Классификация полупроводниковых диодов.

Определение и условное графическое обозначение Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с одним выпрям-ляющим электрическим переходом и двумя выводами, в котором использу-ется то или иное свойство выпрямляющего перехода.

В качестве выпрямляющего электрического перехода используется элек-тронно-дырочный переход (p - n -переход), разделяющий p - и n -области кри-сталла полупроводника (также в качестве выпрямляющего электрического перехода может использоваться выпрямляющий переход металл-полу-проводник). К p - и n -областям кристалла привариваются или припаиваются металлические выводы (называются анодом и катодом соответственно), и вся система заключается в металлический, металлокерамический, стеклян-ный или пластмассовый корпус.

В условном графическом обозначении (рисунок 2) полупроводникового диода треугольник является анодом, черточка – катодом. Прямой ток про-ходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно ка-тода. Следовательно, треугольник можно рассматривать как острие стрелки, показывающей условное направление прямого тока. Именно в этом направ-лении при прямом токе движутся дырки, электроны же движутся в проти-воположном направлении.

Классификация диодов

Современные полупроводниковые диоды классифицируют по назначе-нию, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конст-руктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому ма-териалу (таблица 1).

Выпрямительные диоды классифицируют по мощности и частоте. По мощ-ности различают диоды малой мощности (I _{пр. max} ≤ 0,3 А), средней мощности (0,3 А ≤ I _{пр. max} ≤ 10 А), большой мощности (I _{пр. max} > 10 А). По частоте: низко-частотные (f _max < 10³ Гц) и высокочастотные (f _max > 10³ Гц).

Универсальными называют высокочастотные диоды, применяемые для выпрямления, модуляции, детектирования и других нелинейных преобразо-ваний электрических сигналов, частота которых не превышает 1000 МГц.

Импульсными называют полупроводниковые диоды, используемые в ка-честве ключевых элементов в схемах при воздействии импульсов малой длительности. На схемах универсальные и импульсные диоды изображают-ся так же, как и выпрямительные диоды.

ки, в которых переход выполнен на основе контакта металл–полупроводник. У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов, их быстродействие зависит только от скорости процесса перезаряда барьерной емкости. Вольт-амперная характеристика диодов Шотки напоминает характери-стику диодов на основе p - n -переходов, отличие состоит в то, что прямая ветвь представляет собой идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи достаточно малы (доли – десятки нА). Диоды Шотки применяют также в вы-прямителях больших токов и в логарифмирующих устройствах. Условное обо-значение диода Шотки приведено на рисунке 7, ж.

Сверхвысокочастотными (СВЧ) называются полупроводниковые дио-ды, используемые для преобразования и обработки (детектирования, уси-ления, ум ножения, генерирования и управления уровнем мощности) сверхвысокочастотного сигнала (до сотен гигагерц). СВЧ диоды в зависи-мости от исполняемой функции подразделяют на смесительные, детек-торные, параметрические, умножительные, регулирующие, генераторные (диоды Ганна и лавинно-пролетные диоды). В схемах они изображаются так же, как и выпрямительные диоды.

Полупроводниковыми стабилитронами (рисунок 7, б) называются дио-ды, предназначенные для стабилизации напряжения. Для стабилизации вы-сокого напряжения (U > 3 В) используется обратная ветвь вольт-амперной характеристики. Для стабилизации небольших значений напряжения (U ≤ ≤1 В) используют прямую ветвь, а применяемые в этом случае диоды назы-вают стабисторами. В схемах двуполярной стабилизации напряжения при-меняется симметричный стабилитрон (рисунок 7, в).

Варикапами (рисунок 7, г) называются полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость емкости p - n- перехода от обратного на-пряжения. Варикапы подразделяются на подстрочные и умножительные (или варакторы). Основной характеристикой варикапа служит вольт-фарадная характеристика (рисунок 8) – зависимость емкости варикапа от значения приложенного обратного напряжения.

К туннельным относят диоды, у кото-рых за счет туннельного эффекта на пря-мой ветви ВАХ (рисунок 9, область 1) существует область с отрицательным дифференциальным сопротивлением (об-ласть 2). В области 3 ВАХ прибор полно-стью выходит из пробоя и ведет себя как обычный диод. Условное графическое обозначение представлено на рисунке 7, д. По своему назначению туннельные диоды подразделяют на усилительные, генера-торные, переключающие

Обращенными (рисунок 7, е) назы-вают полупроводниковые диоды, в которых вследствие туннельного эф-фекта проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом. ВАХ обращенного диода представлена на рисунке 10.

Излучающие диоды (рисунок 7, з) – полупроводниковые диоды, излучающие из p - n- перехода кванты энергии. По ха-рактеристике излучения делятся на две группы: с излучением в видимой области спектра – светодиоды; диоды с излуче-нием в инфракрасной области спектра, получившие название ИК-диоды.

Фотодиоды (рисунок 7, и) – полу-проводниковые диоды, принцип дейст-вия которых основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием кван-тов света свободных носителей заряда.

Фотодиоды (рисунок 7, и) – полу-проводниковые диоды, принцип дейст-вия которых основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием кван-тов света свободных носителей заряда.