-->
|
|
|
Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 3.18. Ïîëóïðîâîäíèêîâûé äèîä
Óñòðîéñòâî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî äèîäà
Ïîëóïðîâîäíèêîâûé äèîä ñîñòîèò èç ìîíîêðèñòàëëè÷åäêîé ïëàñòèíêè ãåðìàíèÿ 6 (ðèñ. 3.53), îáëàäàþùåé ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòüþ çà ñ÷åò íåáîëüøîé äîáàâêè äîíîðíîé ïðèìåñè. Äëÿ ñîçäàíèÿ n— ð-ïåðåõîäà íå ãîäèòñÿ ïðîñòîå ìåõàíè÷åñêîå ñîåäèíåíèå äâóõ ïîëóïðîâîäíèêîâ ñ ðàçíûìè òèïàìè ïðîâîäèìîñòè, òàê êàê ïðè ýòîì ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêàìè ïîëó÷àåòñÿ áîëüøîé çàçîð. Òîëùèíà æå n— ð-ïåðåõîäà äîëæíà áûòü íå áîëüøå ìåæàòîìíûõ ðàññòîÿíèé. Ïîýòîìó â îäíó èç ïîâåðõíîñòåé ïëàñòèíêè ãåðìàíèÿ âïëàâëÿþò èíäèé.  ðàññìàòðèâàåìîì äèîäå (ñì. ðèñ. 3.53) êàïëÿ èíäèÿ 5 âïëàâëåíà â âåðõíþþ ÷àñòü ïëàñòèíêè ãåðìàíèÿ, à íèæíÿÿ ÷àñòü ïëàñòèíêè ïðèïàÿíà îëîâîì 7 ê ìåòàëëè÷åñêîìó êîðïóñó 4.  ïðîöåññå ïëàâëåíèÿ àòîìû èíäèÿ äèôôóíäèðóþò âíóòðü ãåðìàíèÿ è îáðàçóþò ïîâåðõíîñòíóþ îáëàñòü ñ äûðî÷íîé ïðîâîäèìîñòüþ. Îñòàëüíàÿ ÷àñòü ïëàñòèíêè, êóäà àòîìû èíäèÿ íå ïðîíèêëè, îñòàëàñü ñ ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòüþ.  ðåçóëüòàòå â ïëàñòèíêå îáðàçîâàëèñü äâå ðåçêî ðàçãðàíè÷åííûå îáëàñòè ñ ðàçëè÷íûìè âèäàìè ïðîâîäèìîñòè: ýëåêòðîííî-äûðî÷íûé ïåðåõîä. Ãåðìåòè÷åñêè çàêðûòûé ñâàðíîé ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ 4, â êîòîðûé ïîìåùåíà ïëàñòèíêà ãåðìàíèÿ, èçîëèðóåò åå îò âðåäíûõ âîçäåéñòâèé àòìîñôåðíîãî âîçäóõà è ñâåòà, îáåñïå÷èâàÿ óñòîé÷èâóþ ðàáîòó ýëåêòðîííî-äûðî÷íîãî ïåðåõîäà. Îò ïëàñòèíêè ñäåëàíû äâà âûâîäà 3, ïðè÷åì îäèí èç íèõ (âåðõíèé) ïðîõîäèò â ìåòàëëè÷åñêîé òðóáêå 1, èçîëèðîâàííîé îò êîðïóñà ñòåêëîì 2. Ìåòàëëè÷åñêèé êîðïóñ âûãíóò íàïîäîáèå ïîëåé øëÿïû (ðàäèàòîð 8) äëÿ ëó÷øåãî îõëàæäåíèÿ, òàê êàê ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ñíèæàþòñÿ âûïðÿìëÿþùèå ñâîéñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ äèîäîâ (ñ âîçðàñòàíèåì òåìïåðàòóðû âîçðàñòàåò êîíöåíòðàöèÿ íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé òîêà, ñëåäîâàòåëüíî, âîçðàñòàåò è îáðàòíûé òîê).
Àíàëîãè÷íîå ñòðîåíèå èìåþò è äðóãèå äèîäû. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ïîëóïðîâîäíèêîâîãî äèîäà ïðèâåäåíî íà ðèñóíêå 3.54. Âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî äèîäàÂàæíîé èíäèâèäóàëüíîé õàðàêòåðèñòèêîé äèîäà ÿâëÿåòñÿ åãî âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà. Äëÿ ñíÿòèÿ âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äèîäà ïðè ïðÿìîì òîêå ñîáèðàþò öåïü ïî ñõåìå ðèñóíêà 3.55, à ïðè îáðàòíîì òîêå — ïî ñõåìå ðèñóíêà 3.56. Ñõåìó âêëþ÷åíèÿ ïðèáîðîâ ïðè èçìåðåíèè ïðÿìîãî è îáðàòíîãî òîêîâ â äèîäå ïðèõîäèòñÿ èçìåíÿòü ïîòîìó, ÷òî ïðè ïðÿìîì òîêå ñèëîé òîêà â âîëüòìåòðå ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, òàê êàê ñîïðîòèâëåíèå âîëüòìåòðà çíà÷èòåëüíî áîëüøå ñîïðîòèâëåíèÿ äèîäà. Ïðè îáðàòíîì òîêå ñîïðîòèâëåíèå äèîäà ñîðàçìåðíî ñ ñîïðîòèâëåíèåì âîëüòìåòðà, ïîýòîìó ìèëëèàìïåðìåòð âêëþ÷àåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî ñ äèîäîì. Íà ðèñóíêå 3.57 èçîáðàæåíà âîëüò- àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà îäíîãî èç äèîäîâ.
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî ñèëà òîêà â ïðîõîäíîì íàïðàâëåíèè ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ ðàñòåò î÷åíü áûñòðî.  çàïèðàþùåì æå íàïðàâëåíèè ñèëà òîêà î÷åíü ìàëà è ïî÷òè íå èçìåíÿåòñÿ ñ ðîñòîì íàïðÿæåíèÿ*. * ×òîáû êðèâàÿ îáðàòíîãî òîêà ïîëó÷èëàñü áîëåå âûðàçèòåëüíîé, åå ïðèøëîñü âû÷åð÷èâàòü â äðóãîì ìàñøòàáå, ÷åì êðèâóþ ïðÿìîãî òîêà. Èç âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè äèîäà ñëåäóåò, ÷òî äëÿ íåãî íåñïðàâåäëèâ çàêîí Îìà. Ñèëà òîêà íàõîäèòñÿ â áîëåå ñëîæíîé çàâèñèìîñòè îò íàïðÿæåíèÿ (çàâèñèìîñòü íåëèíåéíàÿ), ÷åì äîëæíî áûòü, ñîãëàñíî çàêîíó Îìà. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå äèîäû èçãîòàâëèâàþò äëÿ âûïðÿìëåíèÿ êàê ñëàáûõ, òàê è î÷åíü ñèëüíûõ òîêîâ. Ïåðâûå øèðîêî ïðèìåíÿþò â ðàäèîòåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ — ðàäèîïðèåìíèêàõ, ìàãíèòîôîíàõ, òåëåâèçîðàõ è ò. ï. Çäåñü îíè ïî÷òè ïîëíîñòüþ âûòåñíèëè âàêóóìíûå äèîäû. Äèîäû, ðàññ÷èòàííûå íà ñèëüíûå òîêè, èñïîëüçóþò äëÿ âûïðÿìëåíèÿ ïåðåìåííûõ òîêîâ íà òÿãîâûõ ïîäñòàíöèÿõ, ïèòàþùèõ ýëåêòðîòðàíñïîðò, à òàêæå â ýëåêòðîëèòè÷åñêèõ öåõàõ, ãäå ïðîèçâîäèòñÿ ýëåêòðîëèç, è ò. ä.
|
|
|