Напівпровідниковий діод. Основа електроніки

При всьому різноманітті сучасної елементної бази електроніки не треба забувати, що заснована вона на найпростіших речах, 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 pn 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 - одностороння провідність, але як багато можливостей дає його використання при практичному застосуванні. Зокрема, напівпровідниковий діод здійснює перетворення змінної напруги в постійне. Існує цілий клас таких виробів, званий випрямні діоди.

Працюють вони саме як клапан. Якщо полярність напруги, прикладеної до виробу, відповідає необхідній, тобто коли плюс напруги прикладений до плюса приладу, а мінус до мінуса, то через нього протікає електричний струм, якщо ні, то нічого не відбувається.

Саме завдяки описаному ефекту змінна напруга перетвориться в постійну. 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 за амплітудою.

Це не є єдиним варіантом застосування напівпровідникових приладів. У pn переходу, який складає основу діода, є і інші властивості, причому багато з них задаються спеціально при його виготовленні. Такі характеристики служать основою для інших, самих різних класів пристроїв. Це стабілітрони, високочастотні і імпульсні діоди, варикапи, фотодіоди, світлодіоди і т.д. Але всі вони засновані на властивостях pn переходу.

Проте 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 в техніці НВЧ як джерела коливань.

Діоди є невід'ємною частиною будь-якого електронного пристрою. Використовуються вони для поділу та перетворення напруги, його стабілізації, фільтрації помех- простіше перерахувати випадки, коли їх не застосовують. Для них існують корпусу різних типів, розраховані на самі різні струми і напруги і встановлювані як у вхідні, так і у вихідні ланцюга електронних пристроїв. Діод - це, напевно, один з найпоширеніших напівпровідникових приладів.

Тепер ви знаєте, що собою являє напівпровідниковий діод і які існують варіанти його застосування.