Условно графические обозначения п/п диодов.

Рис 2.

а) выпрямительные, импульсные, универсальные

б) стабилитроны и стабисторы

в) диод обращённый

г) туннельный диод

д) варикап

е) диодный теристр

ж) фотодиод

з) диод светоизлучающий

ВАХ в германиевом и кремневом п/п переходе основными параметрами полупроводниковых диодов являются:

Прямой ток Iпр – ток через диод в прямом направлении;

Обратный ток Iобр – ток через диод в обратном направлении

Набольший допустимый выпрямительный ток Iвыпр.макс. – ток (средний за период, постоянная составляющая), который может длительно проходить через диод не вызывая изменения его параметров;

Пороговое прямое напряжение Uпор.пр. – напряжение при котором начинается резкое возрастание прямого тока через диод;

Прямое падение напряжения Uпр – средняя величина падения напряжения на диоде, работающем в схеме выпрямления переменного тока;

Обратное напряжение Uобр.- напряжение, вызывающее обратный ток;

Наибольшее допустимое обратное напряжение Uобр.макс. – напряжение, которое может быть в течение длительного времени приложено к диоду в обратном направлении, не вызывая изменения его параметров;

Напряжение пробоя диода – обратное напряжение, при котором возникает лавинообразное возрастание обратного тока, т.е. его сопротивление делается равным практически нулю. Напряжение пробоя непрерывных диодов обычно в 1,25-2 раза больше предельно допустимой амплитуды обратного напряжения;

Прямое статическое сопротивление Rc – сопротивление диода, измеренное методом вольтметра-амперметра при приложении к диоду обратного напряжения;

Внутреннее (дифференциальное) сопротивление Rдиф. Это сопротивление диода переменной составляющей пульсирующего тока;

Ёмкость диода Сд – ёмкость между выводами диода;

Время восстановления  вост. – определяет инерционность процессов включения и выключения;

Максимально допустимая рассеиваемая мощность Pв.макс.;

Диапазон рабочих температур;

Габариты и цоколевка диода.

Токи и напряжения, действующие в цепях диодов, не обнаруживают линейной зависимости и не могут быть рассчитаны с помощью закона Ома. Зависимость между ними может быть изображена графически кривыми линиями. Кривая, показывающая зависимость величины тока через диод от приложенного к нему напряжения, называется вольтамперной характеристикой диода. Эта характеристика снимается экспериментально, а затем сравнивается с обобщённой характеристикой, приводимой в справочнике.

Рис 3.

Физическое обоснование вольтамперной характеристики диода то же, что и p-n перехода. Во первых, отличие состоит в том, что последовательно с переходом включены сопротивление базы и эмиттера r = r б + r э . Для большинства диодов rэ<<rб, и поэтому сопротивление r называют сопротивлением базы диода. С учётом сопротивления базы зависимость тока диода I от приложенного напряжения U определяется формулой:

(1)

где U-приложенное напряжение;

U-Ir- падение напряжения на переходе;

I0 – обратный ток насыщения p-n перехода.

Поэтому прямая ветвь ВАХ диода будет более пологая, чем p-n перехода. Участок характеристики для обратного тока, малого по сравнению с прямым током, обычно показывают в другом масштабе.

Т.к. Uобр>>Uпр, то эти напряжения так же отложены в различных масштабах. Вследствие различия в масштабах получился излом кривой в начале координат. При неизменном масштабе характеристика была бы плавной кривой без излома.

Характеристика прямого тока вначале имеет значительную нелинейность, т.к. при увеличении Uпр от нуля сопротивление запирающего слоя уменьшается. Поэтому кривая идёт с всё большей крутизной. Но при Uпр порядка нескольких десятых долей вольта запирающий слой практически исчезает и остаётся только сопротивление объёмов n и p областей, которое приблизительно является постоянным. Поэтому дальше характеристика становится почти линейной. Небольшая нелинейность здесь объясняется тем, что при увеличении тока n- и p- области нагреваются и от этого их сопротивление всё же несколько уменьшается.

Обратный ток при увеличении обратного напряжения сначала быстро возрастает. Это вызвано тем, что за счёт повышения потенциального барьера резко снижается диффузионный ток. Следовательно, полный ток Iобр = Iпров – Iдиф резко увеличивается. Однако при дальнейшем повышении обратного напряжения ток растёт незначительно, т.е. наступает явление, напоминающее насыщение.

Важным параметром диода является его дифференциальное сопротивление, которое равно отношению приращения напряжения на диоде к приращению тока диода, т.е.

Логарифмируя и дифференцируя уравнение (1) можно найти:

Следовательно, активное сопротивление диода переменному току состоит из сопротивления перехода rn и сопротивления базы. Сопротивление перехода зависит от тока, т.е. является нелинейным сопротивлением при значительных прямых тока при комнатной температуре можно определить

Для линейного участка Rдиф практически постоянная величина.

Не следует смешивать Rдиф и , которое иногда называют сопротивлением диода для постоянного тока. Т.к. оно непостоянно дахе в пределах линейного участка, что свойственно всем нелинейным приборам, то этот параметр реже употребляют для характеристики диодов.

Для анализа цепи переменного тока, содержащих п/п диоды, удобны эквивалентные схемы диодов.

Эквивалентная схема диода включает ёмкость диода относительно корпуса Ск, ёмкость перехода Сп, сопротивление переменному току rn , сопротивление утечки Rут , сопротивление базы r и индуктивность диода и его выводов. Приведённая эквивалентная схема в различных частных случаях может быть упрощена. Кроме того при малых Uпр можно пренебречь r по сравнению с rпр, а при больших Uпр, наоборот rп << r. Для обратного напряжения практически всегда можно пренебречь величиной r , а на низких частотах индуктивностью и ёмкостью Ск. На высоких частотах необходимо учитывать реактивные элементы, входящие в эквивалентную схему.

На вольт-амперной характеристик диода обычно находят R0 и Rдиф. На участках перегиба кривой и на восходящем участке. Определив значение R0 и Rдиф находят коэффициент нелинейности для точек, лежащих а перегибе ВАХ.

На электропроводность полупроводникового диода значительное влияние оказывает температура. При повышении температуры возрастает генерация пар носителей заряда, т.е. проводимость растёт. Прямой ток при нагревании диода растёт не так сильно как обратный ток. Это объясняется тем, что прямой ток получается, главным образом, за счёт примесной проводимости.

Но концентрация примесей не зависит от температуры.