1.2 Напівпровідникові діоди

Тема 3. Тема 4.

1.2.1 Класифікація діодів

Напівпровідникові діоди широко застосовуються в пристроях радіоелектроніки, автоматики та обчислювальної техніки, силовій (енергетичній) перетворювальної техніки. Незважаючи на велику різноманітність і широку номенклатуру діодів, що випускаються в даний час, їх можна класифікувати за рядом ознак, найважливішими з яких є фізичні ефекти та явища, що визначають механізм роботи приладів, конструктивно-технологічні особливості, сукупність параметрів і області застосування. Класифікація сучасних напівпровідникових діодів за їх призначенням, фізичними властивостями, основними електричними параметрами, конструктивно-технологічними ознаками, вихідного напівпровідникового матеріалу знаходить відображення в системі умовних позначень діодів.

За типом вихідного напівпровідникового матеріалу діоди діляться на кремнієві, германієві і діоди з арсеніду галію. Рідше застосовуються інші напівпровідникові матеріали: селен, карбід кремнію. Більшість сучасних напівпровідникових діодів виготовляються на основі кремнію. Широко використовуються діоди на основі гетеропереходів, наприклад, діоди Шотткі.

Залежно від конструктивно-технологічних особливостей розрізняють площинні, точкові та мікросплавні діоди. Точкові і мікросплавні діоди призначені для роботи на НВЧ і мають обмежений випуск. Діоди виготовляють за дифузійною та сплавною технологією з використанням операцій епітаксії та імплантації домішок. Сплавна технологія в даний час має обмежене застосування. Клас діодів містить наступні підкласи: випрямні діоди, імпульсні діоди, надвисокочастотні діоди, стабілітрони, стабістори, варикапи і параметричні діоди, діоди Шотткі, тунельні і зворотні діоди, діоди Ганна, SOS-діоди, лавино-прольотні діоди, світловипромінюючі діоди і напівпровідникові лазери, фотодіоди, магнітодіоди, тензодіоди та ін. Особливе місце в силовій (енергетичній) напівпровідниковій електроніці займають силові діоди (з граничним середнім або граничним діючим струмом 10А і більше), або, за іншою вітчизняною класифікацією, потужні діоди (з розсіюваною потужністю 1Вт і більше).

Силові напівпровідникові діоди [Остр] за навантажувальній здатності в області пробою підрозділяються на випрямні, лавинні випрямні, лавинні випрямні з контролюємим пробоєм. Випрямні діоди призначені для випрямлення змінного струму (перетворення енергії змінного струму в енергію пульсуючого (постійного) струму). Для цих діодів робота в області пробою неприпустима. Відповідно до чинних стандартів (технічних умов) до цих діодів навіть короткочасно не дозволяється прикладати зворотні напруги, що приводять до лавинного пробою р-п переходів. Частотний діапазон їхньої роботи невеликий. При перетворенні промислового змінного струму робоча частота становить 50 Гц, а верхня межа робочих частот (гранична частота випрямних діодів) - як правило, не перевищує 500 Гц - 20 кГц.

Лавинні випрямні діоди можуть протягом обмеженого інтервалу часу розсіювати імпульс прикладеної енергії в області пробою при роботі на зворотній ВАХ, тобто, працювати в якості обмежувача напруги. Лавинні випрямні діоди з контрольованим пробоєм призначені для роботи у сталому режимі в області пробою, тобто можуть працювати в якості стабілізаторів, а в окремих випадках – як обмежувачі напруги.

Імпульсний діод - це напівпровідниковий діод, що має малу тривалість перехідних процесів та призначений для застосування в імпульсних режимах роботи. Імпульсні діоди використовують в якості ключових елементів схем, що працюють з сигналами тривалістю аж до наносекундного діапазону.

Діод Шотткі - це напівпровідниковий діод, випрямні властивості якого засновані на взаємодії метала і збідненого шару напівпровідника.

1.2.2 Діоди германієві та кремнієві - порівняння та параметри

Напівпровідниковим діодом називається електроперетворюючий прилад із двома виводами, принцип дії якого заснований на використанні властивостей електронно-діркового переходу. Діоди розрізняються по властивостях, призначенню й конструкції. Напівпровідниковий діод звичайно містить один p-n-перехід.

На рисунку 2.3 зображені ВАХ діодів з германію та кремнію. Ця залежність має різко несиметричний вид, характерний для випрямних приладів. Через меншу ширину забороненої зони в германієвому діоді , а.

Рисунок 2.3 - ВАХ Ge і Si діодів

З рисунку випливає, що j₀- це значення U в точці перетинання прямої лінії, що апроксимує ВАХ в області великих струмів, з віссю напруг.

У зв'язку з великою крутизною прямої гілки ВАХ, зручніше задавати прямий струм діода, а не напругу, тому говорять, що діод - це прилад, керований струмом. З огляду на викладене, переписуємо рівняння у вигляді

або, з урахуванням падіння напруги на опорі бази

де

–тепловий потенціал;

m – коефіцієнт неідеальності апроксимації.

Кремнієві діоди в порівнянні з германієвими допускають роботу при більш високих температурах і мають великі зворотні опори, однак у германієвих діодів менший прямий опір. Кремнієві діоди мають у багато разів менші зворотні струми при однаковій напрузі, ніж германієві. Це обумовлено тим, що при температурах вище 85⁰С різко збільшується власна провідність германія, що приводить до неприпустимого зростання зворотного струму. Отже, вони зберігають працездатність при температурі до 125 – 175⁰С, тоді як германієві можуть працювати тільки при температурі до 70⁰С.

1.2.3 Параметри діодів

Властивості діода характеризують опори:

диференціальний

;

зворотний

.

Випрямні властивості діодів характеризуються коефіцієнтом випрямлення

.

Зворотна максимальна допустима напруга:

,

де U_проб– напруга теплового або електричного пробою (від 10 до 1000 В).

Максимально припустима потужність, що розсіює діодом, Вт:

де t_max- максимально допустима температура p-n-переходу (указується в довідниках); t₀– температура навколишнього середовища; R_Т– тепловий опір.

У верхній частині довідкової інформації надається інформація про виробника, вид та тип, основні параметри та характерні особливості, за якими прилад обирається для роботи в конкретному пристрої:

повторювана імпульсна зворотна напруга U_RRM;

середній струм у провідному стані при різних температурах корпусу I_F(AV);

ударний неповторюваний струм у провідному стані I_FSMпри максимальній температурі напівпровідникової структури;

імпульсна пряма напруга, найбільше миттєве значення основної напруги на діоді, що зумовлене імпульсним струмом U_FM;

порогова пряма напруга, близька до контактної різниці потенціалів U_F0;

динамічний опір у відкритому стані r_F;

заряд зворотного відновлення Q_rr;

втрати потужності;

придатність для послідовного та паралельного з’єднання.

Максимально допустимі значення (не повинні бути перевищені):

U_RRM– максимальна повторювана імпульсна зворотна напруга синусоїдальної форми на частоті 50 Гц.

U_RSM– неповторювана імпульсна зворотна напруга при певній температурі T_j(наприклад, від - 60^оС до + 175^оС). Тривалість U_RSMкороткочасна (десятки мкс), імпульси зумовлені грозовим розрядом, або перехідними процесами в зовнішній мережі.

I_RRM– це амплітудне значення повторюваного імпульсного зворотного струму при температурі структури (T_j= 175^оС), та зворотної напрузі U_R=U_RRM.

I_FAV– максимально допустимий середній прямий струм за період, при певному значенні температури корпусу приладу.

I_FRMS– діюче значення прямого струму діоду.

I_FSM– ударний неповторюваний прямий струм, що нагріває напівпровідникову структуру до температури вище допустимої.

–захисний показник: значення інтегралу від квадрату ударного струму діода за час його протікання tp. Для захисту СНП при короткому замиканні в навантаженні перетворювача, захисний показник запобіжника, повинен бути нижче захисного показника приладу, який він захищає.

T_j– температура напівпровідникової структури. Визначається експериментально, або шляхом виконання розрахунків по тепловим параметрам приладу та охолоджувача і втратам потужності в приладі.

Частотна характеристика випрямленого струму має спадаючий із зростанням частоти вигляд, як показано на рис. 1.31.

Рисунок 1.31 - Залежність відносного значення випрямленого струму від частоти змінної напруги

Перезаряд бар'єрної ємності, що затягує в основному фазу спаду струму діода, залежить від значення опора навантаження R, тому з збільшенням R частотний діапазон випрямлених струмів звужується.

Напруга малого змінного сигналу (коли) зазвичай накладається на постійне зміщення діода , тобто: = + =

За цих умов варіація змінної напруги на р-n переході мала і лежить в області малої, практично лінійної ділянки ВАХ. Диференціальний опір емітера r_е для малого сигналу при низькому рівні інжекції можна отримати, диференціюючи рівняння ВАХ р-n переходу

, звідки r_е = ).

Повний диференціальний опір діода додатково включає опір бази:

.

При розгляді перехідних процесів в р- n переході було показано, що процеси накопичення неосновних носіїв заряду - дірок в n-базі -n переходу – носять ємнісний характер.

1.2.4 Переваги та недоліки діоду Шотткі

Діод Шотткі (ДШ) - це напівпровідниковий діод, випрямні властивості якого засновані на взаємодії метала і збідненого шару напівпровідника. Умовне графічне позначення за ГОСТ 2.730-73 і реальна конструкція діода Шотткі наведені на рисунку 1.

а

б

Рисунок 1.3 – Діод Шотткі: а - умовне графічне позначення; б - реальна конструкція

1 - метал анода; 2 - оксид; 3 - охоронне кільце; 4 - ОПЗ; 5 - активний шар бази; 6 - сильнолегована підкладка; 7 - метал катода

Для створення діодів Шотткі (ДШ) використовується перехід метал-напівпровідник. Робота цих діодів основана на перенесенні основних носіїв заряду і характеризується високою швидкодією, оскільки в них відсутнє характерне для р-п переходів накопичення неосновних носіїв заряду, ДШ використовують у якості елементів інтегральних мікросхем, а також у якості дискретних приборів. Малопотужні ДШ виготовляються на основі кремнію і арсеніду галію n-типу і призначаються для перетворення сигналу НВЧ-діапазону (випрямлення, змішування частот, модуляція) і для імпульсних пристроїв. Силові (потужні) ДШ для силової напівпровідникової електроніки виготовляються на основі кремнію n-типу, мають робочі струми до декількох сотень ампер, винятково високу швидкодію (у порівнянні з діодами на основі р-п переходів), але низькі робочі напруги, які не перевищуюють кількох десятків вольт. При короткочасному перевищенні максимальної зворотної напруги діод Шотткі необоротно виходить з ладу, на відміну від кремнієвих діодів.

Діоди Шотткі характеризуються підвищеними (щодо звичайних кремнієвих діодів) зворотними струмами, зростаючими зі зростанням температури кристала. У низьковольтних діодів у корпусах ТО220 зворотний струм може перевищувати сотні міліампер. При незадовільних умовах тепловідведення позитивний зворотний зв'язок по теплу в діоді Шотткі призводить до його катастрофічного перегріву.

В даний час силові ДШ найбільш ефективні як низьковольтні швидкодіючі діоди на великі струми, та як складові частини у сучасних дискретних напівпровідникових приладах.

Порівняно із діодом на p-n переході, ДШ має особливості:

1. Зворотні струми ДШ на 3 - 4 порядки більше зворотних струмів діодів з р-п переходом, а прямі напруги для ДШ значно нижче. На рис. 1 показані прямі характеристики ДШ (1) і для порівняння наведена ВАХ діода з р-п переходом (2).

Рисунок 1.4 - Прямі ВАХ діодів:

1 - діод Шотткі; 2 - діод на основі р-ппереходу

У той час як звичайні кремнієві діоди мають пряме падіння напруги близько 0,6 - 0,7 В, застосування діодів Шотткі дозволяє знизити це значення до 0,2 - 0,4 В.

2. Бар'єр Шотткі також має меншу електричну ємність переходу, що дозволяє помітно підвищити робочу частоту. Ця властивість використовується в інтегральних мікросхемах, де діодами Шотткі шунтуються переходи транзисторів логічних елементів. У силовій електроніці мала ємність переходу (тобто малий час відновлення) дозволяє будувати випрямлячі на частоті в сотні кГц і вище. Завдяки кращим часовим характеристикам і малим ємностям переходу випрямлячі на діодах Шотткі відрізняються від традиційних діодних випрямлячів зниженим рівнем перешкод, тому вони застосовуються в традиційних трансформаторних блоках живлення аналогової апаратури.

1.2.5 Тунельний діод

Тунельний діод - це напівпровідниковий діод на основі виродженого напівпровідника, у якому тунельний ефект призводить до появи на вольт-амперній характеристиці, при прямій напрузі, ділянки негативної диференційної провідності.

Сильному електричному полю в напівпровіднику відповідає великий нахил енергетичних зон. При цьому електрони можуть проходити крізь вузький потенційний бар'єр (товщиною Δ) без зміни своєї енергії – тунелювати завдяки своїм квантово-механічним властивостям, так як процес тунелювання відбувається внаслідок переходу електронів з валентної зони в зону провідності, де цей процес можна вважати аналогічним автоелектронній емісії, або холодній емісії електронів з металу. Ймовірність переходу електронів з валентної зони в зону провідності і, навпаки, із зони провідності у валентну зону однакова. Але перехід електронів з валентної зони переважає, оскільки їх там значно більше, ніж у зоні провідності, тому концентрація носіїв заряду зростає при тунелюванні.

В якості робочої використовують пряму гілку ВАХ. Матеріалом для тунельних діодів служить сильно легований германій або арсенід галію. Більшість основних електричних параметрів тунельного діода визначається з його вольт-амперної характеристики (рис. 1):

Рисунок 1 – Основні параметри ВАХ тунельного діода

I₁ — максимальний тунельний струм, або піковий струм (I_П);

I₂ — мінімальний струм, чи струм западини (I_З);

ΔI= I₁₋ I₂ — перепад струмів;

U₁ — напруга, відповідна максимальному струму, або напруга піка (U_П);

U₂ — напруга, відповідна мінімальному струму, або напруга западини (U_З);

U₃ — напруга, відповідна дифузійному струму, рівному струму максимуму;

ΔU= U₃ −U₁ — стрибок напруги при переході з тунельної гілки характеристики на дифузійну;

ΔU₂ ≈U₂ — стрибок напруги при переході з дифузійної гілки на тунельну.

|r_диф|=(U₂ −U₁)/(I₁₋ I₂).

Тунельні діоди та обернені діоди застосовують в імпульсних пристроях, а також в якості перетворювачів сигналів (змішувачів і детекторів) у радіотехнічних пристроях НВЧ діапазону (до десятків ГГц), в швидкодіючих перемикаючих пристроях, а також пристроях пам'яті з двійковим кодом.

1.2.5 Стабілітрон

Стабілітрон - це напівпровідниковий діод, зворотна напруга якого в режимі електричного пробою мало залежить від зміни значення струму. Ця властивість використовуються для стабілізації напруг від 3 до 220В. Стабілітрони виготовляють із кремнію. Германієві стабілітрони для стабілізації напруги не застосрвуються через велику ймовірність теплового пробою внаслідок відносно великого зворотного струму і його різкої температурної залежності Принцип дії напівпровідникових стабілітронів заснований на використанні властивостей електричних видів пробою, що мають зворотний характер.

Стабілітрони використовують в схемах параметричної стабілізації напруги, обмеження та фіксації рівня напруги.

Напруга пробою залежить від концентрації легуючої домішки, а отже, товщини p-n-переходу. При високих рівнях легування (більше I0¹⁶см^-3) у досить тонкій областіp-n-переходу виникає силове електричне поле, тому існує висока ймовірність тунелювання носіїв заряду крізьp-n-перехід при зворотних зсувах. У таких діодах розвивається тунельний пробій при напругах 3B≤U_проб <5B.

При великій ширині p-n-переходу через низьку концентрацію легуючої домішки при зворотних зсувахU_проб≥ 7В виникає лавинний пробій. При 5B ≤U_проб< 7В механізм пробою – змішаний. ВАХ стабілітрона та основні статичні параметри зображені на рисунку 1.

Рисунок 1 - ВАХ стабілітрона

Коли струм стає меншим за мінімальний струм стабілізації I_{cт min}, пробій стає нестійким. При перевищенніI_{cт max}починає розвиватися тепловий пробій.

Максимально припустима розсіювана потужність

Нахил ВАХ стабілітрона в робочій області характеризується диференціальним опором:

Чим нижче r_cm(тобто чим менше нахил ВАХ), тим вище якість стабілізації.

Пряма ВАХ стабілітрона аналогічна ВАХ кремнієвого випрямного діода.

Графічне зображення стабілітрона на схемах електричних принципових показане на рисунку 2.

Рисунок 2 - Графічне зображення стабілітрона

1.2.6 Варікап

В

Рисунок 2 - Структура варікапа з малым опором бази

Рисунок 3 - Вольт-фарадна

характеристика варикапа

арікап (англ. varicap, від vari(able) - змінний і cap(acity) – ємність), конденсатор у вигляді напівпровідникового діода, ємність якого нелінійно залежить від прикладеної до нього електричної напруги. Ця ємність являє собою бар'єрну ємність електронно - діркового переходу і змінюється від одиниць до сотень пФ при зміні зворотнього (негативного знака) напруги на кілька десятків вольт.

Варікап володіє високою добротністю (малими втратами електричної енергії), малим температурним коефіцієнтом ємності, незалежністю від частоти практично у всьому діапазоні радіочастот, стабільністю параметрів у часі. Виготовляють на базі кремнію, германію, арсеніду галію.

Структура варікапа наведена на рис.1. Вольт-фарадна характеристика - на рис.2, з якої випливає, що залежність С_бар=f(U_звор) найбільш чутлива до точки «А», далі цієї точки зміни незначні. Зменшення ємності пояснюється тим, що при додаванні зворотної напруги висота потенційного бар'єру зростає на величину прикладеної напруги, зростає і напруженість поля в p-n – переході, в наслідок чого відбувається розширення області p-n - переходу. Величина бар'єрної ємності в статиці може бути визначена з виразу, аналогічно формулі плаского конденсатора (однак між бар'єрної ємністю і пласким конденсатором є різниця):

,

де ξ ─ відносна діелектрична проникність напівпровідника;

S_p-n ─ площа p-n - переходу;

d ─ ширина ОПЗ p-n - переходу.

В динаміці зміна ємності залежить від напруги (див. п.1.1.7):

.

Таким чином, зміна напруги прикладеної до p-n - переходу, призводить до варіації ширина ОПЗ p-n - переходу зміни бар'єрної ємності.

Основні параметри варикапа:

С_ном ─ номінальна ємність між виводами варікапа при номінальній напрузі зміщення (Uзм = 4 В);

С_max ─ ємність варікапа при заданій мінімальній напрузі зміщення;

С_min ─ ємність варікапа при заданій максимальній напрузі зміщення;

К_п ─ коефіцієнт перекриття, рівний відношенню Смакс / Смін;

Q ─ добротність, що дорівнює відношенню реактивного опору варікапа до повного опору втрат (для збільшення добротності варікапа використовують бар'єр Шоткі; такі варікапи мають малий опір втрат, так як один з шарів діода - метал);

U_max ─ максимально допустима для варікапа напруга.

Варікап застосовують для отримання параметричного підсилення, множення частоти та ін, а можливість електричного управління значенням ємності - для дистанційної та безинерційної перебудови резонансної частоти коливального контуру.

Рис. 4 - Електрична перебудова резонансної частоти контуру

У даний час існує декілька різновидів варікапів, які застосовуються в різних пристроях безперервної дії. Це параметричні діоди, призначені для посилення і генерації НВЧ сигналів, і помножувальні діоди, призначені для множення частоти в широкому діапазоні частот.

Приклад використання варікапа наведено на рис. Зворотна напруга на варікап подається через високоомний резистор R. Резистор запобігає шунтуванню контуру малим внутрішнім опором джерела живлення та таким чином, вдається виключити зниження добротності контуру. Постійний конденсатор С виключає коротке замикання варікапа індуктивністю по постійній напрузі. Величина ємності конденсатора набагато більше змінної ємності варікапа. Змінюючи зворотну напругу, можна регулювати ємність варікапа і як наслідок, резонансну частоту контуру.

Параметри схеми вибирають на основі співвідношень:

;

.

1.2.7 SOS- та ORing-діоди

SOS-діоди - це нові напівпровідникові наносекундні і субнаносекундні діоди для розмикання великих струмів. SOS-ефект [17] був виявлений в звичайних високовольтних напівпровідникових діодах, призначених для випрямлення змінного струму, підбором певного поєднання щільності струму та часу накачування. В подальшому для роботи в умовах SOS-ефекту була розроблена спеціальна напівпровідникова структура, яка має наджорсткий режим відновлення, на основі якої створено високовольтні напівпровідникові прилади нового класу - SOS-діоди, що представляють собою твердотільні наносекундні переривники струму високої щільності і мають робочу напругу в сотні кВ, струм обриву - одиниці і десятки кА, час обриву струму - одиниці наносекунд і частоту проходження імпульсів кілогерцового діапазону.

Типова конструкція SOS-діода наведена на рис. 1.5. Переривач являє собою послідовну збірку елементарних діодів, стягнутих між собою діелектричними шпильками між двома вихідними пластинами-електродами. Кожен елементарний діод складається з охолоджувача, на який напаяно кілька послідовних напівпровідникових структур.

Рисунок 1.5 - Типова конструкція SOS-діода

1, 3 - діелектричні шпильки; 2, 5 - вихідні пластини-електроди;

4 - елементарні діоди

На рисунку 1.6 приведена типова осцілограма зворотнього струму через SOS-діод з площею структури1 см². Величина струму обриву - 5,5 кА, час обриву струму за рівнем 0,1-0,9 від амплітуди - 4,5 нс. Швидкість комутації - 1200 кА / мкс, що приблизно на 3 порядки перевищує швидкість наростання струму в звичайних швидкодіючих тиристорах.

Рисунок 1.6 – Типова осцілограма зворотнього струму через SOS-діод

Потужний прилад при площі структури 4 см² має робочу напругу 200 кВ і обриває струм величиною 32 кА, що відповідає розривній потужності 6 ГВт. Розроблено також прилади для високої частоти проходження імпульсів у постійному режимі, він має більш розвинену систему охолоджувачів і при струмі, який обривається, 1-2 кА і напрузі 100-120 кВ працює з частотою проходження імпульсів 2 кГц. Також розроблено прилад для формування імпульсів тривалістю кілька нс. При короткому часі накачування він обриває струм величиною 1 кА за 500пс.

ORing-діоди і ORing-зборки — силові діоди і діодні зборки застосовуються для обєднання паралельных джерел живлення навантаження в пристроях підвищеної надійності (логичне ИЛИ по живленню). Відрізняються вкрай низькою, нормуємою прямою напругою. Наприклад, спеціализирований мініатюрний діод MBR140 (30 В, 1 А) при струмі 100 мА має пряме падіння напруги не більше 360 мВ при +25 °C та 300 мВ при +85 °C. ORing-діоды характеризуються відносно великою площею P-N переходу та низькими питомими щільностями струму [2].

ЗАДАЧІ

1. Германієвий напівпровідниковий діод, який має зворотний струм насичення I₀=25 мкА, працює при прямій напрузі, що дорівнює 0,1 В при Т=300 К.

Визначити опір діода постійному струму R₀.

Визначити диференційний опір r_диф.

РІШЕННЯ:

Знайдемо струм діода при прямій напрузі U=0,1 В за формулою

.

Тоді опір діода постійному струму

.

Диференційний опір знайдемо по формулі

,

звідки

.

2.Визначити вихідну напругу в схемі, зображеної на рисунку, якщо при кімнатній температурі використовується кремнієвий діод, зворотний струм насичення Is = 10мкА.

РІШЕННЯ:

Оскільки на діод подана пряма напруга, його опір буде приблизно дорівнювати 200 Ом або менше, і струм у схемі буде визначатися в основному опором резистора R = 20кОм.

Виходячи з цього, А.

Підставивши це значення у вираз для струму напівпровідникового діода і розв'язавши його відносно U, отримаємо .

Звідки

.

3.Для стабілізації напруги на навантаженні використовується напівпровідниковий стабілітрон, напруга стабілізації якого постійна та дорівнює Uст =10 В. Визначити допустимі межі зміни напруги живлення, якщо максимальний струм стабілітрона Iст.max = 30 мА, мінімальний струм стабілітрона Iст.min = 1 мА, опір навантаження Rн = 1 кОм та опір баластного резистора Rб = 0,5 кОм.

РІШЕННЯ:

Розрахункова формула:

.

Підставляючи дані, отримаємо

При мінімальному струмі:

.

При максимальному струмі:

.

Таким чином, допустимі межі зміни напруги живлення: від 25.5 до 15.5 В.

Контрольні питання

1. Класифікація діодів.

2. Структура та принцип дії діоду на основі p-n-перехода.

3. Повна ВАХ діоду

4. Діод Шоткі. Порівняння із діодом на основі p-n-перехода.

5. Параметри діодів.

6. Тунельний діод.

7. Варікап.

8. Стабілітрон.

9. Параметри стабілітрону.

10. Порівняння діодів на базі германія та кремнію.

Питання до самостійної роботи

1. Особливості структури та функціонування силових діодів.

2. Ємності та частотні властивості діодів.

3. Схема заміщення моделі Еберса-Молла для діоду.

4. Обернений діод, лямбда-діод.

5. SOS-діод.

6. Перехідні процеси в силових діодах.

ТЕСТИ

1. Що таке високий рівень інжекції?

а) режим, при якому кількість неосновних носіїв перевищує кількість основних;

б) режим, при якому кількість основних носіїв перевищує кількість неосновних;

в) режим переходу до насичення;

г) режим електричного пробою;

д) нормальний активний режим біполярного транзистора;

2. Що таке низький рівень інжекції?

а) режим, при якому кількість неосновних носіїв перевищує кількість основних;

б) режим переходу до відсічки;

в) режим тунельного пробою;

г) режим, при якому кількість неосновних носіїв менша за кількість основних;

д) інверсний активний режим біполярного транзистора;

3. Що таке струм насичення?

а) фотострум;

б) основний струм транзистора;

у) струм драйвера;

г) основний струм транзисторної структури;

д) струм неосновних носіїв через p-n перехід;

4. Який струм називається струмом насичення p-n переходу?

а) струм, що спричиняється прямим зовнішнім електричним полем;

б) струм, що спричиняється зворотнім зовнішнім електричним полем;

в) струм, що виникає внаслідок інжекції неосновних носіїв;

г) струм, що виникає внаслідок екстракції носіїв заряду;

д) струм генерації електронно-діркових пар у зоні збідненого шару p-n переходу;

5. Як впливає збільшення концентрації основних носіїв зарядів в р- і n- областях на ОПЗ переходу (збіднений шар)?

а) вище потенційний бар'єр і ширше збіднений шар p-n переходу;

б) вище потенційний бар'єр і вужче збіднений шар p-n переходу;

в) нижче потенційний бар'єр і вужче збіднений шар p-n переходу;

г) нижче потенційний бар'єр і ширше збіднений шар p-n переходу

д) концентрація основних носіїв заряду не впливає на ширину збідненого шару p-n переходу.

6. Які переваги має діод Шотткі порівняно із діодом на основі p-n переходу?

а) має більші зворотні струми;

б) має більшу електричну ємність переходу;

у) має менший струм драйвера;

г) має менше падіння прямої напруги;

д) має підвищену щільність струму неосновних носіїв через перехід;

7. Які недоліки має діод Шотткі порівняно із діодом на основі p-n переходу?

а) має більші зворотні струми;

б) має більшу електричну ємність переходу;

у) має більший струм драйвера;

г) має менше падіння прямої напруги;

д) має підвищену робочу частоту;

8. Де може використовуватись тунельний діод?

а) в фільтрах низької частоти;

б) у випрямлячах;

у) в імпульсних пристроях;

г) в стабілізаторах напруги;

д) в радіотехнічних пристроях НЧ діапазону;

9. Стабілітрон –це:

а) напівпровідниковий фіксатор рівня;

б) некерований випрямляч;

в) імпульсний діод;

г) діод, що працює в режимі електричного пробою;

д) випрямляючий діод;

10. Чому деякі прилади називаються біполярними?

а) керується двома полями;

б) два типа носіїв приймають учать у переносі заряду;

в) має два полюси;

г) керується напругами;

д) має два основних струми.