Главная | Обратная связь

Германиевые и кремниевые ПП диоды и их применение в электронной технике

Полупроводниковыми диодами (ПД) называют приборы, содержащие p-n переход и два вывода. ПД находит широкое применение в различных электронных устройствах.

Промышленность выпускает разные типы ПД: выпрямительные, детек­торные, сверхвысокочастотные, туннельные диоды, стабилитроны, вари­капы и др.

По конструкции их делят на плоскостные и точечные. Плоские ПД имеют плоскостной переход, точечный переход создается около контакта острия металлической пружинки с ПП кристаллом n-типа.

Точечные диоды имеют малую ёмкость р-n перехода, поэтому могут работать в диапазоне высоких и сверхвысоких частот, но они допускают малые прямые токи (до единиц мA) и небольшие обрат. напряжения (до нескольких десятков вольт), поэтому их применяют в маломощных электронных устройствах промыш. электроники, радиотехни­ки, вычислительной техники и т.д.

Плоскостные диоды находят широкое применение при выпрямлении пе­ременного тока. Их прямые токи достигают нескольких сотен ампер, а обрат. напряжения - нескольких сотен вольт.

Принцип действия ПД основан на свойстве односторонней проводимости р-n перехода: при прямом напряжении его сопротивление мало; при обрат. - велико. Это свойство диодов используют при построении выпрямителей - устройств, преобразующих переменное разнополярное напряжение в однополярное напряжение или ток.

Из основных и справочных параметров выпрямительных диодов необходимо отметить:

1. максимально допустимый прямой ток

2. прямое напряжение на диоде при заданном значении прямого

3. максимально допустимое обратное напряжение обычно значительно меньше пробивного;

4. обратный ток при заданном обратном напряжении;

5. диапазон рабочих температур окружающей среды.

В зависимости от значения максимально допустимого прямого тока выпрямительные диоды подразделяют на диоды малой мощ­ности (прямой ток до 0,3 А), средней (прямой ток от 0,3 до 0А) и большой мощности (прямой ток более 10 А).

Основные отличия ВАХ и параметров германиевых и кремниевых выпрямительных плоскостных диодов заключаются в следующем.

1. Прямое напряжение на германиевом диоде при максималь­но допустимом прямом токе приблизительно в 2 раза меньше чем на кремниевом диоде. Это вызвано меньшей высотой потен­ц. барьера германиевого р-n-перехода является су­щественным, но, к сожалению, единственным преимуществом перед кремниевыми выпрямительными диодами.

2. Существование тока насыщения при обрат. включении германиевого диода, что вызвано механизмом образования об­рат. тока — процессом экстракции неосновных носителей за­ряда из прилегающих к р-n-переходу областей.

3. Значительно большая плот­ность обрат. тока в германиевых диодах, т.к. при прочих равных условиях концентрация неосновных носителей заряда в германии боль­ше на несколько порядков, чем в кремнии.

4. Большие обрат.е токи ч/з германиевые диоды, в результате чего пробой германиевых диодов имеет тепловой характер. Поэтому пробивное напряжение германиевых диодов уменьш-ся с увеличением температуры, а значения этого на­пряжения меньше пробивных напря­жений кремниевых диодов.

5. Верхний предел диапазона ра­бочих температур германиевых дио­дов составляет приблизительно 75°С, что значительно ниже по сравнению с тем же параметром кремниевых диодов.

Существенной особенностью германиевых диодов и их недо­статком является то, что они плохо выдерживают даже очень кратковременныеимпульсные перегрузки при обратю направлении для p-n-перехода. Определяется это механизмом пробоя германиевых диодов — тепловым пробоем, происходящим при шнуровании тока с выделением большой удельной мощности вместе пробоя.