Напівпровідникові діоди

 

Напівпровідникові діоди - це НП прилади, виготовлені на основі дво­шарових НП структур і які використовують властивості р-п переходу.

Широко розповсюджені випрямні діоди, дія яких базується на викорис­танні вентильних властивостей р-п переходу.

Структура та умовне позначення діода, а також ΒΑΧ потужного ви­прямного діода наведені на мал. 2.3.

 

 

 

Ці діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти. Основними параметрами випрямних діодів є:

- граничний прямий струм діода I_пр - максимально допустиме се­реднє значення струму через діод у прямому напрямку за визначених
умов охолодження, у сучасних діодів I_пр = (0,1 -5- 2200) А;

- максимально допустимий прямий струм діода (імпульсний) І_пртах, становить (10 ÷ 50)/I_пр;

- прямий спад напруги U, тобто напруга на діоді при граничному прямому струмі I_пр , для діодів з кремнію становить (0,6 ÷ 0,8) В;

- максимально допустима зворотня напруга u_звmax, що дорівнює
максимально допустимому амплітудному значенню зворотньої напру­ги, яке не призводить до виходу з ладу приладу за визначених умов
охолодження, U_звmax = (50 ÷ 3000) В.

Виготовляються випрямні діоди переважно із кремнію (у перспек­тиві - із арсеніду галію, як більш термостійкого).

Найпростіша схема ви­прямлення напруги змінно­го струму із застосуванням випрямного діода наведена на мал. 2.4.

 

 

Малюнок 2.4 - Найпростіша схема випрямлення напруги

 

НП діод, на якому напру­га в зоні електричного про­бою майже не залежить від струму, називається стабі­літроном. Як постає з ΒΑΧ, наведеної на мал. 2.5, в зоні пробою напруга на стабілітроні майже не за­лежить від струму через нього І_ст .

Малюнок 2.5 - Умовне позначення та ΒΑΧ стабілітрона

Стабілітрони викорис­товують для стабілізації напруги. Щоб запобігти тепло-

 

вому пробою, їх кон­струкція забезпечує ефек­тивне відведення тепла.

Основними парамет­рами стабілітрона є:

- напруга стабілізації U , що становить від 1 до 1000 В;

- динамічний опір на ділянці стабілізації (характеризує зміну величи­ни

напруги на приладі зі змінами струму крізь нього) що складає від

одиниць до десятків Ом

 

; (2.3)

-мінімальний струм стабілізації І_стmin - мінімальний струм, при якому прилад гарантовано знаходиться в режимі стабілізації – складає одиниці міліампер;

- максимальний струм стабілізації І_ст - максимально допустимий струм через прилад, досягає (0,02 ·*· 1,5) А.

Найпростіша схема стабілізації наведена на мал. 2. 6.

Малюнок 2.6 - Схема елементарного стабілізатора напруги

 

Тунельний діод - це НП прилад, у якого специфічний тунельний ефект призводить до появи на ΒΑΧ при прямій напрузі ділянки негативної провідності - штрихо­ва лінія на мал. 2.7 (там же наве­дено умовне позначення приладу). Як робоча використовується пря­ма гілка ΒΑΧ.

 

Основними параметрами ту­нельного діода є:

- струм піку І_п, що складає (0,1-100) мА;

- відношення струму піку І_п до струму западини І_з·

Тунельні діоди - швидкодіючі НП прилади, що застосовуються в генераторах високочастотних коли­вань та швидкодіючих імпульсних перемикачах.

 

Малюнок 2.7 - Умовне позначення та ΒΑΧ тунельного діода

 

Для роботи в високочастотних та імпульсних пристроях призначені та­кож відповідно високочастотні та імпульсні діоди, що мають малу ємність - мінімальну тривалість перехідних процесів при вмиканні та вимиканні.

Фотодіоди - фотоелектричні прилади з внутрішнім фотоефектом, який полягає у тому, що під дією світлової енергії відбувається іонізація атомів основної речовини та домішки. Як наслідок - струм при зворотньому вмиканні зростає.

Світлодіоди - перетворюють енергію електричного поля в нетеплове оптичне випромінювання. При протіканні струму через діод з ар­сеніду галію рекомбінація носіїв заряду супроводжується не тільки ви­діленням тепла, як, наприклад, у кремнієвого діода, а ще й квантів світла.

У варикапа при змінах величини зворотної напруги змінюється ємність, завдяки чому він може застосовуватися, наприклад, для авто­матичного налаштування контурів радіоприймача або телевізора на по­трібну станцію чи канал.

Умовні позначення фото-, світлодіода та варикапа наведені на

мал. 2.8.

 

 

Маркування діодів містить таку інформацію:

- 1-й символ —літера або цифра, що вказує на матеріал напівпровідника

(Г(1)— германій; К(2) — кремній; А(3) — арсенід галію);

-2-й символ — літера, що визначає клас діода (Д— випростувальні, уні-

версальні, імпульсні діоди; В — варікапи; С — стабілітрони; Ц— ви­простувальні стовпи, блоки; А — високочастотні діоди; С — стабі­літрони; Й— тунельні діоди; Ф — фотодіоди; Л— світлодіоди);

- 3-й символ — цифра, яка вказує на призначення: 1,2 — випростувальні;

З - магнетодіоди; 4 —універсальні тощо;

- 4,5-й символи — двозначне число, що вказує на порядковий номер

роз­робки (в стабілітронах — напругу стабілізації);

-6-й символ — літера, яка вказує на особливість параметрів.

Наприклад: КД108Б — кремнієвий діод випростувальний, номер розробки 08, група параметрів Б; 2С156А — кремнієвий стабілітрон, напруга стабілізації 5,6 В, група параметрів А.