Ответы на экзаменационные вопросы 12-16 по дисциплине «фоэ».
12) Полупроводниковые диоды, их классификация, условные обозначения. Стабилитроны и ограничители напряжения. Диоды свч. Смесительные и детекторные диоды.
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним переходом и двумя выводами: Анод (А) и Катод (К).
В зависимости от технологии изготовления различают:
-точечные
-плоскостные
-сплавные
-эпитаксиальные и др.
По назначению диоды разделяют на: выпрямительные, универсальные, импульсные, смесительные, детекторные, модуляторные, переключающие, умножительные, стабилитроны, туннельные, параметрические, фотодиоды, светодиоды, магнитодиоды, диоды Ганна.
Большинство диодов выполняется на основе несимметричных p-n переходов.
Условные обозначения диодов:
1.Общее обозначение
2. Диод туннельный
3. Диод обращенный
4. Стабилитрон (диод лавинный выпрямительный)
а) односторонний
б) двухсторонний
5. Диод теплоэлектрический
6. Варикап (диод емкостный)
7. Диод двунаправленный
9. Диод Шотки
10. Диод светоизлучающий
1-реальная ВАХ диода; 2- идеальная ВАХ диода;
ВАХ- функциональная зависимость анодного тока диода от напряжения, приложенного между анодом и катодом.
Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).
В основе работы стабилитрона лежат два механизма:
Лавинный пробой p-n перехода
Туннельный пробой p-n перехода
Ограничитель напряжения - это полупроводниковый диод, работающий на обратной ветви ВАХ с лавинным пробоем и (или) на прямой ветви характеристики, и предназначены для защиты о перенапряжения электрических цепей интегральных и гибридных схем, радиоэлектронных компонентов и многих других цепей аппаратуры.
Обладая одинаковыми со стабилитронами физическими принципами действия, эти приборы имеют несколько отличную о них систему параметров, конструкцию и систему испытаний, обеспечивающих высокие уровни допустимых импульсных токов нагрузки.
Ограничители напряжения могут быть несимметричными и симметричными. Приборы первой группы предназначены для защиты цепей постоянного тока, второй - переменного тока.
Несимметричные ограничители напряжения имеют время срабатывания при работе на обратной ветви единицы пикосекунд и по прямой ветви - единицы наносекунд. Малое время срабатывания этих приборов обеспечивает защиту цепей аппаратуры практически от всех видов перенапряжения, возникающих в ее цепях.
Диоды СВЧ (Сверхвысокочастотные диоды) — полупроводниковый диод, предназначенный для работы в сантиметровом диапазоне волн. Диод содержит между двумя сильно легированными областями высокой проводимости n+ и p+ активную базовую i-область с низкой проводимостью и большим временем жизни носителей заряда, то есть p-i-n-переход. Это позволяет снизить его емкость и повысить частоту работы элемента.
Проводимость диода зависит от длины волны, интенсивности и частоты модуляции падающего излучения. Обедненный слой существует почти во всей области собственной электропроводности, которая имеет постоянную ширину даже при обратном включении. Область собственной электропроводности может быть расширена с помощью увеличения зоны рекомбинирования электронов и дырок. Этим обуславливается применение p-i-n диодов в фотодетекторах.
Сверхвысокочастотные диоды подразделяют на:
смесительные
детекторные
параметрические переключательные и ограничительные
умножительные и настроечные
генераторные