Общие сведения о полупроводниковых диодах

Эффект Холла

Эффект Холла был выявлен в 1879 году Эдвином Гербертом Холлом. Эффект Холла, состоящий в отклонении электронов к одному из краёв пластинки и появлении между краями ЭДС, обнаружен в полупроводниках электронного типа проводимости, обязательно помещённых в магнитное поле, по которым протекает постоянный электрический ток. Эта ЭДС, называемая ЭДС Холла, возникает вследствие воздействия на упорядоченно движущиеся электроны силы Лоренца, которая отклоняет их к одному из краёв пластинки, которая приобретает отрицательный заряд. Другой край пластинки заряжен положительно, так как станет богат положительными носителями заряда. Материалом полупроводника может выступать селенид ртути, кремний, арсенид индия и пр. Напряжение Холла, возникающее между краями пластины, не велико и обычно менее нескольких десятков милливольт. Поэтому для возможности беспрепятственной регистрации его необходимо усилить. Эффект Холла лежит в основе принципа действия датчиков Холла, которые применяют в бесконтактных измерителях магнитной индукции: магнитометрах, тесламетрах и др.

Были открыты и другие подобные эффекты. Например, был открыт эффект Нернста–Эттингсгаузена, состоящий в возникновении электрического поля в полупроводнике, в котором наличествует градиент температур и который находится в магнитном поле.

 

Идеальный полупроводниковый диод допускает протекание бесконечно большого прямого тока и выдерживает бесконечно большое обратное напряжение. Это отражено на вольтамперной характеристике, изображённой на рисунке 13.

Идеальных диодов на практике не бывает. Реальный диод всегда имеет конечную величину обратного напряжения, после чего наступит электрический пробой, и вполне определённый максимальный прямой ток, превышение которого вызовет тепловой пробой. Вольтамперная характеристика реального диода дана на рисунке 14.

 

Рисунок 13 – Вольт – амперная характеристика идеального диода

 

Рисунок 14 – Вольт – амперная характеристика реального диода

 

Диоды, выполненные на основе кремния, имеют меньшую величину обратного тока и более высокую максимально допустимую температуру кристалла, чем германиевые диоды. Однако падение напряжения на кремниевых диодах в прямом включении примерно в два раза выше, чем на германиевых диодах.

Анодом диода называют вывод от той области электронно-дырочного перехода диода в прямом включении, к которому подсоединяют положительный полюс источника питания. А вывод от области, к которой подключают отрицательный полюс источника питания, именуют катодом.

КПД диодов может в отдельных случаях достигать 99%, т.е. обычно он весьма велик.