Наш телефон

Полупроводниковая электроника

При постоянной практике и работе с электричеством, начинают возникать вопросы, касаемые полупроводниковой электроники. Хотелось бы обратить внимание на простейшие полупроводниковые приборы, используемые в быту и на предприятиях. На данном этапе нам вполне достаточно разобраться с такими компонентами как: диод, транзистор, тиристор. Для начала разберёмся, что такое полупроводник. Условно все вещества можно разбить на три типа: проводники, диэлектрики, полупроводники. Первые отлично проводят электрический ток и имеют минимальное удельное сопротивление (высокая проводимость), вторые, наоборот большое сопротивление (низкую проводимость). Тут стоит отметить, что полупроводники обладают обоими свойствами и проявляются они в зависимости от различных условий использований полупроводникового прибора. Это связано с тем, что полупроводник имеет проводимость определённого типа (Н или П). Отсюда основные носители могут быть дырки (условно положительно заряженная частица) или электроны (отрицательно заряженная частица). Отсюда возникает особенность работы полупроводника в паре с полупроводником противоположного типа при приложении внешнего напряжения. Если рассмотреть простейший диод (двухслойная структура полупроводников разного типа П и Н), то в зависимости от того как приложено внешнее напряжение и каким значением, будет меняться и его внутреннее сопротивление. У диода существует два способа включения – прямое и обратное

Прямое – это плюс к П области, - к Н области. Обратное соответственно наоборот. В первом случае его сопротивления минимально и всего лишь десятки Ом, во втором – это сотни, тысячи кило Ом. Его основная идея - это пропускание тока в одну сторону. В сравнение можно привести пример с золотником, ниппелем. В одну сторону воздух идёт легко, в другую он не пропускается. Аналогично и с диодом. В основном он используется в переменных цепях, или в цепях с постоянным током для исключения обратной связи.

Рис №1 схема для выпрямления переменного сигнала

Широко известна схема для выпрямления переменного сигнала – диодный мост или выпрямитель (рисунок 1). После этого ставится сглаживающий фильтр, после чего сигнал становится практически постоянный. Стоит заметить, что светодиоды работают по абсолютно такому же принципу. Особое внимание обратите при включении диода в цепь и изучите его параметры. Его сопротивления достаточно мало и потому не стоит диод подключать к напряжению без ограничивающего сопротивления, иначе он выгорит.

Транзистор – это полупроводниковый усилительный элемент. Состоит из трёх слоёв полупроводника. Основная идея его в том, что малым входным током управляем большим выходным. В среднем разница отношений в десятки или сотни раз. Состоит из базы, эмиттера и коллектора. У него существует несколько схем включения. Для его детального изучения лучше рассмотреть его отдельно. На базе транзисторов строится вся усилительная электроника. Четырёхслойную структуру тиристора можно рассмотреть как два разнотипных транзистора (рисунок 2).

Рис №2 

Один блокирует другого. В тот момент, когда один открыт открывается другой. Идея работы в том, что при подаче высокого напряжения происходит резко. открытие транзисторов. Таким образом, введя дополнительную связь подпитки в базу второго транзистора или базу первого, мы можем с помощью неё приоткрывать второй транзистор или первый соответственно открывать всю систему (рисунок 3).

Рис №3 управление током через нагрузку

Таким образом, происходит управление током через нагрузку. Ток управляющего элемента может быть на порядки меньше тока протекающего в цепи нагрузки. При этом отсутствует обратная связь. В отличие от транзистора, тиристор может выдерживать большие токовые пере- грузки (пусковые токи силового оборудования), плюс к тому способен выдерживать большие перенапряжения в обеих ветвях. Схем включения и использования тиристора очень много. Для управления тиристора переменным напряжением используют спаренный тиристор – симистор. Итак, в нынешнее время современная электрика применяет полупроводниковые устройства, такие как – диод, транзистор, тиристор. Для их правильного использования стоит понимать их допустимые характеристики и свойства. В этом вам поможет справочник по микроэлектронике.