode bán dẫn không đi (một dòng điện ngược nhẹ không được tính đến ở đây). Từ những điều đã nói ở trên, chúng ta có thể kết luận rằng diode hoạt động giống như một van cơ học thông thường: quay theo một hướng - nước chảy, quay theo hướng khác - dòng chảy dừng lại. Đối với đặc tính này, diode được gọi là van bán dẫn.
Để hiểu chi tiết tất cả các khả năng và tính chất của một diode bán dẫn, bạn nên làm quen với nó đặc tính volt - ampe. Nó cũng tốt để tìm hiểu về các thiết kế khác nhau của điốt và thuộc tính tần số, về những lợi thế và bất lợi. Điều này sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.
Tiếp tục bài viết: Đặc điểm của điốt, thiết kế và tính năng ứng dụng
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: