5.9. Обращенный диод

Обращенный диод – диод на основе полупроводника с несколько меньшей концентрацией примесей, чем у туннельного диода, при которой туннельный эффект при прямом напряжении выражен слабо (или отсутствует), а при обратном напряжении проявляется как у туннельного диода. Условное обозначение и вольтамперная характеристика обращенного диода изображены на рис. 5.9.

У обращенного диода обратная ветвь характеристики используется в качестве прямой, а прямая – в качестве обратной (от сюда и название диода). Если к обращенному диоду приложить прямое напряжение U_пр0,3 В, то прямой ток будет приблизительно равен нулю. При небольшом обратном напряжении (десятки мВ) обратный ток достигает значений нескольких миллиампер.

а б

Рис. 5.9. Условное обозначение обращенного диода (а) и его

вольтамперная характеристика (б)

5.9.1. Варикап

Варикап – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости p-n-перехода от обратного напряжения, и который применяется в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Изготавливается из кремния.

а б

Рис. 5.10. Условное обозначение варикапа (а) и зависимость емкости от обратного напряжения (б)

Основные параметры варикапа:

1) общая емкость с_в, которая фиксируется при небольшом значении обратного напряжения (U_обр=25В);

2) коэффициент перекрытия по емкости к_с

. (5.4)

Для большинства варикапов с_в=10500 пФ и к_с=520.

Варикапы применяют в системах автоматической подстройки частоты, в системах дистанционного управления и в параметрических усилителях с малым уровнем собственных шумов.

5.10. Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды

В этих трех типах диодов используется эффект взаимодействия оптического излучения (видимого инфракрасного или ультрафиолетового) с носителями заряда (электронами и дырками) в запираемом слое p-n-перехода.

Полупроводниковый фотодиод принципиально выполнен так же как полупроводниковый диод. Изготовляется из селена, кремния, гелия, серно-свинцовых, серно-серебряных соединений.

В фотодиоде, в результате освещения p-n-перехода, повышается значение обратного тока. Фотодиоды могут создавать электрический ток при наличии постороннего источника электрической энергии и без него. С увеличением интенсивности освещения полупроводника возрастает и ток. Фотодиод, включенный в электрическую цепь, ведет себя как фоторезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности освещения. Ток создаваемый фотодиодом очень мал, поэтому для практических целей он должен быть усилен.

Основными параметрами фотодиода являются – темновой ток и интегральная чувствительность. Темновой ток – ток фотодиода при отсутствии освещения. Интегральная чувствительность характеризует изменение тока фотодиода от изменения падающего на него светового потока. Выпускаемая фотодиодом чувствительность составляет 1420 мА/лм.

В полупроводниковых фотоэлементах при освещении p-n- перехода возникает обратное напряжение.

В светодиоде в режиме прямого тока в зоне p-n-перехода возникает видимое или инфракрасное излучение.