1. Полупроводниковые диоды и резисторы

При подготовке к ответу на первую группу вопросов необходимо обратить внимание на физическую сущность процессов, происходящих в полупроводниковых материалах.

Все вещества, по их способности проводить электрический ток, можно разделить на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Число свободных электронов, называемых электронами проводимости, в единице объема металла составляет около 10¹⁹ эл/ см³. У диэлектриков концентрация свободных электронов очень мала и составляет около 10^-2 эл/см³. В полупроводниках концентрация свободных электронов сильно зависит от температуры.

Для изготовления полупроводниковых приборов наиболее широко применяется германий, кремний, арсенид галлия, фосфид галлия.

Рис. 5 Кристаллическая решетка германия, кремния.

За счет тепловых колебаний решетки генерируются электронно-дырочные пары. Электрон может занимать любое положение внутри решетки, а дырка – нет.

В полупроводниковых приборах широко применяются полупроводники, проводимость которых определяется, так называемыми донорными и акцепторными примесями. В качестве донорных примесей используются элементы Y группы периодической системы Менделеева: фосфор, мышьяк и сурьма. В качестве акцепторных примесей применяют элементы III группы: бор, галлий и индий.

Область на границе двух полупроводников с различными типами проводимости называется электронно-дырочным или n-р переходом.

Если присоединить к p-n переходу омические контакты, одинаково хорошо проводящие ток в любом направлении, то можно получить плоскостной диод. На рис. 6 показаны вольт-амперные характеристики германиевого и кремниевого диодов.

Полупроводниковые диоды делятся на группы по многим признакам. Бывают диоды из различных полупроводниковых материалов, предназначенные для низких или высоких частот, для выполнения различных функций и отличающиеся друг от друга по конструкции.

Вопросы для контроля

1. Какие вещества используются в качестве основы полупроводниковых приборов?

2. Перечислить донорные примеси.

3. Перечислить акцепторные примеси.

4. К какой группе таблицы Д.И. Менделеева относятся донорные примеси?

5. К какой группе таблицы Д.И. Менделеева относятся акцепторные примеси?

6. К какой группе таблицы Д.И.Менделеева относятся полупроводниковые вещества?

7. Что является свободным носителем в полупроводнике с донорной примесью?

8. Что является свободным носителем в полупроводнике с акцепторной примесью?

9. Какие процессы могут быть причиной движения носителей в полупроводниках?

10. Что является причиной дрейфа основных носителей?

11. Что является причиной диффузии основных носителей?

12. Что такое рекомбинация основных носителей?

13. Что такое электронно-дырочный переход?

14. Какова структура полупроводникового диода?

15. Перечислить основные параметры выпрямительных диодов.

16. Перечислить основные параметры детектирующих диодов.

17. Перечислить основные параметры стабилитронов.

18. Как обозначаются на электрических схемах диоды и стабилитроны?

19. Нарисовать примерную вольт-амперную характеристику детектирующего диода.

20. Нарисовать примерную вольт-амперную характеристику выпрямительного диода.

21. Нарисовать примерную вольт-амперную характеристику стабилитрона.

22. Как по вольт-амперной характеристике определить статическое сопротивление диода?

23. Как по вольт-амперной характеристике определить динамическое сопротивление диода?

23. Показать полярность включения диодов, стабилитронов.