2.3 Кремниевые диоды

мкА

2.3 Кремниевые диоды

Рис. 2.2. ВАХ выпрямительного диода

Рис. 2.3. ВАХ кремниевого диода

Основные особенности кремниевых диодов:

1. Максимально допустимый прямой ток: от 0,1 до 1600А. Обратная ветвь ВАХ не имеет участка насыщения, пробой имеет лавинный характер. Для некоторых диодов при комнатной температуре обратное напряжение достигает 2 кВ.

При расчетах максимальное обратное напряжение выбирают исходя из следующих соображений: от -60 до +125 .

2.4 Германиевые диоды

мкА

Рис. 2.4. ВАХ германиевого диода

Основные отличия:

1) единственное преимущество: прямое напряжение при максимально допустимом прямом токе почти в два раза меньше, чем у кремниевых диодов.

2) существование тока насыщения в обратной ветви.

3) большие обратные токи, из-за чего пробой имеет тепловой характер.

4) верхний предел темп. 75

5) плохо выдерживают даже кратковременного перегрева при обратном включении.

2.5 Арсеннид-галлиевые диоды.

В основном маломощные, используются в импульсной и излучательной технике.

2.6 Селеновые выпрямители

По многим параметрам уступают КД и ГД, но широко применялись вследствие низкой себестоимости и способности выдерживать значительные кратковременные перегрузки и быстро восстанавливают свои свойства после сбоя.

2.7 Импульсные диоды

Импульсный полупроводниковый диод, имеющий малую длительность переходных процессов и предназначен для работы в импульсном режиме.

Основное применение: работа в качестве коммутирующих элементов в цифровых схемах. Кроме того, для детектирования высокочастотных сигналов и в ВЧ преобразовательной технике.

При переключении диода с прямого напряжения на обратное, в начальный момент через диод течёт неуправляемый обратный ток.

Рис. 2.5. Временные диаграммы работы диодов

Этот обратный ток ограничен только объемным сопротивлением базы диода и . С течением времени, накопленные в базе неосновные носители зарядов рекомбинируют или уходят из базы через р – n переход, после чего обратный ток уменьшается до обычного значения.

Переходный процесс, в течение которого обратное сопротивление диода восстанавливается до постоянного значения после быстрого переключения с прямого напряжения на обратное, называется восстановлением обратного сопротивления диода соответствующего одному из основных параметров импульсного диода является время восстановления обратного сопротивления (+в). По его значению импульсные диоды делятся на 6 групп:

1. +в > 500мс.

2. от 150 – 500мс.

3. от 30 – 150мс.

4. от 5 – 30мс.

5. от 1 – 5мс.

6. менее 1мс.

2.8 Диоды Шотки

Диод Шотки – это полупроводниковый диод, выпрямляющие свойства которого, основаны на использовании электрического перехода между металлом и полупроводником.

Для всех рассмотренных ранее диодов основным физическим процессом, ограничивающим диапазон рабочих частот являлся процесс накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе диода, поэтому были выдвинуты требования к конструкции и технологии изготовления диодов, выполнение которых обеспечивало бы ускорение рассасывания накопленных в базе за время действия прямого напряжения неосновных носителей зарядов.

Если исключить инжекцию неосновных носителей заряда при работе диода, то не было бы и накопления этих неосновных носителей в базе. Имеется несколько возможностей практически полного устранения инжекции при сохранении выпрямляющих свойств.

Первая возможность:

1) использование гетерогенного перехода, это переход между полупроводниками различающимися между собой по химическому составу.

2) использование для выпрямления эффекта туннелирования.

3) инвертирование диодов, т.е использования для выпрямления только обратной ветви ВАХ, включая участок, соответствующий лавинному пробою.

4) использование выпрямляющего перехода Шотки. Его характерной особенностью является: разная высота потенциального барьера для электронов и дырок, поэтому при включении диода Шотки в прямом направлении прямой ток возникает благодаря движению основных носителей заряда полупроводника в металле, а носители другого знака, неосновные для полупроводника, практически не могут перейти из металла в полупроводник из-за высокого для них потенциального барьера на переходе, таким образом на основе перехода Шотки могут быть созданы выпрямляющие импульсы.

СВИ полупроводниковые диоды отличаются от диодов с р – n переходом лучшими частотными характеристиками.