Устройство, классификация и основные

Параметры полупроводниковых диодов

Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов.

Полупроводниковым диодом называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее обычно один p-n переход и имеющее два вывода.

Классификация диодов производится по следующим признакам:

1) По конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды.

2)По мощности: маломощные; средней мощности; мощные.

3)По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ.

4)По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны; варикапы; светодиоды; тоннельные диоды и так далее.

По старому ГОСТу все диоды обозначались буквой Д и цифрой, которая указывала на электрические параметры, находящиеся в справочнике.

Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений:

К С -156 А

Г Д -507 Б

I II III IV

Рис. 1 Маркировка диодов

I –показывает материал полупроводника:

Г (1) – германий; К (2) – кремний; А (3) – арсенид галлия.

II –тип полупроводникового диода:

Д – выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды;

А – диоды СВЧ;

C – стабилитроны;

В – варикапы;

И – туннельные диоды;

Ф – фотодиоды;

Л – светодиоды;

Ц – выпрямительные столбы и блоки.

III –три цифры – группа диодов по своим электрическим параметрам:

101-399 – выпрямительные диоды;

401-499 – ВЧ диоды;

501-599 – импульсные диоды.

IV –модификация диодов в данной (третьей) группе.

Рис. 1.10 Условное графическое изображение на принципиальных схемах:

а) – выпрямительные, б) – стабилитроны; в) – варикапы; г) – туннельные диоды; д) – диоды шотки; е) – светодиоды; ж) – фотодиоды; з) – выпрямительные блоки.

Вывод от p-области называется анодом, а вывод от n-области – катодом. Условная стрелка направлена от анода катоду.

Основные параметры выпрямительного диода

· Максимально допустимый прямой ток Iпр.max.

· Прямое падение напряжения на диоде при максимальном токе Uпр.max.

· Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max.

· Обратный ток при максимально обратном напряжении Iобр.max.

Стабилитроны.

Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации уровня постоянного напряжения. Стабилизация – поддержание какого-то уровня неизменным. По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и кремниевые. Принцип действия стабилитрона основан на том, что на его вольтамперной характеристике имеется участок, на котором напряжение практически не зависит от величины протекающего тока.

Таким участком является участок электрического пробоя, а за счёт легирующих добавок в полупроводник ток электрического пробоя может изменяться в широком диапазоне, не переходя в тепловой пробой.

Так как участок электрического пробоя – это обратное напряжение, то стабилизация напряжения обеспечивается при обратном напряжении на стабилитроне.

Рис. 1.11 ВАХ стабилитрона.

U_cm – напряжение стабилизации;

I_cm.min – минимальный ток стабилизации;

I_cm.max – максимальный ток стабилизации.

Фотодиоды

Фотодиодом называется фотогальванический приёмник излучения, светочувствительный элемент которого представляют собой структуру полупроводникового диода без внутреннего усиления.

Принцип действия. При облучении полупроводника световым потоком Ф возрастает фотогенерация собственных носителей зарядов что приводит к увеличению количества как основных, так и неосновных носителей зарядов. Однако фотогенерация в значительной степени будет влиять только на обратный ток, так как не основных носителей зарядов значительно меньше, чем основных.

Рис. 1.12 Вольт-амперная характеристика фотодиода

Спектральная характеристика – это зависимость фототока от длины волны светового излучения , где - длина световой волны.

а) б)

Рис. 1.13 а) – схема включения, б) – спектральная характеристика фотодиода

Интегральная чувствительность – это отношение фототока к световому потоку

. (1.4)

Светодиоды

Светодиодом называется полупроводниковый прибор, в котором происходит непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения.

Принцип действия. При прямом включении основные носители заряда переходят через p-n переход и там рекомбинируют. Рекомбинация связана с выделением энергии. Для большинства полупроводниковых материалов это энергия тепловая. Только для некоторых типов на основе арсенида галлия ширина запрещённой зоны ΔW достаточно велика, и длина волны лежит в видимой части спектра .

При обратном включении через p-n переход переходят неосновные носители заряда в область, где они становятся основными. Рекомбинация и свечение светодиода отсутствуют. Основные характеристики:

Яркостная характеристика – это мощностная зависимость излучения от прямого тока Pu=f(Iпр).

Спектральная характеристика – это зависимость мощности излучения от длины волны Pu=f(λ).