Оптические свойства р-п-перехода. Использование в полупроводниковых приборах.
Полупроводниковые диоды. Классификация. Выпрямительный полупроводниковый диод, стабилитрон, светодиод, фотодиод, диод Шоттки. Принципы работы, характеристики, параметры, области применения диодов.
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим р-n-переходом и двумя выводами. Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом. В зависимости от технологических процессов, использованных при их изготовлении, различают точечные диоды, сплавные и микросплавные, с диффузионной базой, эпитаксиальные и др.
Большинство полупроводниковых диодов выполняют на основе несимметричных р-n-переходов. Низкоомную область диодов называют эмиттером, а высокоомную – базой. Для создания переходов с вентильными свойствами используют р-n-, р-i, n-i-переходы, а также переходы металл – полупроводник.
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Их применяют в цепях управления и коммутации, для развязок в электрических цепях, ограничения выбросов напряжений в цепях с индуктивными элементами.
Основные параметры выпрямительных диодов:
-Максимально допустимое обратное напряжение диода(Uобр.макс)
-средний выпрямленный ток(Iвп.ср.)
-импульсный прямой ток диода(Iвп.и)
-средний обратный ток диода
-среднее прямое напряжение диода(U)
-средняя рассеиваемая мощность диода(Р)
-дифференциальное сопротивление диода(r)
Стабилитрон- полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации изображения. Используют также в качестве ограничителей постоянного или импульсного напряжения, элементов межкаскадной связи, источников эталонного напряжения и д.р.
Основные параметры стабилитронов:
-напряжение стабилизации
-максимальный ток стабилизации
-дифференциальное сопротивление(r)
-Температурный коэффициент напряжения стабилизации(а)
Диод Шоттки - полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении.
Светодиод- полупроводниковый диод с одним p-n переходом, способный излучать видимый свет за счет инжекционной электролюминесценции в диапазоне прямого напряжения(1.2-2 В)
Фотодиод- полупроводниковый диод с одним p-n переходом с внутренним фотоэффектом
Принцип работы:
При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода Cp-n
Фотодиод может работать в двух режимах:
фотогальванический — без внешнего напряжения
фотодиодный — с внешним обратным напряжением
Стабилитрон – полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения.
Варикап – нелинейный управляемый конденсатор. В полупроводниковых диодах зависимость барьерной емкости от напряжения нелинейна , поэтому любой полупроводниковый прибор с р-n-переходом, в принципе, может быть использован как конденсатор с емкостью, управляемой напряжением.
В туннельных диодах носители заряда проходят сквозь потенциальный барьер за счет туннельного эффекта.