Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют двухэлектродный полупроводниковый прибор, содержащий один электронно-дырочный р-п переход.

По конструктивному исполнению полупроводни­ковые диоды разделяются на плоскостные и точечные. Плоскостные диоды представляют собой p-n-переход с двумя металлическими контактами, присоединенными к р- и n-областям. В точечном диоде вместо плоской использу­ется конструкция, состоящая из пластины полупроводника и металлического проводника в виде острия. При сплавле­нии острия с пластиной образуется микропереход. По сравнению с плоскостным диодом падение напряжения на точечном в прямом направлении очень мало, ток в обрат­ном направлении значительно меняется в зависимости от напряжения. Точечные диоды обладают малой межэлек­тродной емкостью.

Рассмотрим некоторые группы полупроводнико­вых диодов.

Выпрямительный полупроводниковый диод исполь­зуется для выпрямления переменного тока.

Типичная вольт-амперная характеристика выпря­мительного диода подобна характеристике, представлен­ной на рис. 83. Основным свойством выпрямительного диода является большое различие сопротивлений в прямом и обратном направлениях, что обуславливает вентильные свойства выпрямительного диода, т.е. способность про­пускать ток преимущественно в одном (прямом) направле­нии. Электрические параметры выпрямительного диода: прямое напряжение U_np, которое нормируется при опреде­ленном прямом токе 1_пр; максимально допустимый прямой ток 1_{пр тах} максимально допустимое обратное напряжение Uобр таx, обратный ток 1_обр, который нормируется при опре­деленном обратном напряжении Uo6_P, межэлектродная ем­кость, сопротивление постоянному и переменному току.

Полупроводниковый стабилитрон - полупровод­никовый диод, напряжение на котором в области электри­ческого пробоя слабо зависит от тока.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона при­ведена на рис. 84.

Как видно, в области пробоя напряжение на стаби­литроне U_cm лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации 1_ст.

Рис. 85 Условные графические обозначения

полупроводниковых диодов:

а - вентильного диода; б - стабилитрона; в - туннельного диода; г - варикапа; д - фотодиода; е – светодиода

Рис. 84. Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Основные параметры стабилитрона: напряжение на участке стабилизации U_cm; динамическое сопротивление на участке стабилизации R_д = dU_cm/dI_cm; минимальный ток стабилизации 1_{ст min} , максимальный ток стабилизации f_{cm max}, температурный коэффициент напряжения на участ­ке стабилизации TKU=(dU_cm/dT)·100.

Стабилитроны используются для стабилизации и ограничения напряжения, а также в качестве источника опорного (эталонного) напряжения в прецизионной изме­рительной технике.

Туннельный диод - это полупроводниковый диод, в котором благодаря использованию высокой концентрации примесей возникает очень узкий барьер и наблюдается туннельный механизм переноса зарядов через р-п-переход. Характеристика туннельного диода имеет область отрица­тельного сопротивления, т. е. область, в которой положи­тельному приращению напряжения соответствует отрица­тельное приращение тока (пунктирная линия на рис. 83).

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

Фотодиод - полупроводниковый диод, в котором в результате освещения p-n-перехода повышается обрат­ный ток.

Светодиод - полупроводниковый диод, в котором в режиме прямого тока в зоне p-n-перехода возникает ви­димое или инфракрасное излучение.

Фотодиоды используются в солнечных батареях, применяемых на космических кораблях и в южных рай­онах земного шара. Светодиоды находят применение для индикации в измерительных приборах, в наручных часах, микрокалькуляторах и других приборах.

Условные графические обозначения рассмотрен­ных полупроводниковых диодов представлены на рис. 85.