7. Пп диоды

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.

Под понятием полупроводникового диода собрано множество приборов с различным назначением. Приборы с одним p—n-переходом;

1. выпрямительный диод — достаточно мощный, позволяющий получать из переменного тока постоянный для питания нагрузки;

2. импульсный диод;

3. лавинно-пролётный диод;

4. туннельный диод — диод с участком, обладающим отрицательным дифференциальным сопротивлением;

5. стабилитрон — диод работающий на напряжении электрического пробоя в обратном направлении;

6. варикап — диод с управляемой напражением ёмкостью ЭДП в обратном включении;

Приборы с иными разновидностями полупроводниковых структур:

1. диод Ганна — полупроводниковый прибор без p—n-перехода, использующий эффект доменной неустойчивости;

2. диод Шоттки — прибор со структурой металл — полупроводник, с уменьшенным падением напряжения в прямом направлении;

Фотоэлектрические приборы со структурой типа p—i—n:

1. фотодиод — диод, преобразующий свет в разность потенциалов;

2. светодиод — диод, излучающий свет.

Также, помимо прочего, к диодам относят:

1. динистор, неуправляемый тиристор, имеющий слоистую p—n—p—n-структуру;

8.Пробои диодов

 При увеличении напряжения на pn переходе при достижении некоторого напряжения U проб начинается резкое возрастание тока, приводящее к пробою pn перехода. Существует несколько физических механизмов пробоя pn перехода. Рассмотрим основные из них.

Лавинный пробой.В сильном электрическом поле неосновной носитель заряда на длине свободного пробега может набрать энергию, достаточную для того, чтобы при соударении с решеткой создавать электронно-дырочную пару. Вновь образованные носители, разгоняясь в электрическом поле, сами принимают участие в дальнейшем образовании электронно-дырочных пар. Процесс нарастания числа носителей со временем носит лавинный характер, поэтому этот тип пробоя и называют лавинным.

Туннельный пробой. Если p и n области сильно легированы, то ширина ОПЗ становится малой и за счет туннельного эффекта появляется конечная вероятность для электронов из валентной зоны проникнуть в зону проводимости, преодолев барьер, который возникает в сильном электрическом поле. Для туннельного эффекта характерно то, что электроны после преодоления энергии не изменяют своей энергии, следовательно для того, чтобы этот эффект имел место, электрическое поле должно быть настолько сильным, чтобы обеспечить такой наклон зон, при котором заполненные электронами уровни валентной зоны оказались напротив незаполненных энергетических уровней разрешённой. Поскольку туннельный механизм перехода носителей имеет место только при малой ширине ОПЗ, то для этого типа пробоя характерны невысокие пробивные напряжения. К отличительным особенностям туннельного пробоя следует также отнести сравнительно слабую зависимость от температуры напряжения пробоя.

Тепловой пробой. При увеличении обратного напряжения увеличивается и мощность, рассеиваемая в переходе в виде тепла, поэтому для pn переходов со сравнительно высокими обратными токами возможен разогрев pn перехода, что, в свою очередь, приведет к увеличению обратного тока. Возрастание обратного тока приведет к дополнительному выделению тепла и, соответственно, дополнительному разогреву, что послужит причиной дальнейшего увеличения обратного тока. Таким образом, в pn переходе возникает положительная обратная связь, которая приводит к возникновению тепловой неустойчивости - тепловому пробою.