 |
|
Характеристики діодів.
Is — струм насичення (тепловий струм)
Rб — опір бази діода
Rа — активний опір
RД — диференційний опір
Cб — бар'єрна ємність
СД — дифузійна ємність
Rтп к — тепловий опір перехід-корпус
КВ — коефіцієнт випростування
φк — контактна різниця потенціалів
· за методом отримання переходу бувають:
· точкові, у яких використовується пластинка германію або кремнію з електропровідністю n-типу, завтовшки 0,1…0,6 мм і площею 0,5...1,5 мм²; з пластинкою стикається загострений провідник з нанесеною на вістря домішкою. При цьому з вістря в основний напівпровідник дифундують домішки, які створюють область з іншим типом електропровідності. Таким чином, біля вістря утворюється мініатюрний р-n перехід півсферичної форми;
· планарні, у яких р-n перехід утворюється двома напівпровідниками з різними типами електропровідності, причому площа переходу у різних типів діодів лежить в межах від сотих долей квадратного міліметра до декількох десятків квадратних сантиметрів (силові діоди). Площинні діоди виготовляються методами сплавлення (вплавлення) або дифузії;
· діод Шотткі (названий на честь імені німецького фізика Шотткі Вальтера), також відомий, як «діод з гарячими носіями», є напівпровідниковим діодом з низьким значенням падіння прямої напруги, та дуже швидким перемиканням. Діоди Шотткі використовують перехід метал-напівпровідник, як бар'єр Шотткі, (замість p-n переходу як у звичайних діодів);
· за матеріалом напівпровідникові діоди бувають: германієві, кремнієві, арсенідо-галієві тощо;
· за фізичними процесами, на використанні яких базується робота діода:
· тунельні (діоди Лео Есакі) — напівпровідникові елементи електричного кола з нелінійною вольт-амперною характеристикою, на якій існує ділянка з від'ємною диференційною провідністю, наявність якої базується на кванотовомеханічних ефектах. Застосовуються як підсилювачі, генератори тощо;
· лавинно-пролітні напівпровідникові діоди, що працюють в режимі лавинного розмноження носіїв заряду при зворотному зміщенні електричного переходу та призначені для генерування надвисокочастотних коливань;
· фотодіоди — це приймачі оптичного випромінювання, які перетворюють світло, що падає на його фоточутливу область в електричний заряд за рахунок процесів в p-n переході. Його можна класифікувати як напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність його вольт-амперної характеристики від освітленості;
· світлодіоди (англ. LED — light-emitting diode) — напівпровідникові пристрої, що випромінюють некогерентне світло, при пропусканні через них електричного струму (ефект, відомий як електролюмінесценція). Випромінюване світло традиційних світлодіодів лежить у вузькій ділянці спектру, а його колір залежить від хімічного складу використаного у світлодіоді напівпровідника. Сучасні світлодіоди можуть випромінювати світло від інфрачервоної ділянки спектру до близької до ультрафіолету [1];
· діоди Ганна — тип напівпровідникових діодів, що використовується для генерації та перетворення коливань у діапазоні НВЧ. На відміну від інших типівдіодів, принцип дії діода Ганна заснований не на властивостях p-n переходів, а на власних об'ємних властивостях напівпровідника.
· за призначенням напівпровідникові діоди поділяють на[4];:
· випрямні напівпровідникові діоди, призначені для перетворення змінного струму в пульсуючий;
· імпульсні — напівпровідникові діоди, що мають малу тривалість перехідних процесів в імпульсних режимах роботи;
· варикапи (діод Джона Джеумма) — напівпровідникові діоди, ємність яких керується зворотною напругою, і які призначені для застосування як елементи з електрично керованою ємністю;
· стабілітрони (діод Зенера) — напівпровідникові діоди, що працюють в режимі зворотного пробою та використовується як джерело опорної напруги;
· напівпровідникові діоди, що працюють в режимі зворотного пробою та використовується як згладжувачі викидів (піків) напруги (англ. surge suppressor або TVS)
· детекторні — напівпровідникові діоди, призначений для детектування сигналу;
· детекторні НВЧ — напівпровідникові діоди, призначені для детектування надвисокочастотного сигналу;
· параметричні — варикапи, що призначені для застосування в діапазоні надвисоких частот у параметричних підсилювачах,
· змішувальні — напівпровідникові діоди, призначені для перетворення високочастотних сигналів у сигнал проміжної частоти.
Випрямні діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти (до 50 кГц). В основу принципу дії випрямних діодів покладена властивість односторонньої провідності електронно-діркових переходів, спроможних добре проводити струм у прямому напрямі.
Основними параметрами випрямних напівпровідникових діодів є:
· Прямий струм діода Іпр, що нормується при певному прямій напрузі (зазвичай Uпр = 1 ... 2В);
· Максимально допустимий прямий струм Іпр мах діода;
· Максимально допустимий зворотна напруга діода Uобр мах, при якому діод ще може нормально працювати тривалий час;
· Постійний зворотній струм Iобр, що протікає через діод при зворотній напрузі, рівному Uобр мах;
· Середній випрямлений струм Iвп.ср, який може тривало проходити через діод при допустимій температурі його нагрівання;
· Максимально допустима потужність Pмах, що розсіюється діодом, при якій забезпечується задана надійність діода.
Напівпровідниковий стабілітрон - це напівпровідниковий діод, напруга на якому в області електричного пробою слабо залежить від струму і який використовується для стабілізації напруги.
У напівпровідникових стабілітронах використовується властивість незначної зміни зворотної напруги на р-n-переході при електричному (лавинному або тунельному) пробої. Це пов'язано з тим, що невелике збільшення напруги на р-n-перехід в режимі електричного пробою викликає більш інтенсивну генерацію носіїв заряду і значне збільшення зворотного струму.
Низьковольтні стабілітрони виготовляють на основі сильнолегированной (низкоомного) матеріалу. У цьому випадку утворюється вузький площинних перехід, в якому при порівняно низьких зворотних напругах (менше 6В) виникає тунельний електричний пробій. Високовольтні стабілітрони виготовляють на основі слаболегірованного (високоомного) матеріалу. Тому їх принцип дії пов'язаний з лавинним електричним пробоєм.
Основні параметри стабілітронів:
· Напруга стабілізації Uст (Uст = 1 ... 1000В);
· Мінімальний Iст Міn і максимальний Iст мах струми стабілізації (Iст Міn »1,0 ... 10мА, Iст мах» 0,05 ... 2,0 А);
· Максимально допустима розсіює потужність Рмах;
· Диференціальний опір на ділянці стабілізації rд = DUст / DIст, (rд »0,5 ... 200Ом);
· Температурний коефіцієнт напруги на ділянці стабілізації:
TKU стабілітрона показує на скільки відсотків зміниться стабілізуючий напруга при зміні температури напівпровідника на 1 ° С
