Теоретический материал. Приставка «ди» в слове «диод» означает «два». Она указывает на наличие в приборе кристаллов с р- и n-проводимостями (рис. 87). Фактически же диод — это один кристалл малых размеров с областями электронной (n) и дырочной (р) проводимости, к которым присоединены выводы диода (рис. 88). Вследствие подвижности электронов они могут покинуть n-область, и она приобретет суммарный положительный заряд, который потянет электроны обратно и помешает движению электронов в сторону границы раздела областей. Подобным образом отрицательные ионы мешают свободным дыркам уходить из р-области. В итоге между р — п-областями возникает р — п-переход — узкая полоска толщиной 10−4 мм (см. рис. 87). Это запирающий слой, он составляет главную часть сопротивления диода, которое, в свою очередь, зависит от полярности подводимого напряжения.Рис. 87Рис. 88 При подключении «+» источника тока к р-области и «−» к n-области (рис. 89) дырки отталкиваются, а электроны притягиваются электрическим полем источника тока, они движутся навстречу друг другу к р — n-переходу. Пройдя запирающий слой, электроны и дырки попадают в поле действия электрических полюсов источника и притягиваются к ним. Это значит, что через р — n-переход протекает электрический ток, о чем и свидетельствует горение лампочки. Это прямое включение диода. При смене полюсов источника тока на выводах диода (рис. 90) лампочка не горит, р — n-переход стал как бы шире, поскольку электроны отошли к «+», а дырки — к «−» источника тока.Рис. 89 Рис. 90 При подключении напряжения положительной полярности к аноду диода (р-область), а отрицательной — к катоду (n-область) диод открывается и пропускает ток. При смене полярности на противоположную диод закрывается и ток не пропускает. Однако очень небольшой ток и в этом случае течет через диод, он создается движением неосновных носителей заряда. Этот ток направлен от n-области к р-области и называется обратным током диода. В зависимости от направления тока в диоде приложенное к нему напряжение, а также сопротивление диода называют прямыми или обратными.Рис. 91 В справочных пособиях, кроме названных характеристик диода, обычно приводятся их вольт-амперные характеристики (рис. 91), которые графически показывают зависимость силы тока от напряжения. Из графика видно, что прямой ток, начиная с некоторого значения напряжения (0,2 В), зависит от напряжения почти линейно, обратный, наоборот, почти не зависит от приложенного напряжения. Следовательно, прямое сопротивление перехода с повышением внешнего напряжения вначале постепенно уменьшается, а затем остается почти постоянным. Обратное же сопротивление возрастает почти пропорционально приложенному напряжению. У плоскостных диодов (они используются в выпрямителях), у которых площадь соприкосновения р- и n-областей сравнительно велика, прямое сопротивление составляет несколько Ом, обратное — несколько кОм или несколько десятков кОм. У точечных диодов (они используются в качестве детекторов), где площадь соприкосновения р- и n-областей мала, прямое сопротивление несколько десятков Ом, обратное — сотни кОм. Цель работы: на опыте убедиться в односторонней проводимости диода и графически представить токи на нагрузке после выпрямления переменного тока. Приборы и материалы: адаптер, мультиметр M890G, плоскостной диод на колодке, провода соединительные. Указания к работе: 1. Соберите электрическую цепь: вначале по схеме на рисунке 92, а затем по схеме на рисунке 93 и в каждом случае фиксируйте показания амперметра и состояние индикатора (лампочки).Рис. 92 Рис. 93 3. Соберите электрическую цепь: вначале по схеме на рисунке 94, а затем по схеме на рисунке 95 и в каждом случае фиксируйте показания амперметра и состояние индикатора (лампочки).Рис. 94 Рис. 95 5. Переключатель функции мультиметра переведите в положение «Ω». Красный щуп присоедините к аноду, а черный — к катоду полупроводникового диода. С дисплея мультиметра снимите показания прямого падения напряжения (в милливольтах) на п — р или р — п-переходе диода. Это важно при подборе диодов с одинаковыми параметрами. Поменяйте полярность включения диода на обратную, и если он исправен, то на дисплее появляется знак «1». 6. При измерении обратного тока диода (в микроамперах) подключите его к гнездам: «С» — коллектор, «Е» — эмиттер на транзисторной панельке мультиметра. При правильном включении наблюдаются мерцающие показания на дисплее. |
