Відмінності між версіями «Напівпровідниковий діод»

Матеріал з Вікі ЦДУ
Перейти до: навігація, пошук
 
(не показані 29 проміжних версій 2 учасників)
Рядок 16: Рядок 16:
  
 
==Історична довідка==
 
==Історична довідка==
 +
 +
На межі 30-х - 40-х років з'явилися перші германієві і кремнієві діоди. І були це НВЧ діоди. Прогрес фізики твердого тіла дозволив встановити, що хороший вентиль повинен утворюватися в напівпровіднику P-N перехід або контакт метал-напівпровідник (перехід Шотткі, того ж, що близько 1920 року винайшов лампу-тетрод і взагалі встиг відзначитися і в лампової, і в напівпровідниковій техніці). А радіолокація вимагала НВЧ детекторів та змішувачів. І перші діоди на германію або кремнію представляли собою пластинку сильнолегированного напівпровідника (0,001-0,005 ом*см, для порівняння у звичайних транзисторах і діодах - десятки ом*см), тобто дуже "брудного", низькоякісного, який тоді вже могли зробити за ще убогих методи очищення. З цією платівкою контактує гострозаточенна металева (зазвичай вольфрамова) голка. Даючи перехід метал-напівпровідник дуже малої площі. Максимальне зворотне напруга такого переода від десятих часток вольта до одиниць вольт, граничний прямий струм - одиниці міліампер. Але в основному і єдиному їх застосування - нелінійного НВЧ елемента - це несуттєво. Головне, що нелінійність у них зберігається і на гігагерцових частотах. Подібні НВЧ діоди випускаються і в наш час, хоча значною мірою витіснені діодами Шотткі, виконаними за сучасною технологією.
 
Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році.<ref name="Л3">[http://studopedya.ru/1-82071.html Історія винайдення] </ref>
 
Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році.<ref name="Л3">[http://studopedya.ru/1-82071.html Історія винайдення] </ref>
  
Рядок 34: Рядок 36:
 
* [[Випрямляючий діод]]  <ref name="Л5">[http://svitohlyad.com.ua/tehnolohiji/vypryamlyayuchyj-diod-opys-parametry-i-harakterystyky/ Випрямляючий діод] </ref>
 
* [[Випрямляючий діод]]  <ref name="Л5">[http://svitohlyad.com.ua/tehnolohiji/vypryamlyayuchyj-diod-opys-parametry-i-harakterystyky/ Випрямляючий діод] </ref>
 
* [[Імпульсний діод]]    <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
 
* [[Імпульсний діод]]    <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
* [[Діод Шоткі]] <ref name="Л7">[http://http://stud.com.ua/28249/tovaroznavstvo/stabilitroni/ Діод Шоткі] </ref>
+
* [[Діод Шоткі]] <ref name="Л7">[http://stud.com.ua/28249/tovaroznavstvo/stabilitroni Діод Шоткі] </ref>
  
 
* [[Напівпровідниковий стабілітрон]] <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
 
* [[Напівпровідниковий стабілітрон]] <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
* [[Варикап]]  <ref name="Л8">[http://studopedia.org/10-20087.html/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
+
* [[Варикап]]  <ref name="Л8">[http://studopedia.org/10-20087.html Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
* [[Діоди Ганна]]  <ref name="Л9">[http://xn--80aimveh.pp.ua/tehnika/6242-dod-ganna-princip-roboti-ta-zastosuvannya.html/ Діод Ганна] </ref>
+
* [[Діоди Ганна]]  <ref name="Л9">[http://xn--80aimveh.pp.ua/tehnika/6242-dod-ganna-princip-roboti-ta-zastosuvannya.html Діод Ганна] </ref>
* [[Стабістор]] <ref name="Л10">[https://uk.wikipedia.org/wiki/Стабістор/ Стабістор] </ref>
+
* [[Стабістор]] <ref name="Л10">[https://uk.wikipedia.org/wiki/Стабістор Стабістор] </ref>
 
* [[Тунельний діод]] <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
 
* [[Тунельний діод]] <ref name="Л6">[http://www.studfiles.ru/preview/5215243/page:2/ Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням] </ref>
  
Рядок 61: Рядок 63:
  
 
-діоди з бар'єром Шотткі для роботи в низьковольтних вторинних джерелах живлення на частотах до 200 кГц;
 
-діоди з бар'єром Шотткі для роботи в низьковольтних вторинних джерелах живлення на частотах до 200 кГц;
 +
 +
-варикап в схемах для автоматичного підстроювання частоти, в параметричних підсилювачах;
  
 
-випрямний діод для роботи в приймальній і підсилювальній апаратурі;
 
-випрямний діод для роботи в приймальній і підсилювальній апаратурі;
 +
 +
-в схемах управління електродвигунами;
 +
 +
-в люмінесцентних лампах;
 +
 +
-в модулях сонячних батарей;
  
 
-випрямний діод з бар'єром Шотткі для випрямлення на частотах 10-200 кГц;
 
-випрямний діод з бар'єром Шотткі для випрямлення на частотах 10-200 кГц;
 +
 +
-як детектори в найпростіших радіоприймачах;
  
 
-для стабілізації напруги на прямий гілки вольт-амперної характеристики (стабистори) і для цілей термокомпенсації;
 
-для стабілізації напруги на прямий гілки вольт-амперної характеристики (стабистори) і для цілей термокомпенсації;
Рядок 71: Рядок 83:
  
 
==Фото, відео-матеріали==
 
==Фото, відео-матеріали==
[[Файл:Діод.jpg|міні зліва|Напівпровідникові діоди]]  
+
 
[[Файл:Діод2.jpg|міні справа|Напівпровідникові діоди]]
+
[[Файл:Напівпровідниковий діод 6.jpg|міні |праворуч|Напівпровідникові діоди]]
 +
[[Файл:Напівпровідниковий діод 8.jpg|міні|ліворуч|Напівпровідникові діоди]]
 +
[[Файл:Напівпровідниковий діод 7.jpg|міні|центр|Напівпровідникові діоди]]
 +
[[Файл:Напівпровідникові діоди.jpg|міні |ліворуч|Напівпровідникові діоди]]
 +
[[Файл:Навіпровідниковий діод3.jpg|міні |праворуч|Напівпровідникові діоди]]
 +
[[Файл:Напівпровідникові діоди2.jpg|міні |центр|Напівпровідникові діоди]]
 +
<br />
 +
<br />
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
----
  
 
==Список використаних джерел==
 
==Список використаних джерел==

Поточна версія на 18:31, 23 травня 2017

ГоловнаВідділ астрономії, оптики та квантової фізикиНапівпровідниковий діод

Роботу виконали:

Emblema-MIT.png

Загальний опис (принцип дії)

Напівпровідниковим діодом називається електроперетворюваль­ний прилад з одним р-n-переходом і двома зовнішніми виводами від областей кристала з провідностями різного виду.

Саме р-n-перехід визначає властивості, технічні характеристики та параметри будь-яко­го напівпровідникового діода. Корпус діода, в якому міститься кристал напівпровідника з р-n-переходом, а також інші конструктивні еле­менти для закріплення кристала в корпусі забезпечують експлуатацій­ні характеристики діода: стійкість при дії нагрівання, вологи, ударних та вібраційних навантажень тощо. [1]

Історична довідка

На межі 30-х - 40-х років з'явилися перші германієві і кремнієві діоди. І були це НВЧ діоди. Прогрес фізики твердого тіла дозволив встановити, що хороший вентиль повинен утворюватися в напівпровіднику P-N перехід або контакт метал-напівпровідник (перехід Шотткі, того ж, що близько 1920 року винайшов лампу-тетрод і взагалі встиг відзначитися і в лампової, і в напівпровідниковій техніці). А радіолокація вимагала НВЧ детекторів та змішувачів. І перші діоди на германію або кремнію представляли собою пластинку сильнолегированного напівпровідника (0,001-0,005 ом*см, для порівняння у звичайних транзисторах і діодах - десятки ом*см), тобто дуже "брудного", низькоякісного, який тоді вже могли зробити за ще убогих методи очищення. З цією платівкою контактує гострозаточенна металева (зазвичай вольфрамова) голка. Даючи перехід метал-напівпровідник дуже малої площі. Максимальне зворотне напруга такого переода від десятих часток вольта до одиниць вольт, граничний прямий струм - одиниці міліампер. Але в основному і єдиному їх застосування - нелінійного НВЧ елемента - це несуттєво. Головне, що нелінійність у них зберігається і на гігагерцових частотах. Подібні НВЧ діоди випускаються і в наш час, хоча значною мірою витіснені діодами Шотткі, виконаними за сучасною технологією. Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році.[2]

Технічні характеристики

Основою напівпровідникового діода є p-n перехід. В напівпровіднику "n" типу є вільні електрони, частинки зі знаком мінус, а в напівпровіднику типу "p" наявні іони з позитивним зарядом, їх прийнято називати «дірки». Дірка є носієм позитивного заряду, рівного елементарному заряду, в напівпровідниках. Це поняття вводиться в зонної теорії для опису електронних явищ у неповністю заповненої електронами валентної зоні. Напівпровідниковий діод має два виводи, які мають назву: анод і катод. В основі принципу дії напівпровідникового діода - властивості електронно діркового переходу, зокрема, сильна асиметрія вольт- амперної характеристики щодо нуля. Таким чином розрізняють пряме і зворотне включення. В прямому включенні (якщо подати на анод плюс, а на катод мінус) діод має малий електроопір і добре проводить електричний струм. У зворотному (на анод подати мінус, а на катод – плюс) – електрони з області N прямують до джерела з позитивним полюсом. У цей же час позитивні заряди(дірки) в області P притягуються негативним полюсом джерела живлення. Тому в області PN переходу, утворюється порожнеча, так як немає носіїв заряду, струм проводити нічим. З точки зору зонної теорії рівноважний стан на p-n переході досягається при такій висоті потенціального бар'єра, при якій рівні Фермі обох областей розміщуються на однаковій висоті. Є й недолік напівпровідникових діодів, при зворотному підключенні струм все таки протікає (величина цього струму має порядок мікро або наноампер і нею можна знехтувати). Також кожен діод має граничну допустиму напругу-напругу пробою, перевищувати яку небажано, тому що може зруйнуватися кристалічна структура напівпровідника і прилад прийде у непридатність. Для нормальної роботи діода у прямому включенні необхідно подавати постійну напругу не перевищуючу: для германієвих діодів порядку 0,3В, для кремнієвих діодів 0,7В [3]

Класифікація напівпровідникових діодів


  • По вихідному напівпровідниковому матеріалу діоди поділяють на чотири групи: германієві, кремнієві, з арсеніду галію і фосфіду індію. Германієві діоди використовуються широко в транзисторних приймачах, так як мають вищий коефіцієнт передачі, ніж кремнієві. Це пов’язано з їх більшою провідністю при невеликій напрузі (близько 0,1 … 0,2 В) сигналу високої частоти на вході детектора і порівняно малому опорі навантаження (5 … 30 кОм).
  • За конструктивно-технологічною ознакою розрізняють діоди точкові і площинні.
  • За призначенням напівпровідникові діоди поділяють на такі основні групи: випрямні, універсальні, імпульсні, варикапи, стабілітрони (опорні діоди), Стабистор, тунельні діоди, звернені діоди, лавинно-пролітні (ЛПД), тиристори, фотодіоди, світлодіоди та оптрони. [4]

Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням:

Діоди характеризуються такими основними електричними параметрами:

– Струмом, що проходить через діод в прямому напрямі;

– Струмом, що проходить через діод у зворотному напрямку;

– Найбільшим допустимим прямим струмом;

– Прямою напругою;

– Зворотною напругою;

– Найбільш допустимою зворотною напругою;

– Габаритами і діапазоном робочих температур.[4]

Сфера застосування

-діоди з бар'єром Шотткі для роботи в низьковольтних вторинних джерелах живлення на частотах до 200 кГц;

-варикап в схемах для автоматичного підстроювання частоти, в параметричних підсилювачах;

-випрямний діод для роботи в приймальній і підсилювальній апаратурі;

-в схемах управління електродвигунами;

-в люмінесцентних лампах;

-в модулях сонячних батарей;

-випрямний діод з бар'єром Шотткі для випрямлення на частотах 10-200 кГц;

-як детектори в найпростіших радіоприймачах;

-для стабілізації напруги на прямий гілки вольт-амперної характеристики (стабистори) і для цілей термокомпенсації;

-імпульсні стабілітрони для стабілізації та обмеження постійної та імпульсної напруги.[11]

Фото, відео-матеріали

Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди









Список використаних джерел

  1. Означення навіпровідникового діоду
  2. Історія винайдення
  3. Левченко М.О. Перший крок у науку. - Суми. - 2016. - С.251-252
  4. 4,0 4,1 Класифікація напівпровідникових діодів
  5. Випрямляючий діод
  6. 6,0 6,1 6,2 Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням
  7. Діод Шоткі
  8. Класифікація навіпровідникових діодів за призначенням
  9. Діод Ганна
  10. Стабістор
  11. Довідник по напівпровідниковим діодам