ПРИНЦИП РАБОТЫ КРЕМНИЕВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ.

Основан на способности образования запорного слоя на границе между кремнием с электронной и дырочной проводимостями.

Если в пластинку монокристалла чистого кремния (Т=0,5 мм; D =25мм) вплавить:

с одной стороны 5^-ти валентное вещество, а с другой стороны вплавить 3-х валентное вещество, то в такой пластинке кремния образуется с одной стороны электронная проводимость кремния, а с другой стороны образуется дырочная проводимость кремния.

При этом в пограничном слое, все электроны из кремния с электронной проводимостью « п» переходят через границу и занимают все «дырки» в пограничном слое кремния с дырочной проводимостью типа «р».

Результат этого - внутри пластинки монокристалла чистого кремния на границе между двумя слоями присадок образуется запорный слой типа « п-р-п» из нейтральных атомов, который препятствует дальнейшему перемещению всех остальных электронов к «дыркам».

Этот запорный слой является выпрямителем, т.е. будет пропускать ток только в одном направлении.

· Если к такой пластинке монокристалла чистого кремния с запорным слоем подключить источник электрической энергии так, чтобы «+» был подключен к стороне с электронной проводимостью типа « п », а «-» источника – к стороне с дырочной проводимостью типа «р», то ток по цепи проходить не будет.

Это объясняется тем, что под действием ЭДС источника электрической энергии все электроны из кремния с электронной проводимостью типа «п» уходят к «+» источника. За счет этого со стороны образуются с дырочной проводимостью типа «р»нейтральные атомы и запорный слой с этой стороны увеличится до полной толщины пластинки монокристалла чистого кремния.

Со стороны с электронной проводимостью типа « п » под действием ЭДС источника электрической энергии электроны от «-» источника займут все «дырки» в кремнии с дырочной проводимостью типа «р», и здесь образуются новые нейтральные атомы. И с этой стороны запорный слой из нейтральных атомов увеличится до полной толщины пластинки монокристалла чистого кремния.

При такой полярности подключения источника электрической энергии, запорный слой с обоих сторон монокристалла кремния увеличивается до полной толщины пластинки кремния (т.е. до 0,5 мм). Сопротивление (R) пластинки монокристала кремния увеличивается и поэтому ток по цепи проходить не будет.

· При изменении полярности подключения источника электрической энергии к пластинке монокристалла кремния с запорным слоем, то по цепи начнет проходить ток

Это объясняется следующим:

Со стороны с электронной проводимостью типа « п » под действием ЭДС источника электрической энергии электроны будут «наталкиваться» электроны от «-» источника электрической энергии, эти электроны будут вклиниваться в запорный слой из нейтральных атомов, за счет этого запорный слой из нейтральных атомов с этой стороны будет уменьшаться по толщине.

Со стороны с электронной проводимостью типа « р » под действием ЭДС источника связанные электроны будут вырываться из нейтральных атомов запорного слоя, за счет этого в запорном слое образуются «дырки». При этом запорный слой из нейтральных атомов с этой стороны также будет уменьшаться по толщине.

Таким образом, при такой полярности подключения источника электрической энергии к пластинке монокристалла кремния, запорный слой из нейтральных атомов уменьшается по толщине с обеих сторон:

сопротивление запорного слоя, резко уменьшается и тогда по цепи пойдет ток

· Если такую пластинку монокристалла кремния с запорным слоем включить в цепь ~ тока, то в один полупериод (0,01 сек.) по цепи будет проходить ток, а в другой полупериод тока в цепи не будет, т.е. будет происходить выпрямление ~ тока в постоянный пульсирующий ток.