В науке, технике и медицинской практике имеется много областей, для которых необходим постоянный ток: лечение постоянным током, зарядка аккумуляторов, медицинская аппаратура.
Постоянный ток можно получать от генератора постоянного тока, аккумуляторов и гальванических элементов. Но чаще к месту потребления подается переменный ток, который получается от генераторов переменного тока, установленных на электростанции. Этот переменный ток на местах преобразуют в постоянный, используя при этом приборы, называемые выпрямителями.
Простейший выпрямитель, в схему которого (см. рис. 4) входит полупроводниковый диод (Д) и электрический фильтр, состоящий из дросселя (Др) и конденсатора (С). Обозначение диодов на электрических схемах показано на рис. 2, причем острие стрелки показывает направление тока.
Работа полупроводниковых выпрямителей и диодов основана на свойствах p-n-перехода. Свойство p-n-перехода пропускать ток только в одном направлении объясняется наличием двух типов проводимости полупроводников – электронной (полупроводники n-типа) и дырочной (полупроводники p-типа).
Существуют полупроводники, у которых одновременно обе проводимости имеются в равной степени (в частности, все полупроводники в химически чистом состоянии).
Подбором примесей можно регулировать характер и величину проводимости полупроводника. Так, у германия, находящегося в четвертой группе периодической системы, примеси элементов пятой группы, например мышьяка, создают донорные уровни и электронную проводимость, тогда как примеси элементов третьей группы, например индия, создают акцепторные уровни и дырочную проводимость.
На границе контакта полупроводников разного типа проводимости образуется запирающий слой.
Если к p-n-переходу присоединить источник тока, внешнее напряжение которого совпадает с направлением контактной разности потенциалов (КРП) слоя, то запирающий слой еще более возрастет. Это включение диода в так называемом запирающем направлении, и ток в цепи будет очень слабый. При противоположном подключении полюсов источника тока к диоду – в прямом направлении – возникает прямой ток, значение которого будет зависеть от внешнего напряжения.