Т. Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод

Способность n-р-перехода пропускать ток в одном направлении используется в полупроводниковых приборах, называемых диодами.

Полупроводниковые диоды изготавливают из германия, кремния, селена и других веществ.

n-р-Переход не удается получить путем механического соединения двух полупроводников с различными типами проводимости, так как при этом получается слишком большой зазор между полупроводниками. Толщина же n-р-перехода не должна превышать межатомные расстояния. Поэтому в одну из поверхностей германиевого образца вплавляют индий.

Вследствие диффузии атомов индия в глубь монокристалла германия у поверхности германия образуется область с проводимостью р-типа. Остальная часть образца германия, в которую атомы индия не проникли, по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между двумя областями с проводимостями разных типов и возникает n-р-переход (рис. 1, а). В полупроводниковом диоде германий служит катодом, а индий — анодом.

Рис. 1

Для предотвращения вредных воздействий воздуха и света кристалл германия помещают в герметический металлический корпус. Схематическое изображение диода приведено на рисунке 1, б. Полупроводниковые диоды являются основными элементами выпрямителей переменного тока. При включении диода в цепь переменного тока (рис. 2, а) ток на нагрузочном сопротивлении R будет практически постоянным по направлению. На протяжении половины периода, когда потенциал полупроводника р-типа положителен, ток свободно проходит через n-р-переход. В следующую половину периода ток практически равен нулю (рис. 2. б).

Рис. 2

Можно осуществить и двухполупериодное выпрямление переменного тока (рис. 2, в, г). Полупроводниковые выпрямители надежны и долговечны, имеют высокую механическую прочность и КПД, но зато могут работать лишь в ограниченном интервале температур (от 203 до 398 К).

Полупроводниковые выпрямители при тех же значениях выпрямленного тока более миниатюрны, чем электронные лампы. Вследствие этого радиоустройства, собранные на полупроводниках, компактнее.

Отмеченные преимущества полупроводниковых элементов особенно существенны при использовании их в искусственных спутниках Земли, космических кораблях, электронно-вычислительных машинах.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 307-308.