Полупроводниковые диоды. Диод – это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление проходящему по нему току в прямом и большое сопротивление в обратном направлении

Диод – это полупроводниковый прибор, имеющий малое сопротивление проходящему по нему току в прямом и большое сопротивление в обратном направлении. Работа диодов основана на p–n – переходе.

По конструктивно-технологическим признакам (рис. 1) диоды делятся на точечные и плоскостные. У первых p-n переход образуется в месте контакта металлической иглы с полупроводниковой пластиной, у вторых – на границе раздела полупроводников с разной электропроводимостью.

У плоскостных диодов больше площадь проводного слоя и поэтому они пропускают большие токи. Недостаток – большая емкость проводного слоя, в связи с чем они не могут применяться при больших частотах.

Для изготовления диодов применяют германий (не выше + 70 С), кремний (до 125-150 С), арсенид и фосфид галлия.

По применению диоды бывают выпрямительные, универсальные, импульсные, варикапы, туннельные и туннельные обращенные, излучающие, сверхвысокочастотные, стабилитроны и стабисторы (условные обозначения см. на рис. 2, внешний вид некоторых диодов – на рис. 3).

Вольтамперная характеристика диода выражает зависимость тока I, протекающего через диод, от величины и полярности приложенного к нему напряжения U (рис. 4).

Чем круче прямая ветвь и чем ближе к горизонтальной оси обратная ветвь, тем лучше выпрямительные свойства диода. При достаточно большом обратном напряжении наступает пробой, т.е. резко возрастает обратный ток и диод перестает выполнять свои функции.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления тока низкой частоты (менее 50 Гц), выполнены обычно плоскостными для передачи больших токов, материал полупроводника – кремний.

Основные параметры:

· постоянное прямое и обратное напряжение при заданном постоянном токе;

· постоянный прямой ток в прямом направлении;

· постоянный обратный ток при заданном обратном напряжении.

Максимально допустимые параметры:

· максимально допустимое постоянное обратное напряжение;

· максимально допустимый постоянный прямой ток;

· максимально допустимый средний прямой ток;

· максимально допустимый средний выпрямленный прямой ток;

· максимально допустимая средняя рассеиваемая мощность диода.

Высокочастотные диоды – приборы универсального назначения: для выпрямления токов в широком диапазоне частот (до нескольких сотен МГц), для модуляции, детектирования и других нелинейных преобразований. По конструкции – точечные диоды. Имеют те же свойства, что и выпрямительные, но в гораздо более широком частотном диапазоне.

Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсных сигналов (в детекторах видеосигналов, ключевых и логических устройствах), в основном – точечной конструкции.

Основные параметры:

· импульсное (пиковое) прямое напряжение при заданном импульсе прямого тока;

· импульсное (пиковое) обратное напряжение;

· емкость, измеренная между выводами диода при заданных напряжении и частоте;

· время установления прямого напряжения – интервал времени с момента подачи импульса прямого тока на диод до достижения заданного прямого напряжения;

· время восстановления обратного сопротивления – интервал времени с момента прохождения через нуль после переключения диода из состояния заданного тока в состояние заданного обратного напряжения до момента достижения заданного обратного тока;

· заряд переключения – часть накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь при изменении направления тока с прямого на обратное.

К максимально допустимым параметрам относятся: максимально допустимый прямой импульсный ток, максимальная и минимальная рабочие температуры.

Внешне импульсные диоды представляют собой небольшой (несколько миллиметров в длину) стеклянный (старые конструкции) или пластмассовый корпус различной конфигурации с двумя металлическими выводами.