1.4. Конструкции диодов

По площади p-n перехода диоды подразделяются на точечные и плоскостные.

В точечных диодах p-n переход получают при помощи металлической иглы с нанесенной на острие примесью (рис. 5). При пропускании импульса тока примесь диффундирует в толщу полупроводника, образуя полусферический слой противоположного типа электропроводности.

Рис.5

Точечные диоды имеют малую емкость перехода ( 1 пФ) могут, применятся на всех частотах вплоть до СВЧ. Однако вследствие малой площади перехода точечные диоды допускают токи не более десятков миллиампер.

Плоскостные диоды изготовляют методом сплавления или диффузии. Для их изготовления в пластину исходного полупроводника вплавляется капля примеси, либо создаются условия для диффузии газообразной примеси (рис.6).

Плоскостные диоды допускают прохождение прямых токов, доходящих до сотен ампер в мощных диодах, но обладают большой емкостью до сотен пФ, что ограничивает частотный диапазон их применения областью НЧ.

Рис. 6

Диффузионная область диодов более богата примесями – она является эмиттером. Противоположная область является базой.

Выводы диодов образуются с помощью Me, образующих омический контакт с полупроводником.

1.5. Основные параметры диодов

Наряду с ВАХ диодов, свойства диодов могут быть описаны с помощью параметров, основные из которых можно определить по ВАХ. К таким параметрам относятся: U_{ОБР ДОП}, I_{ПР MAX}, U_ПР I_ОБР. Кроме этих параметров, следует выделить дифференциальное сопротивление R_диф, статическое сопротивление R_с и емкость диода C_Д. Величина R_с характеризует свойства диода на постоянном токе, дифференциальное сопротивление R_диф характеризует работу прибора на переменном токе.

Дифференциальное сопротивление легко находится из выражения для ВАХ диода: .

При обратных смещениях величина I мала и R_диф составляет 10-10000 кОм. При прямых смещениях R_диф составляет десятки, сотни Ом.

Сопротивление по постоянному току определяется: .

В соответствии с этими параметрами каждая точка ВАХ диода характеризуется двумя значениями сопротивления: протеканию постоянного тока диод оказывает сопротивление R_с, а протекание переменного тока малой амплитуды диод оказывает сопротивление R_диф. При прямых смещениях R_диф R_с. При обратных смещениях R_дифR_с.

Емкость диода состоит из трех составляющих барьерной, диффузионной (в зависимости от обратного или прямого смещения) а также емкости корпуса С_к. В качестве параметра используется емкость диода, измеренная при фиксированном смещении. Этот параметр диода должен учитываться при работе прибора в импульсном режиме, а также при работе на высоких частотах.

1.6. Эквивалентные схемы диодов

В расчетах радиотехнических схем диод приходится представлять в виде эквивалентной схемы, состоящей из элементарных элементов R, C, L, а при необходимости – источников тока и напряжения. С целью упрощения расчетов модель должна содержать только минимально необходимое число элементов, отражающих только главные физические процессы в диоде.

В частности, при работе на постоянных токах и НЧ эквивалентная схема должна учитывать сопротивление запирающего слоя p-n перехода R_П, которая зависит от смещения и сопротивления базы r_б (рис. 7).

Рис. 7

В области средних и высоких частот, а также в импульсном режиме дополнительно необходимо учитывать зависимость емкости диода от напряжения смещения (рис. 8).

Рис. 8