ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКАХ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра микропроцессорной техники И информационно-управляющих систем
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Лабораторный практикум По дисциплине «Электронные устройства на транспорте»
Гомель 2007
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра микропроцессорной техники и информационно-управляющих систем
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Лабораторный практикум по дисциплине «Электронные устройства на транспорте»
Одобрен методической комиссией электротехнического факультета
Гомель 2007
УДК 621.382.2 ББК 32.852 П 53
А в т о р ы : В. Е. Минин, Г. С. Гаврилов, С. Ф. Ермаков, Е. А. Жидкова.
Р е ц е н з е н т – канд. техн. наук, доцент М. Л. Шишаков (УО «БелГУТ»).
Полупроводниковые диоды : лабораторный практикум по дисциплине П53 “Электронные устройства на транспорте” / В. Е. Минин [и др.] ; М-во об- разования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2007. – 59 с. ISBN 978-985-468-271-6 Приведены краткие теоретические сведения и порядок проведения лабораторных исследований полупроводниковых диодов и устройств на их основе. Предназначендля студентов специальности “Автоматика,телемеханикаи связь натранспорте”.
УДК 621.382.2 ББК 32.852
ISBN 978-985-468-271-6
© Оформление. УО «БелГУТ», 2007
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКАХ К полупроводникам относят вещества, которые по своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Отличительной особенностью полупроводников является зависимость их электропроводимости от температуры, концентрации при- месей, воздействия светового и ионизирующего излучений. При воздействии электрического поля в полупроводнике протекает элек- трический ток, который можно рассматривать как движение электронов в одном направлении или движение дырок в противоположном направлении. В случае абсолютно чистого (собственного или i-типа) полупроводника количество дырок и количество свободных электронов равны между собой. Наиболее широко используются два полупроводниковых материала – германий и кремний, которые являются элементами IV группы периодиче- ской системы Менделеева, также все большее применение находят материа- лам на основе соединений галлия. Если полупроводник легирован каким- либо элементом V группы, например фосфором, то равенство числа свобод- ных электронов и дырок будет нарушено: свободных электронов в таком полупроводнике больше, чем дырок. Электрический ток через такой матери- ал в основном состоит из потока электронов одного направления и сравни- тельно небольшого количества дырок, движущихся в противоположном на- правлении. В этом случае электроны называют основными, а дырки – неос- новными носителями. Полупроводниковые материалы, легированные эле- ментами V группы, называют полупроводниками электронной электропрово- димости или полупроводниками n-типа. Аналогичное положение имеет место, если полупроводник легирован элементом III группы, например индием. В этом случае количество дырок превышает количество свободных электронов, и дырки являются основны- ми носителями. Поскольку основные носители имеют положительный за- ряд, такие полупроводники называют полупроводниками p-типа. Если монокристалл полупроводникового материала с одного конца легиро- вать примесями типа p, а с другого – примесями типа n, то между областями с
различным типом проводимости образуется p-n переход. Некоторые дырки из области p диффундируют в область n. В результате часть области p получает небольшой отрицательный заряд. Аналогичным образом электроны из области n диффундируют в область p, и часть области n оказывается заряженной поло- жительно. В тонком слое между областями n и p электроны и дырки рекомби- нируют, и так как этот слой в результате имеет очень мало свободных носителей заряда, его называют обедненным слоем. Этот слой действует как потенциаль- ный барьер, препятствующий дальнейшей диффузии носителей зарядов, и пе- реход находится в состоянии динамического равновесия (рисунок 1, а).
Анод
а)
Катод
б) Рисунок 1 – p-n-переход и его вольт-амперная характеристика Если внешнее напряжение приложено к зажимам таким образом, что точ- ка А (анод) имеет положительный потенциал по отношению к точке К (ка- тод), то будет наблюдаться уменьшение толщины обедненного слоя. Потен- циальный барьер при этом снижается, что способствует протеканию тока через переход. С увеличением внешнего напряжения ток через переход воз- растает по экспоненциальному закону до тех пор, пока внешнее напряжение не станет равным величине потенциального барьера, то есть результирую- щее напряжение на переходе станет равным нулю. Дальнейшее возрастание тока через переход ограничивается только сопротивлением полупроводни- кового материала. Если полярность внешнего напряжения изменить на об- ратную, то величина потенциального барьера возрастет и основные носите- ли окажутся блокированными. В этих условиях, однако, через переход будет протекать незначительный ток, называемый обратным током или током утечки. При возрастании внешнего обратного напряжения этот ток остается постоянным, пока напряжение не достигнет точки пробоя. В этой точке при постоянном напряжении ток быстро возрастает (рисунок 1, б). Ток утечки сильно зависит от температуры. Таким образом, при смещении перехода в прямом направлении через него будет протекать достаточно большой ток, а при обратном смещении, меньшем пробивного, протекающий через переход ток имеет относительно малое значение. Основные причины возникновения тока утечки следующие: а) образование неосновных носителей при нагревании, воздействии ра- диации и нарушениях структуры кристаллической решетки. В этих случаях образуются электронно-дырочные пары и носители заряда, которые являют- ся неосновными, свободно проходят через p-n переход, смещенный в обрат- ном направлении для основных носителей. Образование электронно- дырочных пар при нагревании является наиболее существенной причиной возрастания тока утечки; б) поверхностные токи утечки являются существенным фактором только для кремниевых приборов, в которых тепловой ток утечки весьма незначи- телен. Поверхностный ток утечки часто обусловлен загрязнением поверхно- сти и в конечном итоге снижает обратное сопротивление перехода.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (758)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |