Принцип действия и основные свойства специальных диодов:

Диоды Шоттки

Светодиоды

Фотодиоды

Стабилитроны

Варикапы

Туннельные диоды

Диод Шоттки
Диод Шоттки (сокращённо ДШ) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.
	Обозначение диодов Шоттки на принципиальных электрических схемах
	Диод Шоттки

Светодиод (LED light emitting diode) — полупроводниковый диод с электронно-дырочным переходом или контактом металл-полупроводник, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока.

Свет излучается в определенном (как в видимом, так и в невидимом) диапазоне спектра, его спектральные характеристики помимо прочего зависят от химического состава использованных в нём полупроводников.

Вольтамперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейная. Светодиод начинает проводить электрический ток, начиная с некоторого уровня порогового напряжения. Этот уровень позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

Основные направления применения светодиодов: Световые индикаторы: - единичные индикаторы (например, индикатор включения на панели прибора); - сегментные, цифровые, буквенно-цифровые, знаковые индикаторы (например, цифры на часах); - информационные табло, экраны, бегущие строки (например, расписание поездов, реклама, дорожные знаки). Передатчики в оптоэлектронных устройствах (оптронах, волоконно-оптических линиях, пультах дистанционного управления. Освещение (фонари, лампы) LED подсветка жидкокристаллических экранов в ЖК телевизорах, компьютерных мониторах, мобильных телефонах и др.

Обозначение светодиодов на принципиальных электрических схемах

Светодиод

Фотодиод

Фотодиод — Полупроводниковый диод, обладающий свойством односторонней фотопроводимости при воздействии на него оптического излучения. Фотодиод представляет собой полупроводниковый кристалл обычно с электронно-дырочным переходом (р – n -переходом), снабженный 2 металлическими выводами (один от р-, другой от n- области) и вмонтированный в металлический или пластмассовый защитный корпус. Материалами, из которых выполняют фотодиоды., служат Ge, Si, GaAs, HgCdTe и др. Различают 2 режима работы: фотодиодный, когда во внешней цепи фотодиода содержится источник постоянного тока, создающий на р–n -переходе обратное смещение, и вентильный, когда такой источник отсутствует. В фотодиодном режиме фотодиод используют для управления электрическим током в его цепи в соответствии с изменением интенсивности падающего излучения. Фототок в фотодиоде в широких пределах линейно зависит от интенсивности падающего излучения и практически не зависит от напряжения смещения. В вентильном режиме фотодиод используют в качестве генератора ЭДС. Ф. находят применение в устройствах автоматики, лазерной техники, вычислительной техники, измерительной техники и т.п Основные характеристики:   Наименование Пояснение Величина   Порог чувствительности Величина минимального сигнала, регистрируемого Ф., отнесённая к единице полосы рабочих частот до 10-14 Вт/Гц   Уровень шумов   до 10-9 А   Спектральная чувствительность Отношение фототока к потоку падающего монохроматического излучения с известной длиной волны 0,5–1 А/Вт   Область спектральной чувствительности   0,3–15 мкм   Инерционность Время установления фототока 10-7–10-8 с

Основные направления применения фотодиодов: Приемники в оптоэлектронных устройствах (оптронах, волоконно-оптических линиях). Датчики освещенности, например, в устройствах автоматического включения освещения. Гальванический элемент в солнечной батарее.

Обозначение фотодиодов на принципиальных электрических схемах

Фотодиод

Стабилитрон

Стабилитрон — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).     Основные характеристики: Наименование Пояснение Обозначение [ед. изм.] Напряжение стабилизации номинальное Номинальное значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации UСТ [В] Разброс напряжения стабилизации от номинального значения Максимальное отклонение величины напряжения стабилизации от номинального значения % от UСТ Ток стабилизации минимальный Минимальный ток, при котором гарантируется ввод p-n-перехода стабилитрона в режим устойчивого пробоя и, как следствие, стабильное значение напряжения стабилизации IСТ min [мА] Ток стабилизации максимальный Максимально допустимый ток, при котором не возникает тепловой пробой стабилитрона IСТ max [мА] Температурный коэффициент изменения напряжения стабилизации Величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов различны. Коэффициент может иметь какположительные так и отрицательные значения для высоковольтных и низковольтных стабилитронов соответственно. Изменение знака соответствует напряжению стабилизации порядка 6В +αUСТ [%/ºС]   -αUСТ [%/ºС] Дифференциальное сопротивление Величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот RСТ[Ом] Максимальная рассеиваемая мощность Максимальная постоянная или средняя мощность, рассеиваемая на стабилитроне, при которой обеспечивается заданная надёжность. Pmax[Вт]

Вольтамперная характеристика стабилитронов

Стабилитроны применяются в параметрических стабилизаторах напряжения, в устройствах ограничения напряжения, защиты от перенапряжения и др.

Обозначение стабилитронов на принципиальных электрических схемах

Стабилитрон

Двуханодныйстабилитрон

Варикап

Варикап — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной емкостиp-n перехода от обратного напряжения.

Основные характеристики:

Наименование

Пояснение

Обозначение

Общая емкость

Емкость между выводами варикапа при определенном обратном напряжении

C [пФ]

Коэффициент перекрытия по емкости

Отношение емкостей при двух различных значениях обратного напряжения

Добротность

Отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при конкретном значении емкости или обратного напряжения

Постоянный обратный ток

Постоянный ток, протекающий через варикап в обратном направлении при определенном обратном напряжении

Iо [мкА]

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение

Максимальное значение обратного напряжения, не вызывающее тепловой пробой варикапа

Uоmax [В]

Максимально допустимая мощность рассеивания

Pmax[Вт]

Температурные коэффициенты емкости и добротности

Отношение относительного изменения емкости (добротности) варикапа к вызвавшему его абсолютному изменению температуры. Эти коэффициенты зависят от значения обратного напряжения, приложенного к варикапу

Предельная частота варикапа

Значение частоты, на которой реактивная составляющая проводимости варикапа становится равной активной составляющей.

Fmax[Гц]

Основные направления применения варикапа: Использование в качестве переменного конденсатора, величина емкости которого зависит от величины обратного напряжения, приложенного к выводам варикапа..

Обозначение варикапа на принципиальных электрических схемах

Варикап

Туннелный диод

Вольтамперная характеристика туннельного диода

Обозначение туннельного диода на принципиальных электрических схемах

Туннельный диод

6. Принцип действия и выходные характеристики биполярного транзистора:

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два электронно-дырочных перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. Эти переходы образуют в полупроводнике три области с различными типами электропроводности. Одна крайняя область называется эмиттером (Э), другая — коллектором (К), средняя — базой (Б). К каждой области припаивают металлические выводы для включения транзистора в электрическую цепь.
Электропроводность эмиттера и коллектора противоположна электропроводности базы. В зависимости от порядка чередования р- и n-областей различают транзисторы со структурой р-n-р и n-р-n. Условные графические обозначения транзисторов р-n-р и n-р-n отличаются лишь направлением стрелки у электрода, обозначающего эмиттер.

Принцип работы транзисторов р-n-р и n-р-n одинаков, поэтому в дальнейшем будем рассматривать лишь работу транзистора со структурой р-n-р.
Электронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, а коллектором и базой — коллекторным. Расстояние между переходами очень мало: у высокочастотных транзисторов оно менее 10 микрометров (1 мкм = 0,001 мм), а у низкочастотных не превышает 50 мкм.
При работе транзистора на его переходы поступают внешние напряжения от источника питания. В зависимости от полярности этих напряжений каждый переход может быть включен как в прямом, так и в обратном направлении. Различают три режима работы транзистора: 1) режим отсечки — оба перехода и, соответственно, транзистор полностью закрыты; 2) режим насыщения — транзистор полностью открыт;3) активный режим — это режим, промежуточный между двумя первыми. Режимы отсечки и насыщения совместно применяются в ключевых каскадах, когда транзистор попеременно то полностью открыт, то полностью заперт с частотой импульсов, поступающих на его базу. Каскады, работающие в ключевом режиме, применяются в импульсных схемах (импульсные блоки питания, выходные каскады строчной развертки телевизоров и др.). Частично в режиме отсечки могут работать выходные каскады усилителей мощности.
Наиболее часто транзисторы применяются в активном режиме. Такой режим определяется подачей на базу транзистора напряжения небольшой величины, которое называется напряжением смещения (U см.) Транзистор приоткрывается и через его переходы начинает течь ток. Принцип работы транзистора основан на том, что относительно небольшой ток, текущий через эмиттерный переход (ток базы), управляет током большей величины в цепи коллектора. Ток эмиттера представляет собой сумму токов базы и коллектора.

7. Принцип действия и выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n переходом: