Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

Вольт – амперная характеристика идеального р-п-перехода (идеального полупроводникового диода)

 Для включения р-п-перехода в электрическую цепь на кристалл с обеих сторон наносят специально изготовленные контакты, имеющие очень малое сопротивление. В результате получают полупроводниковый диод.

 Если к диоду подключить источник электропитания, то через него будет протекать ток I , зависящий от подаваемого напряжения U.

 В зависимости от значения и полярности питающего напряжения изменяется высота барьера в р-п-переходе при неизменной полярности двойного слоя зарядов.

 Ток неосновных носителей «скатывающихся» с барьера остаётся постоянным при изменении высоты барьера, а ток основных носителей «взбирающихся» на барьер, очень чувствителен к его высоте: – при повышении барьера он быстро уменьшается до нуля, а при понижении барьера может возрасти на несколько порядков. Эффект Доплера в акустике объясняется тем, что частота колебаний, воспринимаемых приемником, определяется скоростями движения источника колебаний и приемника относительно среды, в которой происходит распространение звуковых волн. Эффект Доплера наблюдается также и при движении относительно друг друга источника и приемника электромагнитных волн. Так как особой среды, служащей носителем электромагнитных волн, не существует, то частота световых волн, воспринимаемых приемником (наблюдателем), определяется только относительной скоростью источника и приемника (наблюдателя). Закономерности эффекта Доплера для электромагнитных волн устанавливаются на основе специальной теории относительности.

  

 При прямом включении р-п-перехода внешнее электрическое поле направлено против  и ток основных и неосновных носителей становится

,

.

 Общий ток через р-п-переход

.

 При обратном включении диода внешнее электрическое поле усиливает существующее в приграничной области электрическое поле   и высота энергетического порога увеличивается до . Ток основных носителей уменьшается, при практически неизменном токе неосновных носителей, который лимитируется очень малым числом неосновных носителей.

 При некоторых значениях отрицательного напряжения  U ток через р-п-переход стремится к насыщению: IНАС= IНЕОСН .

 При очень больших значениях обратного напряжения может произойти пробой р-п-перехода : UC – напряжение пробоя.

 При пробое полупроводника, так же как и при пробое диэлектрика очень большая напряжённость электрического поля ускоряет электрон на очень малом расстоянии до энергий, способных выбить другой электрон из ковалентной связи, что вскоре приводит к образованию электронной лавины. Явление пробоя можно использовать в полупроводниковых стабилизаторах напряжения.

а) – прямое включение: дырки и электроны всё время подходят к границе раздела, где рекомбинируют.

б) – обратное включение: дырки и электроны ушли от границы раздела и их больше нет.

Выпрямление  тока и детектирование сигналов

Для этих целей испльзуют устройство, называемое  полупроводниковым диодом, главная часть которого р-п-переход.

а) однофазный выпрямитель

Если на вход подать синусоидальный сигнал, то диод пропустит только положительные полуволны синусоиды. На выходе сигнал будет иметь вид, как на рисунке справа. Чтобы получить огибающую сигнала, используют дополнительный конденсатор С , который при зарядке и разрядке сглаживает острые полуволны. По такой схеме работают простейшие выпрямители напряжения и детекторы радиосигналов – устройства, позволяющие выделить огибающую высокочастотного сигнала, несущую полезную информацию.

б) однофазный выпрямитель с диодным мостиком

в) трёхфазное выпрямление по схеме Ларионова (пульсации < 6%)


Собственная и примесная  проводимость полупроводников