Выпрямительные кремниевые диоды.

Они получили в последнее время особенно большое распространение. Изготовляются вплавлением алюминия в кремний n типа, а также сплава олова с фосфором или золота с сурьмой в кремний р типа. Применяется и диффузионный метод.

На рис.2.4 приведены вольтамперные характеристики диода. Они не имеют участка насыщения. Обратный ток кремниевых диодов значи­тельно меньше, чем германиевых. Допустимое обратное напряжение может достигать 1000 B и более. С увеличением температуры окружающей среды пробив­ное напряжение увеличивается, что объясняется лавинным характером пробоя р-п перехода. Предельная плотность тока кремниевых диодов выше (порядка 200 А/см²). Прямое напряжение при номинальном прямом токе сос­тавляет (1¸2) В, т.е. в 1,5-2 раза больше, чем у германиевых дио­дов. Диапазон рабочих температур от –60⁰C до +125⁰С.

Мощные кремниевые диоды выпускаются на выпрямленный ток от 10 до 500 А и обратное напряжение от 50 до 1000 В.

2.5. Высокочастотные диоды.

Условные обозначения высокочастотных диодов совпадают с условными убозначениями выпрямительных диодов.

Высокочастотные диоды применяются для выпрямления (детектирова­ния) колебаний высокой частоты (до сотен мегагерц) и других нелиней­ных преобразований.

Плоскостные диоды для выпрямления высокочастотных колебаний непригодны из-за большой величины емкости перехода С_p-n. В высокочастотных диодах с целью уменьшения емкости уменьшают площадь S перехода. Их подразделяют на точечные и микросплавные (микроплоскостные). Последние имеют несколько большую площадь перехода и предназначены для работы на частотах до 20 МГц.

В точечных диодах р-п переход получают ток так называемой формов­кой. Процесс формовки заключается в следующем. Тонкую заостренную про­волочку (иглу) с нанесенной на нее примесью приваривают при помощи импульса тока к пластинке полупроводника с определенным типом электропроводности. При этом из иглы в основной полупроводник диффундируют примеси, создающие область с противоположным типом электропроводности. Таким образом, в месте контакта иглы с полупроводником образуется ми­ниатюрный р-п переход полусферической формы.

Германиевые точечные диоды обычно изготовляются из n германия, к которому приваривает проволочку из бериллиевой бронзы или вольфра­ма, покрытого индием. Полученная область германия типа р представ­ляет собой эмиттер.

Для изготовления кремниевых точечных диодов используется n кремний и игла, покрытая алюминием, который служит акцептором. Большинст­во германиевых и кремниевых точечных диодов имеют барьерную емкость не более

1 пФ, но их диффузионная емкость сравнительно велика.

Малая площадь перехода ограничивает величину прямого тока диода. Выпускаются диоды у которых I_{вп ср макс} составляет 100 мА, а мак­симальное обратное напряжение - 150 В.

Особенностью вольтамперной характеристики точечного диода являет­ся отсутствие участка насыщения. Обратный ток существенно возрастает за счет тока утечки и заметного повышения температуры перехода, т.к. теплоотвод затруднен из-за малой площади контакта пере­хода с основной пластиной полупроводника. Для точечных диодов характерен большой разброс параметров. Микросплавные диоды в отличие от точечных имеют большую стабиль­ность параметров, но емкость перехода у них больше, и поэтому частотныйдиапазон уже.

Эквивалентная схема высокочастотного диода для малого переменного сигнала состоит из эквивалентной схемы собственного p-n перехода (см. рис.1.15) и включенного с ней последовательного сопротивления r_s, называемого сопротивлением растекания. Оно определяется сопротивлением области полуп­роводника, расположенного вблизи p-n перехода, где сгущаются линии тока.