1 / 18

Orbis pictus 21. století

Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu. Orbis pictus 21. století. Orbis pictus 21. století. PN přechod, princip diody. Obor: Elektrikář Ročník : 1 . Vypracoval: Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

oriole
Download Presentation

Orbis pictus 21. století

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

  2. Orbis pictus 21. století PN přechod, princip diody Obor: ElektrikářRočník: 1.Vypracoval:Ing. Jiří Šebesta, Ph.D. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

  3. Polovodič je látka, která se v běžném stavu chová jako izolant. • Pokud však na polovodičpůsobíme z vnějšku (ohřátím, světlem nebo vnějším elektrickým polem),z atomů polovodiče mohou být vytrhávány valenční elektrony (elektrony z vnější atomární slupky),které mohou být nosiči elektrického proud a polovodič se pak chová jako vodič. • Valenční elektrony současně zajišťují vazbu (v krystalické struktuře) se sousedním atomem. • Typickým představitelem polovodičů je křemík Si se 4 valenčními elektrony.

  4. Krystalická struktura křemíku s vazbami pomocí valenčních elektronů • Vznik volného elektronu a porušení atomové vazby křemíku působením teploty - atomy vlivem tepla kmitají a trhají se meziatomové vazby

  5. Vznik volného elektronu a porušení atomové vazby křemíku působením fotonu • Vznik volného elektronu a porušení atomové vazby křemíku působením elektrického pole

  6. Uvolněný valenční elektron je nosičem záporného náboje. • Po uvolněném valenčním elektronu vznikne v atomu díra,která je nosičem kladného náboje (atom bez valenčního elektronu vykazuje kladný náboj – protonů je více než elektronů). • Pro realizaci polovodičových součástek se používají polovodiče s příměsí (vhodný počet atomů jiného - cizího prvku). • Příměsí cizích atomů (dotace, dotování) získáme polovodič typu „P“ nebo typu „N“. • Dotace zvětšuje vodivost polovodiče (tzv. příměsová vodivost).

  7. Dotace pětimocným prvkem (např. Fosfor P) tzv. donor – vzniká volný elektron (nemá se kam vázat) – polovodič typu „N“ • Dotace trojmocným prvkem (např. Indium In) tzv. akceptor – vzniká volná díra (chybí elektron do vazby) – polovodič typu „P“

  8. I v nedotovaných polovodičích mohou vznikat volné elektrony a k nim párové díry (např. působením tepla) • Opačněkladný a záporný náboj se přitahují, záporný volný elektron může být přitažen klaným atomem s dírou, dochází k tzv. rekombinaci • PN přechod je tvořen polovodičem, jehož jedna část vykazuje vodivost typu „P“ a druhá část vodivost typu „N“ volné díry => <= volné elektrony

  9. Volné elektrony a díry poblíž vlastního přechodu rekombinují, vznikne tzv. difúzní proud • V ustáleném stavu vznikne prostorový náboj (nabitý malý kondenzátor s jednou elektrodou v polovodiči P a druhou v polovodiči N, izolaci tvoří volný prostor v okolí přechodu).

  10. Připojíme-li ke kontaktům polovodiče s PN přechodem vhodné napětí tak, že kladné napětí bude na polovodiči P a záporné na N, začne kladné napětí odpuzovat díry z polovodiče P a přitahovat elektrony z polovodiče N (stejný účinek má záporné napětí na kontaktu polovodiče N). • Začne téct proud, polovodičový přechod je polarizován v propustném směru.

  11. Systém s jedním PN přechodem reprezentuje polovodičovou diodu • Kontakt na polovodiči P je označován jakoanoda - A • Kontakt na polovodiči N je označován jakokatoda - C

  12. Při postupném zvyšování napětí na diodě, resp. PN přechodu, v propustném směru musí být nejprve překonána oblast prostorového náboje. • Pro malá propustná napětí je intenzita elektrického pole velmi nízká a oblast prostorového náboje překoná jen malé množství nosičů náboje. • Pro vzrůstající propustné napětí se oblast prostorového náboje zmenšuje, elektrické pole působí na kratší dráze, kterou překoná stále více nosičů náboje (proud pozvolna roste).

  13. V okamžiku kdy oblast prostorového náboje zcela zanikne pohyb nosičů již není ničím omezován a proud prudce vzroste. • Napětí při kterém tento jev nastává se nazývá prahové napětí, u křemíkových PN přechodů (Si diod) je jeho hodnota okolo 0,6 až 0,7 V - viz. voltampérová charakteristika diody • V-A charakteristika diody 1N5061 v propustném směru

  14. Připojíme-li ke kontaktům polovodiče s PN přechodem vhodné napětí tak, že záporné napětí bude na polovodiči P a kladné na N, začne záporné napětí přitahovat díry z polovodiče P a odpuzovat elektrony z polovodiče N (stejný účinek má kladné napětí na polovodiči N) = závěrně polarizovaný PN přechod • Proud bude prakticky nulový, tzv. zbytkový proud, a oblast prostorového náboje se zvětší

  15. Pokud budeme dále zvyšovat závěrné napětí na diodě, začnou záporné nosiče náboje na kontaktu anody přitahovat i kladné nosiče z kontaktu katody (a naopak), odčerpají se všechny volné nosiče v polovodiči, prudce vzroste proud podporovaný nosiči náboje z napájecího zdroje a dojde k tzv. průrazu. • Při průrazu dochází k rekombinaci, jejímž výsledkem je tepelné záření, které může diodu trvale poškodit.

  16. Do hodnoty průrazného závěrného napětí teče přechodem jen velmi malý závěrný proud, tzv. zbytkový proud. • V okamžiku průrazu dojde k velmi rychlému nárůstu závěrného proudu a PN přechod se může tepelně zničit, tzv. destruktivní průraz • V-A charakteristika diody 1N5061 v závěrném směru

  17. Názorný model principu diody • Diodu a její funkci si můžeme představit jako vodovodní trubku s pohyblivou klapkou a zarážkou – obr. a). Jestliže do trubky s klapkou pustíme vodu zprava, tlak vody klapku zatlačí na zarážku a voda nemůže proudit trubkou dále – obr. b). Proud vody v trubce zprava představuje diodu v závěrném směru. Naopak, jestliže pustíme do trubky vodu zleva, klapka se tlakem vychýlí a voda může bez problémů proudit – obr. c). Proud vody v trubce zleva představuje diodu v propustném směru.

  18. Děkuji Vám za pozornost Jiří Šebesta Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

More Related