6.2 Диод

Диод представляет собой простейшую форму полупроводникового прибора. Полупроводники используются в электронных схемах для контроля потока электронов.

Электронно-дырочный переход не получают простым соприкосновением двух разнотипных полупроводниковых брусков. Электронно-дырочные переходы создают по специальным технологиям: диффузии, сплавления, эпитаксии, ионного легирования и ионной имплантации и многим другим.

Диод имеет два вывода и служит своеобразным клапаном, пропускающим электроны лишь в одном направлении; в противоположном они пройти не могут. Рассмотренный идеальный электронно-дырочный переход в прямом включении пропускает электрический ток, а в обратном включении не пропускает, т.е. обладает односторонней проводимостью.

Рисунок 23 – Работа полупроводникового диода

Диоды используются в массе различных схем, и их можно разделить на несколько типов. Вот список наиболее широко применяемых диодов.

-Зенеровский диод (стабилитрон). Ограничивает напряжение до определенного уровня. На таком диоде можно дешево и удобно построить регулятор напряжения для вашей схемы.

-Светоизлучающий диод (светодиод, или СИД). Все полупроводники излучают кванты света, если через них протекает ток. Светодиоды излучают этот свет в видимом диапазоне спектра. В настоящее время можно найти светодиоды всех без исключения цветов радуги.

-Кремниевый управляемый диод (тиристор). Тиристор представляет собой своеобразный ключ, используемый для контроля переменного или постоянного тока. Такие элементы широко применяют в реостатах для регулирования освещения.

-Выпрямительный диод. Этот основной тип диода преобразовывает (или выпрямляет) переменный ток в постоянный. Запомните: переменный ток постоянно пульсирует между плюсом и минусом, а постоянный ток стабилен и может быть постоянно либо положительным, либо отрицательным.

Рисунок 24 - Виды корпусов распространенных типов диодов. Диоды большего размера, как правило, используются в приложениях с большими значениями рабочих токов и напряжений

6.3 Общие сведения о полупроводниковых диодах

Идеальный полупроводниковый диод допускает протекание бесконечно большого прямого тока и выдерживает бесконечно большое обратное напряжение. Идеальных диодов на практике не бывает. Реальный диод всегда имеет конечную величину обратного напряжения, после чего наступит электрический пробой, и вполне определённый максимальный прямой ток, превышение которого вызовет тепловой пробой. Вольтамперные характеристики идеального и реального диода даны на рисунке 25.

Диоды, выполненные на основе кремния, имеют меньшую величину обратного тока и более высокую максимально допустимую температуру кристалла, чем германиевые диоды. Однако падение напряжения на кремниевых диодах в прямом включении примерно в два раза выше, чем на германиевых диодах.

Рисунок 25 – Вольт – амперная характеристика идеального диода и реального диода

Диоды, выполненные на основе кремния, имеют меньшую величину обратного тока и более высокую максимально допустимую температуру кристалла, чем германиевые диоды. Однако падение напряжения на кремниевых диодах в прямом включении примерно в два раза выше, чем на германиевых диодах.

Рисунок 26 – Обозначение диода на электрической схеме

Анодом диода называют вывод от той области электронно-дырочного перехода диода в прямом включении, к которому подсоединяют положительный полюс источника питания. А вывод от области, к которой подключают отрицательный полюс источника питания, именуют катодом.

КПД диодов может в отдельных случаях достигать 99%, т.е. обычно он весьма велик.