10. Полупроводниковые диоды: устройство, принцип действия.
Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами.
Кристалл диода имеет 2 области с высокой концентрацией примесей, которая называется эмиттером и область с меньшей концентрацией – коллектором.
Принцип работы
1-й режим – на выводах отсутствует внешнее напряжение. На границе двух областей происходит диффузия дырок из р области в n область. Электроны переходят из n области в р область. В результате на границе возникает заряд, который формирует электрическое поле. Это поле препятствует встречной диффузии.
2-й режим на выводы подается прямое напряжение; напряжение на аноде больше чем на катоде. Это напряжение вызывает электрическое поле Е. Это поле будет компенсировать поле вызванное объемным зарядом. В результате в n область будет переходить больше количество дырок из р области, что образует прямой ток анода.
11. Стабисторы: принцип работы, параметры и характеристики
Стаби́стор — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации, которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трех стабисторов дает возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов.
Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, т.е. напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.
Основная часть стабисторов — кремниевые диоды. Кроме кремниевых стабисторов промышленность выпускает и селеновые поликристаллические стабисторы, которые отличаются простотой изготовления, а значит, меньшей стоимостью. Однако, селеновые стабисторы имеют меньший гарантированный срок службы (1000 ч) и узкий диапозон рабочих температур.
Стабистор, как и выпрямительный диод, работает на прямой ветви вольт-амперной характеристики.
Стабистор открывается при незначительном прямом напряжении Uпр и через него начинает течь нарастающий по величине прямой ток Iпр. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики стабистора проходит почти параллельно оси Iпр; при значительном изменении прямого тока через стабистор падение напряжения на нем изменяется очень мало. Это свойство стабистора и используется для стабилизации напряжения.
Вот наиболее важные параметры (характеристики) стабилитронов и стабисторов: напряжение стабилизации Uст, ток стабилизации Iст, минимальный ток стабилизации Iст.мин и максимальный ток стабилизации Iст.макс.
Параметр Uст - это падение напряжения, которое создается между выводами стабилизатора или стабистора в рабочем режиме.
Минимальный ток стабилизации Iст.мин - это: для стабилитрона — наименьший ток через прибор, при котором начинается устойчивая работа в режиме «пробоя»; для стабистора - наименьший прямой ток, при котором крутизна вольт-амперной характеристики резко уменьшается. С уменьшением этого тока приборы перестают стабилизировать напряжение.
Максимально допустимый ток стабилизации Iст.макс - это наибольший ток через прибор, при котором температура его р-n перехода не превышает допустимой. Превышение тока Iст.макс ведет к тепловому пробою р-n перехода и, естественно, к выходу прибора из строя.