Решение ТОЭ онлайн
Техника высоких напряжений ТВН
Электротехника, основы электроники
Электрические измерения, электрические материалы

 
на правах рекламы

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды

Устройство плоскостных и точечных полупроводниковых диодов и их применение

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n переходом и двумя электрическими выводами.

Классификация и условное графическое обозначение полупроводниковых диодов приведены в табл. 1.

Таблица 1 –  Классификация и условное графическое обозначение полупроводниковых диодов

Класс диодов

Тип диодов

Условное обозначение

Точечные

Выпрямительные

Условное графическое обозначение точечного выпрямительного диода

СВЧ-диоды

Условное графическое обозначение СВЧ-диода

Плоскостные

Выпрямительные

Условное графическое обозначение плоскостного выпрямительного диода

Стабилитроны

Условное графическое обозначение стабилитрона

Туннельные

Условное графическое обозначение тунельного диода

Обращенные

Условное графическое обозначение обращенного диода

Варикапы

Условное графическое обозначение варикапа

Фотодиоды

Условное графическое обозначение фотодиода

Светодиоды

Условное графическое обозначение светодиода

Фотоэлементы полупроводниковые

Условное графическое обозначение фотоэлемента полупроводникового

Все полупроводниковые диоды делятся на два класса: точечные диоды и плоскостные диоды.

В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n-типа, толщиной 0,1—0,6 мм и площадью 0,5—1,5 мм2; с пластинкой соприкасается заостренная стальная проволочка (рис, 1), образующая p-n-переход в месте контакта.

Конструкция точечного германиевого диода типа Д103

Рис. 1 Конструкция точечного германиевого диода типа Д103:

1 – выводы; 2 – стеклянный корпус; 3 – кристалл полупроводника; 4 – стальная пружина

Вольт-амперные характеристики точечного диода при различных температурах приведены на рис. 2.

Вольт-амперные характеристики точечного диода

Рис. 2 Вольт-амперные характеристики точечного диода

Из-за малой площади контакта прямой ток и междуэлектродная емкость таких диодов сравнительно невелики, что позволяет применять их в области очень высоких частот (СВЧ-диоды). Точечные диоды служат в основном для выпрямления переменного тока (выпрямительные диоды).

В плоскостных диодах p-n-переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причем площадь перехода у различных типов диодов лежит в пределах от сотых долей квадратного миллиметра (микроплоскостные диоды) до нескольких десятков квадратных сантиметров (силовые диоды).

По способу внесения примесей диоды делят на сплавные и диффузионные.

Электрические характеристики плоскостного диода определяются характеристиками p-n-перехода. В зависимости от назначения диода в нем используются те или иные характеристики p-n-перехода.

Выпрямительный диод — полупроводниковый прибор, в котором так же, как и в точечном диоде, используются выпрямительные свойства p-n-перехода.

Конструкция мощного выпрямительного диода показана на рис. 3.

Конструкции мощного выпрямительного диода

Рис. 3 Конструкции мощного выпрямительного диода:

1 – гибкий вывод; 2 – жесткая втулка; 3 – гибкий медный провод; 4 – стеклянная втулка;

5 – металлический корпус; 6 – кристалл полупроводника; 7 – основание; 8 – стальная шайба;

9 – контактная шайба; 10 – гайка

Вольт-амперная характеристика мощного выпрямительного диода приведена на рис. 4.

Благодаря большой площади перехода плоскостные диоды рассчитаны на большой прямой ток. Обычно прямое напряжение диода не превышает 1 — 2 В, при этом плотность тока в полупроводнике достигает 1 — 10 А/мм2, что вызывает некоторое повышение его температуры.

Вольт-амперная характеристика мощного выпрямительного диода

Рис. 4 Вольт-амперная характеристика мощного выпрямительного диода

Полупроводниковый стабилитрон — полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения.

Полупроводниковый стабилитрон работает на участке электрического пробоя p-n-перехода. Для предотвращения теплового пробоя конструкция стабилитрона обеспечивает эффективный отвод тепла от p-n-перехода. Чаще всего материалом для стабилитронов служит кремний. Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона приведена на рис. 5.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона

Рис. 5 Вольт-амперная характеристика полупроводникового стабилитрона

Как видно из рис. 5, в области пробоя напряжение на стабилитроне Uст лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации Iст. Такую характеристику стабилитрона применяют для получения стабильного напряжения, например в параметрических стабилизаторах напряжения.

Туннельный диод — полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперных характеристиках при прямом напряжении участка отрицательной дифференциальной проводимости (рис. 6).

Вольт-амперные характеристики туннельного и обращенного диодов

Рис. 6 Вольт-амперные характеристики туннельного (1) и обращенного (2) диодов

Туннельные диоды являются быстродействующими полупроводниковыми приборами и применяются в генераторах высокочастотных колебаний и быстродействующих импульсных переключателей.

Обращенный диод — разновидность туннельного диода, у которого ток пика Iп = 0 (кривая 2 на рис. 6).

Обращенный диод обладает вентильными свойствами при малых напряжениях именно в той области, где обычные выпрямительные диоды этими свойствами не обладают. При этом направлением наибольшей проводимости является направление, соответствующее обратному току.

Обращенные диоды применяют, как и туннельные диоды в импульсных устройствах, а также в качестве преобразователей сигналов (смесителей и детекторов) в радиотехнических устройствах.

Варикап — полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости p-n-перехода от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой величиной емкости.

Варикапы применяют в системах дистанционного управления и в параметрических усилителях с малым уровнем собственных шумов.

Фотодиод, фотоэлемент полупроводниковый, светодиод — полупроводниковые диоды, использующие эффект взаимодействия излучения (видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) с носителями заряда (электронами и дырками) в запирающем слое p-n-перехода.


Теги: Диод, полупроводниковый диод, стабилитрон, туннельный диод, варикап

Комментарии:

Оставить комментарий