Note de curs electronică

Capitolul I.

DIODA ŞI DISPOZITIVE PE BAZA DIODELOR

1.1.Dioda.

Dioda reprezintă un monocristal semiconductor de formă prismatică dotat cu impurităţi, numiţi donori sau acceptori, astfel încât se obţin două regiuni - una cu conductibilitate de tip n, iar cealaltă de tip p.

1) Dioda nepolarizată:

În regiunea n vor exista purtători majoritari (electronii) şi purtătorii minoritari golurile (+). În mod analog, în regiunea p purtătorii majoritari (golurile) şi purtători minoritari electronii (-) (fig. 1.1).

Datorită diferenţei mari de concentraţie electronii din regiunea n vor difuza în regiunea p, iar golurile din regiunea p vor difuza în regiunea n. În vecinătatea suprafeţei de separare va scădea concentraţia purtătorilor majoritari.

Datorită difuziei purtătorilor majoritari apare la interfaţa acestor două zone a monocristalului dotat cu impurităţi diferit o diferenţă de potenţial numită tensiune de difuzie UD sau barieră de potenţial. Această barieră de potenţial pentru diferiţi semiconductori este diferită: Si - 0,7 V; Ge - 0,3 V; As - 2 V.

2) Dioda polarizată direct:

În acest caz (fig. 1.2) plusul tensiunii externe se aplică pe regiunea p şi minusul pe regiunea n. Tensiunea aplicată dă naştere unui câmp EP, cu sensul indicat pe desen, care se suprapune câmpului intern şi-l micşorează. Echilibrul dintre curenţii de câmp şi de difuzie este perturbat. Câmpul rezultant favorizează trecerea purtătorilor majoritari determinând o creştere a curentului de difuzie. În regiunea de trecere existând un număr mai mare de purtători mobili de sarcină, rezistenţa joncţiunii este mică.

3) Dioda polarizată invers:

În acest caz plusul tensiunii externe se aplică pe regiunea n şi minusul pe regiunea p (fig. 1.3). Câmpul Ep, măreşte bariera de potenţial, micşorând curentul de difuzie datorat purtătorilor majoritari. Dioda va fi parcursă de un curent de valoare mică, şi caracterizată de o rezistenţă mare.

Simbolul diodei

În practică dioda este folosită în calitate de redresor. Energia electrică uşor se transmite prin liniile de tensiune înaltă la distanţe mari sub formă de curent alternativ, deoarece pierderile sunt proporţionale cu intensitatea curentului. Pentru a fi folosit, curentul alternativ este transformat în curent continuu. Această transformare este îndeplinită de dispozitivele redresoare, la baza funcţionării cărora stau diodele.

1.2. Redresor monofazat monoalternanţă

În fig. 1.4 este reprezentată schema simplificată a unui redresor monofazat monoalternanţă. La intrare (punctul A) avem curent alternativ (fig. 1.5). Iar la ieşire (punctul B) se obţine curent continuu de o singură polaritate . Pentru a fi continuu se conectează un condensator (fig. 1.6).

În acest caz în condensator se acumulează mult mai multă energie decât se va consuma prin rezistorul RL.

Diagrama de variaţie în timp a tensiunii are forma reprezentată în fig. 1.7.

1.3. Redresor monofazat dublă alternanţă

Se mai adaugă o diodă (fig. 1.8). În acest caz timpul de descărcare a condensatorului este mai mic. Diagrama de variaţie în timp a tensiunii are forma reprezentată în fig. 1.9.

1.4. Redresor pe baza punţii de diode

Din punct de vedere tehnologic transformatorul cu bobină e un lucru complicat. De aceia se aplică în practică redresorul pe baza punţii de diode (fig. 1.10). Condensatorul nu trebuie să se descarce pe diodă.

Când curentul merge de la A la B, avem semiperioada pozitivă şi sunt deschise diodele D3 şi D2.