По перетворювальній потужності

Малопотужні Середньої потужності Високої потужності

до 0,5 А до 10 А більш ніж 10 А

Основні характеристики і параметри діодів

У діодів в рівноважному стані через p-n-перехід проходять дві складові струму, які находяться в динамічній рівновазі.

- зворотний струм насичення

Рисунок 7 Електричні процеси в діоді в рівноважному стані

При прямому ввімкнені діода понижується потенціал p-n-переходу, збільшується дифузійна складова, яка залежить від прикладеної напруги і температурного потенціалу (φ_т). В цьому випадку вольт-амперна характеристика ідеального діода буде відповідати вольт-амперній характеристиці ідеального p-n-переходу.

Вольт-амперна характеристики залежить від температурних властивостей напівпровідників. Ця залежність нелінійна, і для практичного використання прийнято, що на кожні 10 ^oC зміни температури зворотний струм переходу збільшується в два рази.

; ;

Для реального діоду при визначенні вольт-амперних характеристик необхідно врахувати падіння напруги на омічному опорі бази (r_б).

Крім опору бази у реальних діодів необхідно враховувати ємність p-n-переходу, тому що накопичення зарядів в областях еквівалентно ємності. Основну роль у діодів при прямому включенні відіграє дифузійна ємність, яка в процесі роботи ввімкнена паралельно з малим опором p-n-переходу, тому стала часу перехідних проходів буде дуже малою і її практично можна не враховувати.

При зворотному включенні основну роль буде відігравати бар’єрна ємність, яка ввімкнена паралельно з великим опором зворотно ввімкненого p-n-переходу.

Це паралельне включення ємності і зворотного опору p-n-переходу визначає частотні властивості діодів. Виходячи із цього діоди розподіляють на групи за частотними властивостями. Якщо величини опорів стають практично однакові, то діод втрачає односторонню провідність.

До основних параметрів діоду, крім ємності та опору, відносяться:

1. максимально допустима зворотна напруга діоду U_звмах ; це напруга, яка може бути підключена до діоду і p-n-перехід може працювати при цій напрузі довгочасно.

2. середній випрямлений струм – це значення струму, яке проходить за період.

3. імпульсний струм – це максимальне значення прямого струму при заданій шпаруватості імпульсів і тривалості.

4. середній зворотній струм діоду – це середнє значення зворотного струму за період.

5. середнє значення прямої напруги на діоді при середньому значенні струму діода.

6. середній час відходу основних носіїв із p-n-переходу.

7. максимальна випромінююча потужність діода при проходженні струму в прямому напрямі.

8. диференційний опір діода.

Випрямні площинні діоди

Це діоди, які використовуються для перетворення змінного струму низької частоти в струм постійного напряму. В залежності від призначення діоди виготовляють із германію або кремнію.

Германієві діоди

Технологічно виготовляються шляхом плавлення в германії провідністю типу n – індію. Площа p-n-переходу залежить від струму, який може проходити через p-n-перехід. Розраховують цю площу виходячи із допустимої щільності струму, яка для германію становить 100 А/см² . Виходячи з цього германієві діоди виготовляються на робочі струми I_д = 0,3 – 1000A .Основна перевага цих діодів – дуже мале падіння напруги при включенні в прямому напрямі, якщо сильно легований напівпровідник. Тому пряме падіння напруги в германієвім діоді не більше ніж 0,3 – 0,4 В.

І_д=0,3-1000А, U_зв 400В, Т_max=(75-85) ^oC, f_max до 50кГц.

Рисунок 8 Вольт-амперна характеристика діода при різних температурах

При збільшенні температури навколишнього середовища зворотна напруга зменшується за рахунок збільшення носіїв заряду в переході і поблизу p-n-переходу, наслідком чого являється зменшення ширини p-n-переходу і в нормальних умовах ця напруга не перевищує 400 В для діоду. При прямому включенні при малих струмах зі збільшенням температури зменшується падіння напруги на діодах. При великих струмах в потужних діодах пряме падіння напруги буде залежати від опору бази, який збільшиться при збільшенні температури за рахунок зниження рухливості заряду і пряме падіння напруги може збільшуватися.

Германієві діоди в зворотних напрямах мають струм насичення, який змінюється при зміні температури. У германієвих діодів є тільки тепловий пробій, який обумовлений теплотою, яка виділяється на діоді при проходженні зворотного струму, зі збільшенням температури збільшується зворотній струм і зменшується зворотна максимальна напруга пробою. Вплив температури на параметри діода характеризують температурним коефіцієнтом напруги, як відношення приросту напруги до приросту температури.

ТКU – температурний коефіцієнт напруги.

(для германієвих діодів).