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