Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным переходом. Различают точечные(рис. 8) и плоскостные (рис. 9) диоды .
Рис.8. Конструкция точечного германиевого диода Д103: 1- вывод; 2- стеклянный корпус; 3- полупроводниковый кристалл; 4- стальная пружина.
Рис.9.
Рис. 9. Конструкция плоскостного выпрямительного диода: 1 — вывод;
2 — стеклянная втулка; 3 — полупроводниковый кристалл; 4 — гайка;
5 — шайба; 6 — основание; 7 — металлический корпус.
В стеклянном или металлическом корпусе 2 точечного диода крепится германиевый или кремниевый кристалл n-типа 3 пло-
щадью порядка 1 кв.мм и толщиной 0,5 мм, к которому прижимается
стальная или бронзовая игла 4, легированная акцепторной присадкой. Прибор включается в схемы через выводы 1.
Малая площадь p — n перехода в точечном диоде обеспечивает ему минимальное значение межэлектродной емкости.Площадь р — n перехода плоскостных диодов достигает десятков и сотен квадратных миллиметров. Для получения таких площадей используют методы сплавления или диффузии.
Основной характеристикой диода служит его вольтамперная
характеристика, вид которой совпадает с характеристикой р — n
перехода (рис. 7). Вольтамперная характеристика диода существенно зависит от температуры окружающей среды.Одна из важных характеристик диода — пробивное обратное напряжение. Оно несколько увеличивается с повышением температуры, не выходящим за пределы работоспособности диода.
Для характеристики выпрямительных свойств диодов вводится коэффициент выпрямления, равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении.
Выпрямительные диоды применяют для выпрямления переменных напряжений низких и высоких частот.
Диоды, предназначенные для работы в устройствах высокой
и сверхвысокой частоты, называют высокочастотными. СВЧ диоды используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастот-ных колебаний в диапазоне сотен мегагерц, а также в каскадах
преобразования частоты радиоприемных устройств. В качестве
высокочастотных обычно применяют точечные диоды.
Импульсные диоды позволяют уменьшить время восстановле-
ния свойств диода при изменении полярности приложенного напря-жения.
Стабилитроны используются в качестве стабилизаторов напря-жения в режиме электрического пробоя.
Варикапы — электрически управляемые диоды, электрическая
емкость которых может изменяться в широких пределах при изме-нении приложенного напряжения:
Cвар.= ASпр. (Uвн. +Eк.)-n
где А — конструктивная постоянная;
Sпр — площадь p — n перехода;
Uвн и Ек — соответственно внешнее приложенное напряжение
и контактная разность потенциалов;
n = 0,3 / 0,5 — коэффициент, определяемый геометрией p — n
перехода.
Туннельные диоды, в отличие от рассмотренных выше диодов,
являющихся лишь преобразователями электрического тока, обес-
печивают усиление электрических сигналов.
При туннельном переходе электроны не затрачивают энергию,
И переход совершается со скоростью, близкой к скорости света.
Это позволяет использовать туннельные диоды для генерирова-
ния и усиления СВЧ-сигналов, создания сверхбыстродействую-
щих переключателей различных сверхбыстрых устройств.
Условные изображения основных видов диодов в электрон-
ных схемах приведены на рисунке 10: а — выпрямительные, импульс-ные, СВЧ; б — стабилитроны; в — туннельные; г — варикапы.
Рис. 10. Условные графические изображения полупроводниковых диодов