Напівпровідниковий діод. Основа електроніки
Відео: як влаштувати НАПІВПРОВІДНИКИ [РадіолюбітельTV 35]
При всьому різноманітті сучасної елементної бази електроніки не треба забувати, що заснована вона на найпростіші речі, однією з яких є напівпровідниковий діод.
Треба відразу зазначити, що тільки на перший погляд це простий елемент. Насправді його застосування дозволяє вирішувати найрізноманітніші завдання в галузі електроніки та електротехніки. Технологія виготовлення таких приладів не є особливо складною.
Діод складається з двох різних за типом провідності матеріалів, званих областями n-провідності і p-провідності. Якщо розглядати принцип роботи напівпровідникового діода, то доведеться заглиблюватися в такі поняття як p-n перехід, емісія електронів, дифузія, інші аналогічні фізичні ефекти. Тому залишивши розгляд цих питань для іншого випадку, скористаємося порівнянням. Порівняти напівпровідниковий діод можна з клапаном. Завдяки своїй структурі, що складається з двох різних за типом провідності матеріалів, у такого пристрою існує одностороння провідність, а це означає, що електричний струм через нього може протікати тільки в одну сторону. Те ж саме відбувається при використанні клапана - повітря або вода можуть проходити тільки в одну сторону. Приклад - велосипедна камера: туди повітря надходить, а назад - ні.
Здавалося б, дуже простий ефект - однобічна провідність, але як багато повноважень дає його використання за практичної застосуванні. Зокрема, напівпровідниковий діод здійснює перетворення змінної напруги в постійне. Існує ціла клас таких виробів, званий випрямні діоди.
Працюють вони саме як клапан. Якщо полярність напруги, прикладеного до виробу, відповідає необхідній, тобто коли плюс напруги прикладений до плюса приладу, а мінус до мінуса, то через нього протікає електричний струм, якщо немає, то нічого не відбувається.
Саме завдяки описаним ефекту змінна напруга перетвориться в постійне. На вхід схеми подається змінна напруга, а ось через напівпровідник проходить напруга тільки правильної полярності. В результаті у нас на виході вийде напруга тільки однієї полярності, хоча і пульсуюче, тобто мінливий по амплітуді.
Це не є єдиним варіантом застосування напівпровідникових приладів. У p-n переходу, який становить основу діода, є і інші властивості, причому багато хто з них задаються спеціально під час його виготовлення. Такі властивості є основою для інших, найрізноманітніших класів пристроїв. Це стабілітрони, високочастотні і імпульсні діоди, варикапи, фотодіоди, світлодіоди і т.д. Але всі вони засновані на властивостях p-n переходу.
Однак існує цілий клас пристроїв, званих "напівпровідниковий діод Ганна", не пов`язаних з утворенням такого переходу. Їх робота заснована на так званому ефекті Ганна. Викликаний він цілим комплексом складних явищ, що відбуваються в кристалі напівпровідника під певними зовнішніми впливами. В результаті цих процесів струм, що протікає через кристал, змінюється, виникають його коливання. Ось для їх генерації і застосовують такі прилади. Використовують їх зазвичай у техніці НВЧ як джерела коливань.
Відео: Основи електроніки # 1
Діоди є невід`ємною частиною будь-якого електронного пристрою. Використовуються вони для поділу і перетворення напруги, його стабілізації, фільтрації помех- простіше перерахувати випадки, коли їх не застосовують. Для них існують корпусу різних типів, розраховані на різні струми і напруги і встановлюються як у вхідні, так і в вихідні ланцюга електронних пристроїв. Діод - це, напевно, один з найбільш поширених напівпровідникових приладів.
Тепер ви знаєте, що собою являє напівпровідниковий діод і які існують варіанти його застосування.
