Класифікація та маркування діодів

Markuvannya napivprovidnykovykh diodiv, rozroblenykh pislya 1964 r., peredbachaye shistʹ symvoliv. Pershyy̆ symvol - litera (dlya pryladiv zahalʹnoho zastosuvannya) abo tsyfra (dlya pryladiv spetsialʹnoho pryznachennya), shcho vkazuye vykhidnyy̆ napivprovidnyk: H (1) - hermaniy̆, K (2)-kremniy̆, A (3)-GaAS.
Druhyy̆ symvol - litera, shcho poznachaye pidklas dioda: D - vypryamni, vysokochastotni (universalʹni) ta impulʹsni diody: V - varykapiv; S - stabilitrony i stabistory; L - svitlodiody.
Tretiy̆ symvol - tsyfra, shcho nadaye pryznachennya dioda (u stabilitroniv - potuzhnistʹ rozsiyuvannya) napryklad, 3 - peremykalʹnykh, 4 - universalʹnyy̆ i t.d.
Chetvertyy̆ i p'yatyy̆ symvoly - dvoznachne chyslo, yake vkazuye poryadkovyy̆ nomer rozrobky (u stabilitroniv - nominalʹna napruha stabilizatsiï).
Shostyy̆ symvol - litera, shcho poznachaye parametrychnu hrupu pryladu (u stabilitroniv - poslidovnistʹ rozrobky).
Pryklady markuvannya diodiv:
HD412A - hermaniyevykh (H), diod (D), universalʹnyy̆ (4), nomer rozrobky 12, hrupa A;
KS196V - kremniyevyy̆ (K), stabilitron (S), potuzhnistʹ rozsiyuvannya ne bilʹshe 0,3 Vt (1), nominalʹna napruha stabilizatsiï 9,6 V (96), tretya rozrobka (V).
Dlya napivprovidnykovykh diodiv z malymy rozmiramy korpusu vykorystovuyetʹsya kolʹorove markuvannya u vyhlyadi mitok, shcho nanosyatʹsya na korpus pryladu.
Elektrychnyy̆ ta teplovoï proboï r-n perekhodu u bahatʹokh vypadkakh vidbuvayutʹsya odnochasno. Pry nadmirnomu rozihrivi perekhodu, koly vidbuvayetʹsya zmina struktury krystala, perekhid neoborotno vykhodytʹ z ladu. Yakshcho zh pry vynyknennya proboyu strum cherez r-n perekhid obmezhenyy̆ oporom zovnishnʹoï lantsyuha i potuzhnistʹ, shcho vydilyayetʹsya na perekhodi, nevelyka, to probiy̆ zvernemo.
Znachennya dyfuziy̆noho yemnosti mozhutʹ maty poryadok vid sotenʹ do tysyach pikofarad. Tomu pry pryamomu napruh yemnistʹ r-p perekhodu vyznachayetʹsya perevazhno dyfuziy̆noï yemnistyu, a pry zvorotnomu napruzi - bar'yernoï yemnistyu.

Словарь - Открыть словарную статью

Випрямляючий діод використовує вентильні властивості p-n переходу і застосовується в випрямлячах змінного струму. В якості матеріалу при виготовленні випрямних діодів використовують в основному германій і кремній. Випрямляючий діод представляє собою електронний ключ, керований прикладеною до нього напругою. При прямій напрузі ключ замкнутий, при зворотній - розімкнений. Значення Uпр відкритого діода не перевищує для германієвих діодів 0,5 В, а у кремнієвих 1,5 В.

Основними параметрами випрямних діодів є:

І_{ПР MAX} - максимальне (за період вхідної напруги) значення (середнього) прямого струму діоду;
I_{ЗВОР MAX} – (середній за період) максимальний зворотний струм, що вимірюється при максимальній зворотній напрузі;

U_{ЗВОР MAX} - найбільше допустиме значення постійнї зворотної напруги діода;

f_max - максимальна робоча частота діода;

U_ПР - пряме падіння напруги на діод при заданому прямому струмі.

Випрямні діоди класифікують за потужністю: малопотужні (І_{ПР MAX} < 0,3 А);

середньої потужності (0,3 А £ І_{ПР MAX} < 10 А);

великої потужності (І_{ПР MAX} > 10 А),

та частотою: низькочастотні (f_max <10³ Гц);

високочастотні (f_max > 10³ Гц).

Як випрямні застосовуються також діоди, виконані на випрямляючих переходах метал - напівпровідник (діоди Шотки). Їх відрізняє менша, ніж у діодів з p-n переходом, пряма напруга і більш високі частотні характеристики.

Випрямні діоди використовують для випрямлення змінних струмів частотою 50 Гц - 100 кГц.

Імпульсний діод - напівпровідниковий діод, що має малу тривалість перехідних процесів і використовує (як і випрямляючий діод) при своїй роботі пряму і зворотню гілки ВАХ при порівняно великих струмах навантаження. Загальна тривалість перехідних процесів у діоді обумовлена перезарядив ємностей С_диф та С_б. Так як імпульсні діоди зазвичай працюють при порівняно великих прямих струмах, то процеси накопичення і розсмоктування заряду є переважаючими. Остання явище визначає швидкодію діодів і характеризується спеціальним параметром - часом відновлення його зворотного опору - t_ВІД – це інтервал часу від моменту переключення до моменту, коли зворотний струм зменшується до заданого рівня відсічки струму - I_{ВІДСІЧКИ} . В якості імпульсних широке застосування знаходять діоди Шотки.

Надвисокочастотний діод (НВЧ діод) - напівпровідниковий діод, призначений для перетворення та обробки надвисокочастотних сигналів (до десятків і сотень гігагерц). Надвисокочастотні діоди широко застосовуються в пристроях генерації та посилення електромагнітних коливань НВЧ діапазону, множення частоти, модуляції, регулювання та обмеження сигналів та ін.
Типовими представниками цієї групи діодів є змішувальні (одержання сигналу суми або різниці двох частот), детекторні (виділення постійної складової НВЧ сигналу) і перемикальних (керування рівнем потужності надвисокочастотного сигналу) діоди. Умовне графічне позначення імпульсних і НВЧ діодів аналогічно позначенню випрямних діодів.

Стабілітрон застосовуються в колах постійного струму для стабілізації напруги. Як видно з малюнка, ділянка ВАХ діоду на ділянці електричного пробою, характеризується значною зміною струму при незначній зміні падіння напруги на діоді. Ця ділянка використовують для створення спеціалізованих діодів - стабілітронів, які, у свою чергу, є основою параметричних стабілізаторів напруги. Стабілітрони виготовляють, як правило, з кремнію. При використанні високолегованого кремнію (висока концентрація домішок, а, отже, і вільних носіїв заряду) напруга стабілізації знижується, а зі зменшенням ступеня легування кремнію збільшується.

Напруга стабілізації лежить в діапазоні від 3 до 180 В. Для стабілізації більш низьких напруг використовують стабістори - діоди які працюють при прямих зміщеннях. Сполучаючи послідовно кілька діодів, вдається перекрити діапазон напруг нижче 3 В. Відмінність стабілітрону від стабістора полягає у використовуваній для стабілізації напруги різних ділянок ВАХ для стабілітрону - звовотбої гілки, для стабістору – прямої. До основних параметрів стабілітронів відносяться:

U_{СТ НОМ} - номінальна напруга стабілізації при заданому струмі;

r_{ДИФ СТ} =∆U_СТ /∆I_СТ - диференційний опір стабілітрона, рівний відношенню приросту напруги стабілізації до струму, що викликав цей приріст;

I_{СТАБ. МІН} - мінімальний струм стабілізації, найменше значення струму стабілізації, при якому режим пробою стійкий;

I_{СТАБ. МАКС} - максимальний струм стабілізації, найбільше значення струму стабілізації, при якому допустима робота стабілітрону;

ТКН_СТАБ = ∆U_СТ /(U_{СТ НОМ} •DТ) - температурний коефіцієнт напруги стабілізації, показує на скільки змінюється напруга стабілізації DU_СТ відносно номінального значення U_{СТ НОМ} при зміні температури в інтервалі DТ.

Варікап – напівпровідниковий діод, дія якого заснована на використанні залежності бар’єрної ємності С_б від значення прикладеної напруги. Це дозволяє застосовувати варикап як елемент з електрично керованою ємністю. Основною характеристикою варикапів служить ВФХ вольт-фарадна характеристика - залежність ємності варикапів С_В від значення прикладеної зворотної напруги. Варикапи, що випускаються промисловістю мають значення ємності С_В від одиниць до сотень пікофарад.

Основними параметрами варикапів є: С_В - ємність, варикапа при заданій зворотній напрузі;

К_С - коефіцієнт перекриття по ємності, рівний відношенню ємностей варикапу при двох заданих значеннях зворотної напруги (К_С = 2 ... 20);

ТКЄ_ВАР =DС_В/(С_В•DT) - температурний коефіцієнт ємності - характеризує залежність ємності варикапів від температури, де DС_В/С_В – відносна зміна ємності варикапів при зміні температури навколишнього середовища на DТ.

Тунельний діод - займає особливе місце серед напівпровідникових діодів через його властивості - внутрішнього позитивного зворотного зв'язку за напруою і хороших динамічних властивостей. Його ВАХ має ділянку негативного диференційного опору (ділянка АВ на малюнку):

r_{ДИФ ТД} = - ∆U_ТД /∆I_ТД.

Це пояснюється тим, що при дуже малих товщинах запірного шару спостерігається тунельний перехід зарядів із валентної зони в зону провідності. Тунельний діод, завдяки своїй ВАХ, знайшов широке застосування в якості ключового елемента.

Оскільки тунельне проходження електронів крізь потенційний бар'єр переходу не пов'язано з повільним процесом дифузії, то швидкість передачі тунельного струму дуже велика (близько 10^-13 сек для сильнолегованого германію). Тому частотні властивості тунельних діодів визначаються не швидкістю передачі струму, а тільки факторами, залежними від конструкції: С_ДИФ - ємністю переходу, опором втрат, обумовленим об'ємним опором напівпровідника і відводів, і сумарною індуктивністю діода. Частотні властивості тунельного діода характеризуються максимальною частотою f_max. На частотах вищеf_max тунельний діод вже не можна використовувати в якості негативного опору, тобто генерування і посилення електричних коливань на цих частотах неможливо. Крім того, якість тунельного діода на високих частотах оцінюється відношенням, яке іноді називається фактором добротності. При роботі тунельного діода в перемикаючих схемах його швидкодія характеризується величиною часу перемикання, який залежить і від властивостей діода і від параметрів схеми.

Диністор -напівпровідниковий прилад з двома виводами на основі монокристала напівпровідника з чотиришаровою структурою р-n-p-n типу. Крайня р-область структури називається анод, а крайня n-область - катод. Диністор має при прямому зміщені нелінійну розривну ВАХ і є запам'ятовуючим пристроєм. При зворотному зміщенні диністор має такі ж властивості, як напівпровідниковий діод. При подачі на диністор прямої напруги U_ПРЯМ, яка не перевищує U_ВКЛ - диністор закритий; в момент коли U_ПРЯМ досягає величини U_ВКЛ в диністорі відбуваються лавинні процеси, які переводять його у відкритий стан і надалі ВАХ диністора не відрізняється від ВАХ діоду. Вимикається диністор лише після зниження U_ПРЯМ до 0В, або зниженням струму, що протікає через диністор нижче порогового рівня - І_УТРИМ .

I_УТРИМ - мінімальне значення анодного струму через тиристор при якому він ще не вимикається;

І_{ВМ К Е} - мінімальне значення струму керуючого електрода при якому вмикається тиристор;

U_{ВМ К Е} - мінімальне значення напруги на керуючому електроді при якій вмикається тиристор;

І_{ПР МАХ} - максимальний прярий струм у ввімкненому стані (до 5кА);

U_{ЗВОР МАХ} - максимальна зворотня напруга на тиристорі (до 5кВ);

dU/dt - швидкість наростання в напруги на тиристорі (до10⁹ В/сек);

t_ВМИК - час включення тиристора (від декількох десятих долей до декількох десятків мкс);

t_ВИМИК - час вимкнення тиристора (від декількох одиниць до декількох сотень мкс).

Тиристори застосують в якості електронних ключів, керованих випрямлячів, перетворювачів напруги (інверторів), регуляторів потужності (тріммери) та ін.

Умовні графічні позначення 16 - диністорів; 17 - тиристорів.

Відмінність диністора від триністора. Принципових відмінностей між диністором і триністором немає, однак якщо включення диністора відбувається при досягненні між виводами анода і катода певної напруги, що залежить від типу даного диністора, то в триністорі напруга включення може бути спеціально заниженою, шляхом подачі імпульсу струму визначеної тривалості і величини на його керуючий електрод при позитивній різниці потенціалів між анодом і катодом, і конструктивно тріністор відрізняється тільки наявністю керуючого електрода. Триністори є найбільш поширеними приладами з «тиристорного» сімейства. Вимкнення тиристорів відбувається так як і у диністорів. В даний час розроблено цілий клас тиристорів, які переходять в закритий стан після подачі на керуючий електрод напруги негативної полярності.

Симіcтop (від симетричний тиристор) або тріак (від англ. TRIAC - triode for alternating current) - напівпровідниковий прилад, що використовується для управління навантаженнями в колах змінної напруги, має три виводи: «1», «2» та «керуючий електрод». В електроніці він розглядається як керований вимикач змінного струму. У закритому стані провідність між електродами «1» та «2» відсутня. При подачі напруги на керуючий електрод симістора відносно виводу «1», симістор вмикається та виникає провідність між електродами «1» та «2». Причому симістор у відкритому стані проводить струм в обох напрямках. ВАХ симістора повтрює ВАХ тиристора при прямому зміщенні і симетрична відносно початку координат.

Умовне графічне позначення на схемах.