Лекция № 2 Полупроводниковые диоды.
По назначению различают следующие типы диодов:
1. Выпрямительные.
2. Импульсные.
3. Высокочастотные и сверхвысокочастотные.
4. Стабилитроны и стабисторы.
5. Варикапы.
6. Фотодиоды.
Выпрямительные диоды
Предназначены для работы при напряжениях частоты до нескольких кГц и при некрутых фронтах питающего напряжения. Не предназначены для прямоугольного питающего напряжения. Для выпрямительных диодов оговариваются два основных параметра:
1.Ток прямой номинальный (среднее значение).
2. Напряжение обратное максимальное (мгновенное).
Диоды выпускаются на ток 10мА...1000А. Обратное напряжение находится в пределах от 10В до нескольких кВ. Для мощных диодов (ток 10А) обратное напряжение определяют классом диода. Класс диода - это 100В, умноженное на цифру класса. Цифра класса от 1 до 20. Например: Д50-12, здесь 50 ток прямой номинальный в А; 12 класс. Класс это параметр, используемый для мощных диодов и характеризующий обратное напряжение. У мощных диодов номинальный прямой ток допустим только при установке диода на радиатор и при принудительном охлаждении со скоростью воздуха 12м/с. Без принудительного охлаждения воздухом (имеется только радиатор) допустимый ток составляет около 30% от номинального. У современных диодов распространены следующие обозначения: ДXXXY или КДXXXY, где КД кремниевый диод, XXX цифры, Y буква. Первая цифра говорит о виде диода (выпрямительные 1,2). Буква определяет обратное напряжение.
Второстепенные параметры:
1.Максимальный обратный ток Iобр.макс (от десятков нА до десятков мА).
2.Прямое падение напряжения Uпр ( 0,3...1,2В).
3.Максимальная рабочая частота, до которой обеспечиваются заданные
токи, напряжения и мощность.
4.Время восстановления запирающих свойств диода.
Диод не проводит (или запирается) при приложении обратного напряжения. Запирание переход от проводящего состояния к непроводящему. При приложении прямоугольного обратного напряжения диод ведет себя как показано на рис.1.
Интервал I время рассасывания носителей, интервал II бросок обратного тока. Он связан с наличием барьерной емкости диода. Интервал tв - время восстановления, т.е. время перехода от проводящего состояния до момента установления обратного тока на ВАХ. Из-за не идеальности диода ограничивается предельная частота его работы. При очень высокой частоте диод перестает выполнять свои функции.
Высокочастотные и сверхвысокочастотные диоды.
Высокочастотные диоды могут работать в различных схемах вплоть до частот порядка нескольких сотен мегагерц.
Для них приводится график прямого тока в зависимости от частоты. График представлен на рис. 2.
В этой группе диодов в большинстве случаев используется точечный переход. Полупроводниковый диод с точечным переходом обычно называется точечным диодом.
В большинстве случаев основой точечных диодов служит кристалл германия (реже, кремния,) в который упирается тонким (диаметром 10 – 20 мкм) острие контактной металлической пружины (зонда).
Обратная ветвь ВАХ точечного диода значительно отличается от соответствующей ветви характеристики плоскостного диода. Обратный ток мал (мала площадь перехода). При увеличении обратных напряжений обратный ток почти равномерно возрастает за счет токов термогенерации и утечки. Поэтому влияние температуры на величину обратного тока сказывается слабее, чем в плоскостных переходах.
По диапазонам рабочих частот высокочастотные диоды делятся на две группы: диоды, рассчитанные на рабочие частоты от 300 до 1 000 Мгц.
Диоды СВЧ. В технике СВЧ применяются германиевые и кремниевые диоды, предназначенные для схем видео - и измерительных детекторов, смесительных детекторов и др. Эти диоды изготавливаются из очень низкоомного материала (малое время жизни носителей заряда) и имеют весьма малый радиус точечного контакта (2 – 3 мкм), что обеспечивает хорошие частотные свойства. диоды СВЧ обладают очень низким напряжением пробоя (3 – 5 в), а рост обратного тока у них начинается с очень малых обратных напряжений за счет туннельного эффекта носителей через переход.