3. Влияние внешних факторов на вах реальных диодов

При прямом включении диода на его ВАХ сказывается температура. С повышением температуры уменьшается высота потенциального барьера и изменяется распределение носителей заряда по энергиям (поскольку они начинают занимать более высокие энергетические уровни). Из-за этих двух причин прямой ток через диод увеличивается с повышением температуры.

При прямом включении диода, изготовленного из полупроводникового материала с большей шириной запрещенной зоны, прямой ток через диод будет меньше, чем у диода с меньшей запрещенной зоной. Это связано с повышением высоты потенциального барьера согласно выражению (10.3). В тоже время влияние температуры для диода, изготовленного из более широкозонного материала, на прямую ветвь ВАХ будет меньше.

При больших токах в прямом смещении начинает сказываться сопротивление базы диода. Поэтому прямая экспоненциальная ветвь ВАХ, выражаемая (10.7), становится квазилинейной, поскольку ток через диод будет пропорционален сопротивлению базы. В этом случае дифференциальное сопротивление диода стремится не к нулю, как это следует из (10.7), а к некоторому конечному значению:

, (10.10)

что увеличивает прямое падение напряжения на диоде.

При обратном включении диода обратный ток диода достаточно резко возрастает с ростом температуры согласно (10.9), что связано с экспоненциальным ростом концентрации собственных носителей заряда.

Для диодов на основе более широкозонного материала величина обратного тока будет существенно меньше, поскольку концентрация собственных носителей заряда с увеличением ширины запрещенной зоны экспоненциально уменьшается.

Отмеченные отличия приведены на рис.10.3.

10.4 Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним р-п переходом, в котором используется то или иное свойство выпрямляющего электрического перехода.

Условно-графические обозначения основных типов диодов приведены на рис.10.4.

10.4.1 Классификация диодов

По функциональному назначению все диоды подразделяются на:

1. Выпрямительные диоды. Это диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный ток.

2. Импульсные диоды. Это диоды, имеющие малую длительность переходных процессов и предназначенные для применения в импульсных режимах.

3. Диоды Шотки. Это диоды, выпрямительные свойства которых основаны на использовании свойств перехода металл-полупроводник.

4. Сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды. Это диоды, предназначенные для преобразования и обработки сверхвысокочастотных сигналов на частотах более 300 МГц.

5. Детекторные СВЧ диоды. Это диоды, предназначенные для детектирования СВЧ сигналов.

6. Переключающие СВЧ диоды. Это диоды, предназначенные для применения в устройствах управления уровнем СВЧ мощности.

7. Стабилитроны. Это диоды, предназначенные для стабилизации напряжения, принцип действия которых основан на использовании эффекта лавинного или туннельного пробоя обратносмещенного р-п перехода.

8. TVS-диоды (transient voltage supressor). полупроводниковые приборы с резко выраженной нелинейной вольтамперной характеристикой, подавляющие импульсные электрические перенапряжения, амплитуда которых превышает напряжения лавинного пробоя диода.

9. Стабисторы. Это диоды, предназначенные для стабилизации напряжения, принцип действия которых основан на использовании прямой ветви ВАХ прямосмещенного р-п перехода.

10. Стабилитроны с напряжением, равным ширине запрещенной зоны (bandgap voltage). Это стабилитроны с малой величиной минимального тока стабилизации и напряжением стабилизации равным ширине запрещенной зоны кремния (около 1,22 – 1,25 В).

11. Лавинно-пролетные диоды (ЛПД). Это диоды, предназначенные для генерации СВЧ колебаний, принцип действия которых основан на лавинном пробое обратно смещенного р-п перехода.

12. Туннельные диоды. Это диоды на основе вырожденного полупроводника, имеющие на ВАХ прямо смещенного р-п перехода участок с отрицательной дифференциальной электропроводностью.

13. Обращенные диоды. Это диоды с критической концентрацией примеси, в которых проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

14. Варикапы. Это диоды, действие которых основано на зависимости емкости обратно смещенного р-п перехода от приложенного напряжения и которые применяются в качестве элементов с электрически управляемой емкостью.

15. Фотодиоды. Это диоды, принцип действия которых основан на инжекции неосновных носителей заряда в базу под действием света.

16. Светодиоды. Это диоды, принцип действия которых основан на излучении электромагнитных колебаний видимого и ИК-диапазона путем спонтанного излучения за счет излучательных переходов основных носителей заряда, возбужденных электрическим током.