diapazon-plus.ru
Диод — это полупроводниковое устройство, которое имеет способность пропускать электрический ток только в одном направлении. Однако, в определенных условиях, диод может проявлять проводимость и в обратном направлении, что может вызывать нежелательные эффекты. Данная статья посвящена исследованию причин проводимости диода в обратном направлении и объяснению этого явления.
Основной причиной проводимости диода в обратном направлении является эффект пробоя. При достижении определенного уровня напряжения, называемого обратным напряжением пробоя, электрический ток начинает протекать через диод в обратном направлении. Этот эффект может быть вызван различными факторами, такими как высокое напряжение, высокая температура или наличие дефектов в структуре диода.
Еще одной причиной проводимости диода в обратном направлении может быть наличие грязи или загрязнений на поверхности диода. Это может привести к образованию дополнительных путей для тока и увеличению проводимости в обратном направлении. Поэтому важно обеспечивать правильное хранение и обработку диодов, чтобы избежать их загрязнения и повышенной проводимости в обратном направлении.
Неполная валентность атомов
Полупроводники состоят из атомов, у которых количество электронов во внешней оболочке не равно восьми, как у инертных газов, а является меньшим или большим. В результате этого недопостигнутого состояния валентности атомов, образуются свободные электроны или явления, называемые «дырками».
Свободные электроны и дырки могут двигаться под воздействием внешнего электрического поля или приложенного напряжения. В диоде, проводящем ток в обратном направлении, свободные электроны и дырки перемещаются к соответствующему контакту, образуя электрический ток.
Таким образом, неполная валентность атомов является одной из основных причин проводимости диода в обратном направлении.
Получение примесных атомов в полупроводнике
Процесс введения примесных атомов в полупроводники называется допированием. Во время допирования в полупроводник добавляются атомы других химических элементов, которые отличаются по числу валентных электронов. В результате добавления примесей образуются либо электроны-доноры, обеспечивающие дырочную проводимость полупроводника, либо электроны-акцепторы, увеличивающие концентрацию дырок.
Примесные атомы могут быть добавлены в полупроводник двумя способами: диффузией и имплантацией. Диффузия представляет собой процесс контролируемого распространения примесей внутри кристаллической структуры полупроводника при высоких температурах. Имплантация, в свою очередь, представляет собой процесс введения примесных атомов в полупроводник при помощи заряженных частиц.
Выбор примеси для допирования зависит от требуемой проводимости в полупроводнике. Некоторые из самых распространенных примесей, используемых в полупроводниках, включают бор, фосфор, германий и кремний. Допирование позволяет создавать материалы с различными свойствами проводимости, что делает их полезными для различных электронных приборов и систем.
Эффект туннелирования
При наличии определенной энергии, электроны могут проникать сквозь потенциальный барьер, который обычно предотвращает движение электронов. Это происходит благодаря явлению, называемому туннелированием, когда электроны проходят через запрещенные зоны в кристаллической структуре материала.
В случае диода, обратное напряжение создает потенциальный барьер, который должен предотвратить поток электронов. Однако, из-за эффекта туннелирования, некоторая часть электронов все равно проникает сквозь барьер и попадает на другую сторону диода. Это приводит к небольшой проводимости диода в обратном направлении.
Таким образом, эффект туннелирования является одним из факторов, способствующих проводимости диода в обратном направлении. Понимание этого эффекта позволяет улучшить конструкцию диодов и повысить их эффективность и надежность.
Сильное электрическое поле
В обратном направлении диод препятствует этому потоку, однако, при достижении определенного значения обратного напряжения, сила электрического поля начинает превышать силу запирания и возникают пробои. В этом случае, электроны и дырки могут ‘пробить’ pn-переход и диод становится проводимым в обратном направлении. Этот эффект известен как зенеровский эффект.