СТАВРОПОЛЬСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ УЧИЛИЩЕ СВЯЗИ

Кафедра радиоэлектроники

«УТВЕРЖДАЮ»
НАЧАЛЬНИК КАФЕДРЫ №5						Экз.№
полковник		В. Никулин
			199 г.

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

«Электронные, твердотельные приборы и микроэлектроника»

для курсантов

2 –х курсов СВВИУС

Тема:

№ 5

Полупроводниковые диоды

Лекция	№12	Общие сведения о полупроводниковых диодах
				Обсуждено на заседании кафедры (ПМК)
								199 г.
				Протокол №

Ставрополь 1998 г.

Учебные и воспитательные цели:
Время ........................	90 мин.
Учебно-материальное обеспечение Диафильм «Функциональная микроэлектроника» ЛЭТИ
Распределение времени лекции
Вступительная часть ........................	5 мин.
Учебные вопросы лекции 1. Классификация и системы обозначений диодов 2. Характеристики и основные параметры диодов 3. Особенности диодов различного назначения 4. Виды и причины пробоя диодов Заключение	20 мин. 20 мин 27мин 10 мин 5 мин
Задание курсантам для самостоятельной работы..................	3 мин.

Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендуемой литературы и методические указания

Использованная при подготовке лекции литература

1. 1. Анашкин В.А., Колосов Л.В., Иванов Е.С. Элементная база РЭА. - Ставрополь: СВВИУС, 1993.

2. Анашкин В.А. Полупроводниковые диоды - Ставрополь: СВВИУС, 1990.

3. Пакин В.В., Бондарь С.Н. Полупроводниковые приборы. - Ставрополь: СВВИУС, 1998.

	Лекцию разработал
	доцент кафедры № 5 полковник В. Пакин
« « 1998 г.

Содержание лекции

1. Общее устройство, классификация и системы обозначений диодов.

Полупроводниковыми диодаминазывают электропреобразовательные полупроводниковые приборы с одним электрическим переходом, имеющие два вывода.

Основу полупроводникового диодасоставляет кристалл полупроводника, в котором одним из технологических методов выполнен электрический переход. К двум полупроводниковым областям, образующим переход, привариваются или припаиваются выводы из металлической проволоки, и вся система заключается в стеклянный, металлический или керамический корпус или же опрессовывается специальной смолой. На рис. 1 для примера показано устройство сплавного кремниевого диода в стеклянном корпусе и диффузионного бескорпусного диода.

О

а) б)

Рис.1. Устройство сплавного кремниевого а) и

бескорпусного диффузионного б) диодов

1 – p-Si; 2 - n-Si; 3 – кристаллодержатель; 4 – стеклянный корпус; 5 – алюминий; 6 – вывод; 7 – омический контакт;

8 – смола; 9 – пленка SiO₂

дна из полупроводниковых областей, образующихp-nпереход, имеет более высокую концентрацию примесей и образуетэмиттер, а вторая полупроводниковая область –базу.

Большинство полупроводниковых диодов выполняется на основе несимметричныхэлектронно-дырочных переходов как типаn-p, так и типаp-n. Используются в полупроводниковых диодах также переходы металл-полупроводник, переходы типаp-iиn-iи другие.

Различают плоскостные и точечныедиоды. Диоды первого типа получают обычно сплавным или диффузионным методом. В точечных диодах площадь перехода значительно меньше, чем в плоскостных. Диоды этого типа изготавливают методом вплавления тонкой металлической проволоки в базу диода с одновременной присадкой легирующего состава.

Для формирования внешних выводов от полупроводниковых областей практически во всех полупроводниковых приборах используются омические контакты. Для них характерно отсутствие запорного слоя (следовательно, двусторонняя проводимость), малое сопротивление и близкая к линейной вольтамперная характеристика. Изготовляют их из серебра, золота, свинца, олова и их сплавов.

Группа полупроводниковых диодов весьма многочисленна. В качестве классификационных признаков используют:

1) тип исходного материала:

 германиевые

 кремниевые

 арсенид-галлиевые и др.

2) назначение прибора:

• выпрямительные

• детекторные

• преобразовательные

• переключательные

• стабилитроны

• параметрические

Кремниевые диоды имеют ряд преимуществ по сравнению с германиевыми:

- физ. свойства кремния позволяют получить p-nпереход с большей величи­ной обратного напряжения (U_{обр Si}- до 1500В, U_обрGe– до 400В)

- диапазон рабочих температур у кремниевых диодов -60°С …+150°С, у гер­маниевых - -60°С …+85°С.

Однако, прямое падение напряжения у кремниевых диодов выше (1,5 … 2В), чем у германиевых (до 1В), что связано с большим их сопротивлением в прямом направлении в 1,5…2 раза.

3) основные физические процессы

 лавинно-пролетные

 туннельные

 фотодиоды

 светодиоды

4) частотный диапазон использования

 низкочастотные

 среднечастотные

 высокочастотные

 сверхвысокочастотные.

Система обозначений современных полупроводниковых диодов регламентируется ГОСТ-10862 и отраслевым стандартом ОСТ 11 336.919-81 из 5 элементов.

Первый элемент– буква или цифра, обозначающая исходный материал, из которого изготовлен прибор:

1 или Г – германий или его соединения;

2 или К – кремний или его соединения;

3 или А – соединения галлия.

Цифра используется для обозначения приборов, применяемых в устройствах специального назначения.

Второй элемент – буква, определяющая класс прибора:

Д – выпрямительные, универсальные, импульсные, магнито- и термодиоды;

Ц – выпрямительные столбы и блоки;

А - сверхвысокочастотные диоды;

И – туннельные и обращенные диоды;

С – стабилитроны и стабисторы;

К – стабилизаторы тока;

Г – генераторы шума;

Б - приборы с объемным эффектом (диоды Ганна);

Л – светоизлучающие диоды.

Третий элемент – цифра, обозначающая основной параметр, назначение или принцип действия прибора:

Класс диодов

Обозначение

Выпрямительные: малой мощности (среднее значение прямого тока не более 0,3 А) средней мощности (среднее значение прямого тока от 0,3 А до 10 А) Универсальные (рабочая частота до 1000 МГц) Импульсные: время восстановления обратного сопротивления более 150 нс время восстановления обратного сопротивления более 30, но не более 150 нс время восстановления обратного сопротивления более 5, но не более 30 нс время восстановления обратного сопротивления более 1, но не более 5 нс время восстановления обратного сопротивления менее 1 нс Выпрямительные столбы и блоки: столбы малой мощности (среднее значение прямого тока не более 0,3 А) столбы средней мощности (среднее значение прямого тока более 0,3, но не более 10А) блоки малой мощности (среднее значение прямого тока не более 0,3 А) блоки средней мощности (среднее значение прямого тока более 0,3, но не более 10А) Варикапы: подстроечные умножительные (варакторы) Туннельные и туннельные обращенные: усилительные генераторные переключательные обращенные Излучающие: инфракрасного диапазона видимого диапазона (светодиоды): с яркостью до 500 кд/м^2 с яркостью более 500 кд/м^2 Сверхвысокочастотные: смесительные детекторные параметрические регулирующие (переключательные, ограничительные и модуляторные) умножительные генераторные

1 2 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 1 2 1 2 3 4 1 3 4 1 2 4 5 6 7

В обозначениях стабилитронов и стабисторов третий элемент определяет индекс мощности:

1 – для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с ном. напряжением стабилизации до 10В;

2 – для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с ном. напряжением стабилизации от 10 до 100В;

3 – для стабилитронов мощностью более 0,3 Вт с ном. напряжением стабилизации более 100В;

4 – для стабилитронов мощностью от 0,3 Вт до 5 Вт с ном. напряжением стабилизации до 10В;

5 – для стабилитронов мощностью от 0,3 Вт до 5 Вт с ном. напряжением стабилизации от 10 до 100В;

6 – для стабилитронов мощностью Рис. 2. Вольтамперная характеристика выпрямительного диода:

1 – при повышенной температуре; 2 – при нормальной температуре; 3 – при пониженной температуре. от 0,3 Вт до 5 Вт с ном. напряжением стабилизации более 100В;

7 – для стабилитронов мощностью от 5 Вт до 10 Вт с ном. напряжением стабилизации до 10В;

8 – для стабилитронов мощностью от 5 Вт до 10 Вт с ном. напряжением стабилизации от 10 до 100В;

9 – для стабилитронов мощностью от 5 Вт до 10 Вт с ном. напряжением стабилизации более 100В;

Четвертый элемент– двузначное (иногда трехзначное) число, обозначающее порядковый номер разработки.

Пятый элемент – буква (от А до Я), условно определяет классификацию по параметрам приборов, изготовленных по единой технологии.

Примеры обозначений полупроводниковых диодов: