Do_czego_sluzy_dioda_polprzewodn.pdf

(3648 KB) Pobierz
Do czego służy dioda półprzewodnikowa?
Wprowadzenie
Przeczytaj
Grafika interaktywna
Sprawdź się
Dla nauczyciela
Do czego służy dioda półprzewodnikowa?
Czy to nie ciekawe ?
Diody powszechnie kojarzone są z dwoma zastosowaniami: jako źródła światła (diody LED)
i jako elementy układów odpowiedzialne za „prostowanie” prądu. Diody powodują, że prąd
w obwodzie płynie tylko w jedną stronę. Nie są to jednak jedyne możliwości ich
zastosowania. O niektórych z nich przeczytasz w tym e‐materiale.
Twoje cele
poznasz szerokie zastosowania diod półprzewodnikowych;
dowiesz się, jakie są możliwości wykorzystania zjawisk zachodzących na złączu
p‐n;
przeanalizujesz związek właściwości poszczególnych diod z ich zastosowaniem;
zastosujesz zdobytą wiedzę do rozwiązywania zadań.
Przeczytaj
Warto przeczytać
Dioda
jest dwuelektrodowym elementem elektronicznym, przewodzącym dobrze prąd
w jedną stronę. Efekt ten, na złączu metal - półprzewodnik, został okryty w 1897 roku przez
Ferdinanda Brauna. W 1904 John Ambrose Fleming skonstruował diodę lampową
(próżniową). Diody takie dominowały do lat sześćdziesiątych XX wieku. W diodach
próżniowych prąd mógł płynąć tylko w jedną stronę, ponieważ katoda była żarzona, stając
się dzięki temu źródłem elektronów. Strumień elektronów mógł płynąć jedynie od ujemnej
katody do dodatniej anody. Gdy katodę polaryzowano dodatnio, przyciągała z powrotem
wyemitowane elektrony i prąd przez lampę nie płynął.
Działanie diody półprzewodnikowej bazuje na właściwościach złącza
p‐n,
zbudowanego po
raz pierwszy w 1939 roku przez Russella Shoemakera Ohla. Właściwości te, o których
możesz się dowiedzieć z e‐materiałów „Budowa diody” i „Zasada działania diody”,
umożliwiły znaczne poszerzenie zastosowań diod w stosunku do ich próżniowych
poprzedników. Diody półprzewodnikowe są znacznie mniejsze od lampowych, co
przyczyniło się do miniaturyzacji urządzeń elektronicznych.
Dobierając odpowiednio materiały, z których wytwarza się diody i modyfikując ich
strukturę odpowiednią ilością domieszek, można uzyskiwać różne efekty na złączu
i wynikające z tego różne zastosowania diod.
Działanie diody dobrze określa jej charakterystyka prądowo‐napięciowa, czyli zależność
natężenia prądu płynącego przez diodę od przłyłożonego napięcia - Rys.1.
Rys. 1. Zależność natężenia prądu płynącego przez diodę od przyłożonego napięcia.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. h ps:/
/crea vecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Na wykresie wyróżniamy trzy obszary: zakres przewodzenia, zakres zaporowy i zakres
przebicia. W kierunku przewodzenia napięcie jest dodatnie. Już przy niewielkiej jego
wartości, począwszy od 1 V, przez diodę płynie duży prąd. W diodach stosowanych
w elektronice jest to kilka amperów, a w stosowanych w elektrotechnice - nawet kilka
kiloamperów. W kierunku zaporowym płynie bardzo mały prąd, o natężeniu poniżej 10
-6
A.
Związany jest on z przepływem nośników mniejszościowych, generowanych przez atomy
materiału półprzewodnikowego, a nie domieszki. Po osiągnięciu napięcia przebicia,
natężenie prądu gwałtownie rośnie i w niewielkim stopniu zależy od przyłożonego
napięcia.
Działanie większości diod wykorzystuje kierunek dobrego przewodzenia prądu, ale są też
takie, które działają w kierunku zaporowym, a nawet wykorzystujące zakres przebicia.
Wybrane zastosowania diod przedstawia poniższe zestawienie.
Przykłady zastosowania diod
Diody prostownicze
Wykonuje się je najczęściej z krzemu (Si) i germanu (Ge), a wykorzystuje do zamiany prądu
przemiennego dostarczanego przez sieć energetyczną na prąd jednokierunkowy
(potrzebny do zasilania urządzeń elektronicznych) w ładowarkach i różnego rodzaju
zasilaczach.
Rys. 2. Dioda prostownicza szybka.
Źródło: Dominik49, dostępny w internecie: h ps:/
/commons.wikimedia.org/wiki/File:Dioda_prostownicza_1100_A.jpg [dostęp
13.07.2022], licencja: CC BY-SA 4.0. h ps:/
/crea vecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.
Rys. 3. Dioda prostownicza.
Źródło: Mataresephotos, dostępny w internecie: h ps:/
/commons.wikimedia.org/wiki/File:6a8_diode.jpg [dostęp 13.07.2022],
licencja: CC BY 3.0. h ps:/
/crea vecommons.org/licenses/by/3.0/.
Na schematach oznacza się je symbolem:
Rys. 4. Oznaczenie diody prostowniczej na schemacie elektrycznym.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. h ps:/
/crea vecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Diody LED
Zamieniają prąd elektryczny na światło. Najczęściej wykonuje się je ze związków galu (GaAs,
GaP, GaN). Moc źródeł LED wynosi od ułamka wata w lampkach sygnalizacyjnych do
kilkudziesięciu watów w różnego rodzaju oświetleniu. Diody emitują światło jednobarwne;
światło białe uzyskuje się dzięki luminoforowi pobudzanemu do świecenia przez diodę
niebieską. Zaletami oświetlenia LED są: niskie zużycie energii, duża trwałość i możliwość
uzyskiwania dowolnej barwy.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin