Типы полупроводниковых диодов

Выпрямительные диоды используют для выпрямления переменных токов частотой 50 Гц – 100 кГц. Основные параметры выпрямительных диодов даются применительно к их работе в однополупериодном выпрямителе с активной нагрузкой.

Среднее прямое напряжение U_ПР.cp – среднее за период прямое напряжение на диоде при протекании через него максимально допустимого выпрямленного тока.

Средний обратный ток I_ОБР.ср – средний за период обратный ток, измеряемый при максимальном обратном напряжении.

Максимально допустимое обратное напряжение U_o6p.max – наибольшее постоянное (или импульсное) обратное напряжение, при котором диод может длительно и надежно работать.

Максимально допустимый выпрямленный ток I_{вп.ср max} – средний за период ток через диод (постоянная составляющая), при котором обеспечивается его надежная длительная работа.

Максимальная частота f_mах – наибольшая частота подводимого напряжения, при которой выпрямитель на данном диоде работает достаточно эффективно, а нагрев диода не превышает допустимой величины.

Высокочастотные (универсальные) и импульсные диоды применяют для выпрямления токов, модуляции и детектирования сигналов с частотами свыше 100 кГц.

Диоды Шоттки основаны на переходе металл - полупроводник. Накопление заряда в переходе этого типа выражено слабо. Поэтому время переключения может быть уменьшено до значений порядка 100 пС. Другой особенностью этих диодов является малое (по сравнению с кремниевыми диодами) прямое напряжение, составляющее примерно 0,5 В. Диоды Шоттки относятся к универсальным и могут работать как на низких частотах, так и высоких.

Стабилитроны относятся к специальным диодам и предназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения или сопротивления нагрузки, для фиксации уровня напряжения на определенном уровне и т. д. Для стабилитронов рабочим является участок пробоя ВАХ в области обратных напряжений (рисунок 4). На этом участке напряжение на диоде остается практически постоянным при изменении обратного тока диода. Иногда используется также прямая ветвь ВАХ стабилитрона.

Стабилитрон характеризуется:

– напряжением стабилизации U_СТ – напряжение на стабилитроне в рабочем режиме (при заданном токе стабилизации);

– минимальным током стабилизации I_{ст min} – наименьшее значение тока стабилизации, при котором режим пробоя устойчив;

– максимально допустимый ток стабилизации I_{ст max} – наибольший ток стабилизации, при котором нагрев стабилитронов не выходит за допустимые пределы.

–дифференциальное сопротивление r_СТ – отношение приращения напряжения стабилизации к вызывающему его приращению тока стабилизации
г_СТ = ∆U_СТ/∆I_СТ.

–максимально допустимая рассеиваемая мощность Р_mах = U_СТ∙I_СТmax.

К параметрам стабилитронов также относят максимально допустимый прямой ток I_max, максимально допустимый импульсный ток I_{пр.и mах}.

Варикап – полупроводниковый диод, предназначенный для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. При увеличении обратного напряжения емкость варикапа уменьшается по закону

С_U = С₀[φ_к/(φ_к + U)]^1/n, (8)

где С_U – емкость диода; С₀ – емкость диода при нулевом обратном напряжении;
φ_к – контактная разность потенциалов;

n – коэффициент, зависящий от типа варикапа (n = 2 ÷ 3).

К основным параметрам варикапа относят:

– коэффициент перекрытия по емкости k_С – отношение емкостей варикапа при двух крайних значениях обратного напряжения;

– добротность Q – отношение реактивного сопротивления на заданной частоте сигнала к сопротивлению потерь при заданной емкости или обратном напряжении;

– обратный ток варикапа I_обр – постоянный ток, протекающий через варикап в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

Обозначение диодов

Диоды на принципиальных схемах обозначаются следующим образом. Выпрямительные и универсальные – рисунок 5. а), стабилитроны – рисунок
5. б), варикапы – рисунок 5. в).

Один из электродов обозначается буквой А по аналогии с электровакуумными приборами – анод, другой электрод – К – катод.

Если к аноду приложено положительное напряжение, а к катоду – отрицательное, то диод включен в прямом направлении и открыт. На диоде

выделяется напряжение U_ПР и течет ток I_ПР = I_Д. Если к аноду приложено отрицательное напряжение, то диод включен в обратном направлении и закрыт. В цепи течет обратный ток насыщения.

Обозначение диодов – КД101А – кремниевый диод малой мощности (серия 100), разработка 01, разновидность А.

Стабилитроны обозначаются КС153А – кремниевый стабилитрон малой мощности (серия 100), напряжение стабилизации 5,3 В, разновидности А.

Варикапы обозначаются – КВ105А – варикап на основе кремния, маломощный, разработка 05, разновидности А.