5.Отличие реального полупроводникового диода от идеального.
Идеальным диодом называют обычно диод с характеристикой, представляющий резкий излом характеристики, состоящей из двух прямых отрезков, наблюдается при напряжении, равном нулю. С точки зрения эквивалентной схемы такой диод представляется нулевым сопротивлением в прямом направлении и бесконечно большим сопротивлением в обратном направлении. В некоторых применениях, например при детектировании, почти идеальным считается диод с прямолинейной характеристикой, представленной пунктирной линией. Такой диод при работе в прямом направлении аналогичен постоянному сопротивлению малого значения. В эквивалентной схеме идеального диода отсутствуют паразитные емкости и индуктивность, поэтому работа такого диода не зависит от частоты. Характеристики реальных диодов отличаются от характеристики идеального диода. Они обладают большой нелинейностью и большим изменением сопротивления, особенно в диапазоне малых напряжений в прямом направлении, и не имеют резкого излома характеристики при нулевом напряжении. Кроме того, в эквивалентной схеме реального диода следует учесть емкость между электродами, а для более высоких частот и паразитную индуктивность. В некоторых применениях существенна также инерционность диода в процессе переключения из прямого на обратное направление.
Свойства реального диода зависят не только от конструкции, но и от материала полупроводника. Лучшие свойства имеют диоды, у которых в качестве полупроводника применен кремний. При одной и тон же конструкции кремниевые диоды отличаются меньшим обратным током, большим обратным напряжением, большей крутизной характеристики в прямом направлении и, что особенно существенно большей допустимой температурой перехода (примерно до 170° С), что позволяет работать при большей рассеиваемой мощности.
6.Специальные типы полупроводниковых диодов.
Типы диодов по назначению:
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
Параметрические
Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
Умножительные
Настроечные
Генераторные
Типы диодов по конструкции
Диоды Шоттки
СВЧ-диоды
Стабилитроны
Стабисторы
Варикапы
Светодиоды
Фотодиоды
Pin диод
Лавинный диод
Лавинно-пролётный диод
Диод Ганна
Туннельные диоды
Обращённые диоды
Типы диодов по размеру перехода
Плоскостные
Точечные
7.Математическая модель (уравнение Эберса – Молла) идеального и реального диода. Эквивалентные модели диодов.
Анализ и расчет электронных схем на ЭВМ требует представления полупроводниковых диодов и других полупроводниковых приборов в виде математических моделей. Под математической моделью прибора понимается любое математическое описание (аналитическое, графическое, табличное, алгоритмическое), отражающее с заданной точностью поведение реального прибора в условиях эксплуатации.
Полная непрерывная модель диода включает генераторы тока
I = HIобр.(exp((U - Irб)/Nj Т) - 1)+U /Ry;
I' = -Iобр.exp(A(Uпроб. - BUпер)),
где Uпер = U - IS rб, j Т - термодинамический потенциал.
Коэффициенты Н и N подбираются экспериментально. Коэффициент В определяет начало резкого возрастания тока на обратной ветви ВАХ, а коэффициент А - скорость нарастания тока при пробое. Эквивалентная схема имеет вид, изображенный на рис.3.
Уравнение математической модели диода можно записать в виде
U = Uпер. + IS rб;
IS = I +I' + Uпер./ Ry =
I((exp(U - IS rб/Nj T)-1) - exp(A(Uпроб - ВUпер)) + Uпер./ Ry .
Коэффициенты А и В вычисляются по измерениям в области пробоя, ток Iобр и сопротивление утечки Ry - по обратной ветви ВАХ.
Для приближенных расчетов используется кусочно–линейная математическая модель диода. Она описывает ВАХ для 3-х участков (рис.5): в режиме прямого смещения (1), обратного (2) и в режиме пробоя (3).
Источники Uпер и Uпроб учитывают пороговое напряжение отсечки и напряжение пробоя диода. Уравнения прямых I = y (U) составляют, используя эквивалентную схему диода
