Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя омическими контактами, к которым присоединяются два выхода.

p-n переход

вывод вывод

Омическими контактами – называется контакт металла с полупроводником не обладающий выпрямляющими свойствами.

• обозначение диода на принциповой схеме.

Электрический переход образуется между двумя полупроводниками с разным типом примесной электропроводимости.

Низкоомная область – эмиттер.

Высокоомная область – база.

Диоды классифицируются

1. По основному полупроводниковому материалу:

- кремневые

- германиевые

- арсенид галлиевые

2. По физической природе процесса:

- туннельные диоды

- фотодиоды

- светодиоды

и тд.

3. По назначению:

- выпрямительные

- импульсивные

- варикапы

- стабилитроны

4. По технологии изготовления электрического перехода:

- сплавные

- диффузионные

5. По типу электрического перехода:

- точечные

- плоскостные

Точечные диоды

Имеют очень малую площадь электрического перехода. Линейные размеры площади меньше p-n перехода, благодаря этому их ёмкость очень мала и составляет доли пФ.Применяют их для выпрямления тока высокой частоты и в импульсных схемах, всё это при очень малых токах из-за небольшой площади (токи 10-20 мА).

Плоскостные диоды

Имеют плоский электрический переход. Линейные размеры его значительно больше ширины p-n перехода (до нескольких десятков кв.см). Из-за большой барьерной емкости p-n перехода эти диоды применяются на частотах до 10 кГц. Они бывают:

- средней мощности до 1А и до 600 В;

-большой мощности до 2000 А.

Выпрямительные диоды

В этих диодах главным параметром – использование односторонней проводимости p-n перехода. И его качество (p-n перехода), зависит от того, насколько мал обратный ток.

Вольт-амперные характеристики реальных диодов очень напоминают

характеристики

p-n перехода.

Отличая вызваны родом полупроводника, температурой p-n перехода.

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя:

Импульсные диоды

Они предназначены для работы в импульсных схемах. В импульсных режимах через промежутки времени, равные единице микросекунд (мкс), диоды переключаются с прямого на обратный. При этом, каждое новое состояние диода не может установиться мгновенно, поэтому важное значение приобретают так называемые переходные процессы.

время tвос (время восcтоновления) в течение которого обратный ток изменяется от max до установившегося называется временем восстановления обратного сопротивления (или тока) диода.

Это важный параметр импульсных диодов, обычно tвосменьше десятых долей мкс.

Туннельные диоды.

Туннельным диодом называется полупроводниковый диод ,сконструированный на основе полупроводника с большим содержанием примеси, в котором при обратном и небольшом прямом напряжении возникает туннельный эффект, и вольт-амперная характеристика имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

rдиф=dU/dI

обозначается:

Вольт – амперная

характеристика

Обратный ток туннельного диода во много раз больше чем у других диодов, поэтому они не обладают вентильным свойством. Туннельный диод обладает усилительным свойством, и может работать в схемах на участках аб как активный элемент.

Величиной тока I_0, изменяя сопротивление R_1, мы попадаем на участок первого перегиба вольт-амперной характеристики. Выходное напряжение при этом будет равняться:

U_вых=Е-I₀R₁.

Подавая переменный сигнал на вход усилителя через резистор R₂, мы изменяем ток через туннельный диод на величины:

I₀-1; I₀+1;

При увеличении тока I₀+i мы попадаем на участок характеристики соответствующий напряжению U_3,имеющий значительно большее значение напряжений. Таким образом, схема имеет усилительные свойства соответствующие ключевому режиму.

Диоды Шоттки.

Потенциальный барьер, полученный на контакте металл - полупроводник называется барьером Шоттки, а диоды на его основе - диодами Шоттки.

Условное обозначение:

Образованный на границе между металлом-полупроводником слой, располагается в полупроводнике у границы с металлом. Этот слой является запирающим, и обладает выпрямляющим свойством. В таком контакте можно обеспечить малую барьерную емкость, что позволяет создать диоды и транзисторы с идеальными характеристиками для роботы в импульсных схемах.