1. Что называют полупроводниковым диодом? Из каких полупроводниковых слоев состоит диод? Вывод диода. Реальная вах диода.

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.

Плоскостные p-n-переходы для полупроводниковых диодов получают методом сплавления, диффузии и эпитаксии.

Полупроводниковый диод - самый простой полупроводниковый прибор, состоящий из одного PN перехода. Основная его функция - это проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Состоит диод из двух слоев полупроводника типов N и P.( электронной (n - типа) и дырочной (p - типа))

На стыке соединения P и N образуется PN-переход (PN-junction). Электрод, подключенный к P, называется анод. Электрод, подключенный к N , называется катод. Диод проводит ток в направлении от анода к катоду, и не проводит обратно.

Полупроводниковые диоды изготовляют из германия, кремния, селена и других веществ.

Реальные ВАХ диодов зависят от тем-ры, с ростом тем-ры прямое падение напряжения уменьшается (у Si-диодов линейно в интервале от 0 до 100С с  коэф. 2мВ/С или 2.3мВ/С по другим данным, что используется для создания термодатчиков). Обратный ток при комн. тем-ре у Ge-диодов на 2-3 порядка больше, чем у Si-диодов и возрастает примерно в 1.5-2 раза с повышением тем-ры на 10 С для Ge-диодов, и в 2.5 раза для Si-диодов. Из графиков видно, что для Ge-диодов гораздо вероятнее тепловой пробой из-за резкого роста обратного тока при повышении тем-ры.

Реальные ВАХ Si-диода

 

Реальные ВАХ Ge-диода

 

	Реальная вольт-амперная характеристика полупроводникового диода Uпр - обратное напряжение, при котором происходит пробой p-n перехода. Imax - предельный ток

Напряжение пробоя  незначительно растет с повышением тем-ры у Si-диодов, и резко уменьшается у Ge-диодов (такая зависимость связана с особенностями движения носителей заряда в этих полупроводниках)

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

– максимально допустимый прямой ток Iпр.max,

– максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max,

– максимально допустимая частота fmax  - обратный ток диода I обр. (измеряется при максимальном обратном напряжении) - прямое падение напряжения (измеряется при максимальном токе) - максимальная тем-ра корпуса

2. Вах диода. Прямой и обратный ток. Прямой и обратное напряжение. Напряжение пробоя.

ВАХ диода.

(ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса.

Нелинейность ВАХ обусловлена тем, что сопротивление НЭ зависит от приложенного напряжения (диоды, стабилитроны) или от тока (терморезисторы). ВАХ нелинейных элементов описывается уравнениями, степени которых выше первой. Т.к сопротивление НЭ величина переменная, то мгновенное значение тока в них не пропорциональны мгновенным значениям напряжения. (стр.117 методичка)

Прямой и обратный ток. Прямое и обратное напряжение.

Когда сопротивление р - n перехода мало, через диод течет ток, называемый прямым током. Чем больше площадь р - n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток. Если полюсы элемента поменять местами, диод окажется в закрытом состоянии. Образуется зона, обедненная электронами и дырками, она оказывает току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода. Если диод включить в цепь с переменным током, он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления - прямой ток Iпр., и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления - обратный ток Iобр. Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (Uпp.) , а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (Uобр.) При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом.

Напряжение пробоя.

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свои электроизоляционные свойства, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Свойство диэлектрика противостоять пробою называется электрической прочностью (Епр). Напряжение, при котором происходит пробой изоляции, называют пробивным напряжением (Uпр).

Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя: Епр = Uпр/h, где h – толщина диэлектрика.