Другие типы

· Селеновый выпрямитель (вентиль)^[2]

· Медно-закисный выпрямитель (вентиль)^[2]

Для получения простейшего точечного диода берут пластинку металла с прикреплённым к ней выводом и к ней приваривают кристалл полупроводника электронного типа проводимости. Этот кристалл называют базой диода. Затем берут металлическую иглу с присоединённым к ней выводом, изготавливаемую, например, из вольфрама, золота, бериллиевой бронзы, на которую нанесён легирующий материал, и её острый кончик упирают в кристалл базы диода так, чтобы игла была подпружинена. В качестве легирующего материала часто используют алюминий и индий. Все части будущего диода помещены в корпус, который, например, может быть маленьким стеклянным баллоном, из которого откачан воздух. Далее осуществляют формовку, то есть местное нагревание участка между иглой и полупроводниковой пластиной для того, чтобы на небольшой площади их материалы друг в друга диффундировали. Для этого через диод в прямом и обратном направлениях пропускают короткие импульсы с силой тока около 1 А, что во много раз превышает максимальный постоянный ток изготавливаемого точечного диода. Материал акцепторной примеси, который находился на игле, и тот, из которого она состояла, диффундируют на небольшой почти полусферический участок в базу диода, образуя переход. Точечные диоды благодаря небольшой площади электронно-дырочного перехода обычно обладают малой ёмкостью, а, следовательно, могут работать на высокой частоте, не теряя свойства односторонней проводимости. Однако малая площадь перехода не позволяет пропускать через точечный диод большие прямые токи без разрушения компонента.

Для изготовления плоскостного диода берут базу диода электронного типа проводимости и кладут на неё полупроводниковую пластину, которая позже станет играть роль акцепторной примеси. Затем их нагревают примерно до 450 °C … 550 °C в вакууме, отчего материал акцепторной примеси диффундирует в базу будущего диода. Полученный электронно-дырочный переход будет обладать большой площадью и существенной ёмкостью. Благодаря тому, что площадь плоскостного диода велика, через него можно пропускать весьма большой ток в прямом включении, однако наибольшая частота, на которой такой диод может сохранять работоспособность, будет низкой.

ГОСТ 20859-79 устанавливает унифицированное обозначение силовых полупроводниковых приборов из следующих шести элементов.

Первый элемент — буква, обозначающая подкласс (вид) прибора:

Д — выпрямительный диод;

Л — лавинный диод.

Второй элемент — буква, определяющая функциональное назначение прибора:

Ч — высокочастотный диод, для диодов с временем обратного восстановления менее 5 мкс (для низкочастотных приборов дополнительное буквенное обозначение не применяется);

И — импульсный диод с временем включения менее 4 мкс.

Третий элемент — цифра от 1 до 9, определяющая порядковый номер модификации прибора.

Четвертый элемент — цифра от 1 до 9, указывающая тип (размер) корпуса (см. таб. 2.1-2).

Пятый элемент — цифра от 1 до 5 — конструктивное исполнение корпуса прибора:

1 — штыревое с гибким выводом;

2 — штыревое с жестким выводом;

3 — таблеточное;

4 — под запрессовку;

5 — фланцевое.

Шестой элемент — цифры, которые указывают значение максимального допустимого среднего тока или импульсного тока в амперах. Перед обозначением тока ставится дефис.

Дополнительные элементы обозначения могут быть следующими:

буква “Х” — обозначает приборы с обратной проводимостью (катодом является основание);

класс по напряжению — числа, соответствующие сотням вольт (1 –100 В, 2 – 200 В, 3 – 300 В,..., 13 – 1300 В,..., 20 – 2000 В,..., 50 – 5000 В);

группа по времени обратного восстановления — цифры от 1 до 9, обозначающие, соответственно, не более 5; 4; 3,2; 2,5; 2; 1,6; 1; 0,63; 0,4 мкс (для высокочастотных и импульсных диодов).

Пример условного обозначения по ГОСТ 20859-79: Д161-200Х-8 — диод первой модификации, размер шестигранника под ключ 32 мм, штыревой конструкции с гибким выводом, максимально допустимый средний ток 200 А, обратной полярности, повторяющееся обратное напряжение 800 В.

7. Полупроводниковые диоды: основные параметры.

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n -перехода.

К основным параметрам диодов относят:

· максимально допустимый постоянный прямой ток, А;

· максимально допустимый импульсный прямой ток, А;

· максимально допустимое постоянное обратное напряжение, В;

· максимально допустимое импульсное обратное напряжение, В;

· обратный ток, протекающий через диод в обратном включении при приложенном к его выводам максимально допустимом постоянном напряжении, мкА;

· статическое сопротивление диода в прямом включении, равное отношению падения напряжения на диоде в прямом включении к силе прямого тока, Ом;

· статическое сопротивление диода в обратном включении, равное отношению величины обратного напряжения к силе обратного тока, МОм;

· динамическое сопротивление диода в прямом включении, составляющее отношение изменения падающего не диоде постоянного напряжения в прямом включении к величине изменения силы прямого тока, Ом;

· динамическое сопротивление диода в обратном включении, равное отношению изменения обратного напряжения к изменению величины обратного тока, Ом;

· полная ёмкость запертого диода, пФ;

· максимально допустимая частота протекающего по диоду переменного тока, Гц, и др.

8. Стабилитроны: назначение, свойства, принцип работы, условное обозначение и маркировка, основные параметры.

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя^[1]. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко^[1]. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей Ома до сотен Ом^[1]. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов^[2].

Основное назначение стабилитронов — стабилизация напряжения^[1][2]. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до 400 В^[3]. Интегральные стабилитроны со скрытой структурой на напряжение около 7 В являются самыми точными и стабильными твердотельнымиисточниками опорного напряжения: лучшие их образцы приближаются по совокупности показателей кнормальному элементу Вестона. Особый тип стабилитронов, высоковольтные лавинные диоды(«подавители переходных импульсных помех», «суппрессоры», «TVS-диоды») применяется длязащиты электроаппаратуры от перенапряжений.

В полупроводниковых стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на р-n- переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое. Это связано с тем, что небольшое увеличение напряжения на р-n- переходе в режиме электрического пробоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заряда и значительное увеличение обратного тока.

Рисунок 3.6 – Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его условное графическое обозначение

Основные параметры стабилитронов:

1. Напряжение стабилизации – напряжение на стабилитроне при про-текании через него тока стабилизации;

2. Ток стабилизации – значение постоянного тока, протекающего через стабидитрон в режиме стабилизации;

3. Дифференциальное сопротивление стабилитрона – дифференциальное сопротивление при заданном значении тока стабилизации, т. е. ;

4. Температурный коэффициент напряжения стабилизации – отношение относительного изменения напряжения стабилизации стабилитрона к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации: ;

9. Светоизлучающие диоды и фотодиоды: назначение, свойства, принцип работы, условное обозначение и маркировка, основные параметры.

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром

Обозначение светодиода в электрических схемах

Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Современные сверхъяркие светодиоды обладают менее выраженной полупроводимостью, чем обычные диоды. Высокочастотные пульсации в питающей цепи (т.н. "иголки") и выбросы обратного напряжения приводят к ускоренному деградированию кристалла. Скорость деградирования также зависит от питающего тока (нелинейно) и температуры кристалла (нелинейно).

Фотодио́д — приёмник оптического излучения^[1], который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте (разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

Принцип работы:

При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода C_p-n

Параметры:

· чувствительность

отражает изменение электрического состояния на выходе фотодиода при подаче на вход единичного оптического сигнала. Количественно чувствительность измеряется отношением изменения электрической характеристики, снимаемой на выходе фотоприёмника, к световому потоку или потоку излучения, его вызвавшему.

; — токовая чувствительность по световому потоку

; — вольтаическая чувствительность по энергетическому потоку

· шумы

помимо полезного сигнала на выходе фотодиода появляется хаотический сигнал со случайной амплитудой и спектром — шум фотодиода. Он не позволяет регистрировать сколь угодно малые полезные сигналы. Шум фотодиода складывается из шумов полупроводникового материала и фотонного шума.

Характеристики:

· вольт-амперная характеристика (ВАХ)

зависимость выходного напряжения от входного тока.

· спектральные характеристики

зависимость фототока от длины волны падающего света на фотодиод. Она определяется со стороны больших длин волн шириной запрещённой зоны, при малых длинах волн большим показателем поглощения и увеличения влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда с уменьшением длины волны квантов света. То есть коротковолновая граница чувствительности зависит от толщины базы и от скорости поверхностной рекомбинации. Положение максимума в спектральной характеристике фотодиода сильно зависит от степени роста коэффициента поглощения.

· световые характеристики

зависимость фототока от освещённости, соответствует прямой пропорциональности фототока от освещённости. Это обусловлено тем, что толщина базы фотодиода значительно меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. То есть практически все неосновные носители заряда, возникшие в базе, принимают участие в образовании фототока.

· постоянная времени

это время, в течение которого фототок фотодиода изменяется после освещения или после затемнения фотодиода в е раз (63 %) по отношению к установившемуся значению.

· темновое сопротивление

сопротивление фотодиода в отсутствие освещения.