Если вы обратитесь к ГИДу по электронике, то увидите, что мы уже рассмотрели, что такое полупроводники,проводники, диэлектрики. Теперь пришла пора разобраться с полупроводниковыми элементами.
Устройств и модификаций полупроводников очень много. Одних только классификаций диодов три вида. Но мы рассмотрим лишь ключевые особенности.
Принцип работы диода. Когда я учился в университете, преподаватель называл диод вентилем. То есть его основная функция - это пропускать ток в одном направлении. Я часто привожу аналогию с обратным клапаном или золотником. Когда мы накачиваем колесо велосипеда, например, то, чтобы его накачать и оно не спустилось, мы вставляем золотник. Как мы помним, задача золотника - пропустить воздух в камеру и не выпустить его оттуда.
Задача диода при небольшом напряжении - открыться и пропустить ток, а при обратном напряжении - оставить его на себе (напряжение) и не открываться. Вот и весь принцип работы. Но это легко на словах, в реалиях стоит рассмотреть процесс поподробнее.
Есть такое понятие как ВАХ
Обратите внимание, что в правой части графика у нас прямая ветвь. Это значит, что при подаче прямого напряжения происходит резкое возрастание тока. Есть такое напряжение Uоткр, при котором ток скачком достигает больших значений и ограничивается уже общим сопротивлением цепи.
Математика здесь простая. Например, у нас есть светодиод, рабочее напряжение которого 3 вольта. При напряжении чуть меньше 3 в он не будет светиться, или будет очень тускло светиться (это может быть ток 1-5 ма), при достижении номинального напряжения (3 в) через диод потечет номинальный ток (30 ма, к примеру), далее, если увеличивать напряжение до 3.1в или 3.2в, ток будет существенно расти - на 20 -50% при том, что значение напряжения изменилось всего на 3%. Но это примерные расчеты. Сделаю видео с замерами, и там всё увидите.
Как видите, прямой участок ВАХ показывает, что при открытом диоде ток может быть очень большим. Но тут лучше рассматривать пример с измерительной техникой.
А теперь изучим обратную ветвь. В p-n переходе есть зона, обеднённая основными носителями. При прямом включении мы её сужаем, компенсируя внутренне электрическое поле и, тем самым, даём резко возрасти электрическому току. А вот при обратном включении эта зона начинает расширяться, тем самым увеличивая сопротивление перехода. Получается, что при прямом включении у нас ток будет 30 ма при 3 вольтах.
А при обратном включении при напряжении, например, 50 вольт, ток будет несколько микроампер, что в 1000 раз меньше, чем ток прямого направления.
Получается, что в первом случае, диод оставляет на себе только напряжение открытия, а во втором случае - практически все напряжение источника питания.
Если текст в данный момент кажется сложным, то для начала усвойте простое правило: диод - это золотник, который в одном направлении пропускает воздух (ток), а в обратном его держит.
Причем, в прямом направлении он открывается от небольшого давления (чуть больше, чем на той стороне), а обратное держит несколько атмосфер.
Как видим, основная идея p-n перехода рассмотрена. Все последующие элементы используют p-n переход в разных комбинациях, раскрывая его свойства. Например, биполярный транзистор - это два p-n перехода. Тиристор - 3 p-n перехода. Стабилитрон - тот же диод, но с p-n переходом, отличным по химическому составу.
В следующих публикациях мы разберем транзистор и стабилитрон.