Виды и обозначение диодов
Зависимо от параметров и поведения ВАХ различают последующие виды диодов.
1) Выпрямительные диоды разных классов, отличающиеся напряжением, временем переключения, рабочей полосой частот. ВАХ как у обыденного p-n-перехода. Обозначение стандартное (см. таблицу 2.1). В качестве выпрямительных употребляют сплавные эпитаксиальные и диффузионные диоды, выполненные на базе несимметричных p-n-переходов. Для выпрямительных диодов свойственны малые сопротивления и огромные токи в прямом режиме. Барьерная емкость из-за большой площади перехода добивается значений 10-ов пикофарад. Германиевые выпрямительные диоды используют до температур 70-80оС, кремниевые до 120-150оС, арсенид-галлиевые до 150оС.
Главные характеристики выпрямительных диодов:
Uобр,макс –очень допустимое оборотное напряжение, которое диодик может выдержать без нарушения его работоспособности;
Iвып,ср - средний выпрямленный ток;
Iпр,п – пиковое значение импульса тока при данных наибольшей продолжительности, скважности и формы импульса;
Uпр,ср – среднее прямое напряжение диодика при данном среднем значении прямого тока;
Pср – средняя за период мощность, рассеиваемая диодиком, при протекании тока в прямом и оборотном направлениях;
rдиф – дифференциальное сопротивление диодика в прямом режиме.
Особо отметим класс импульсных диодов, имеющих очень малую продолжительность переходных процессов из-за малых емкостей переходов (толики пикофарад); уменьшение емкостей получается из-за уменьшения площади p-n-перехода, потому допустимые мощности рассеяния у их меньше, чем у низкочастотных выпрямительных диодов. Их употребляют в импульсных схемах.
К характеристикам, вышеперечисленным, для импульсных диодов следует отнести общую емкость СД, наибольшие импульсные прямые и оборотные напряжения и токи, время установления прямого напряжения от момента подачи импульса прямого тока до заслуги им данного значения прямого напряжения и время восстановления оборотного сопротивления диодика с момента прохождения тока через нуль до момента, когда оборотный ток добивается данного малого значения (см. рис. 2.13).
Рис. 2.13
После конфигурации полярности напряжения в течение времени t1 оборотный ток изменяется не достаточно, он ограничен только наружным сопротивлением цепи. При всем этом заряд неосновных носителей, скопленных в базе диодика, рассасывается. Дальше ток миниатюризируется до собственного статического значения при полном рассасывании заряда в базе.
2) Стабилитроны – диоды, созданные для работы в режиме электронного пробоя. Условное обозначение отличается от стандартного (см. таблицу 2.1). В этом режиме при значимом изменении тока стабилитрона напряжение на нем изменяется не достаточно. В низковольтных (до 5,7В) стабилитронах употребляется туннельный пробой, а в высоковольтных – лавинный пробой. В их более высокоомная база.
Главные характеристики:
Uст – напряжение стабилизации при данном токе в режиме пробоя;
Iст,мин и Iст,макс – мало допустимый и очень допустимый токи стабилизации;
rст – дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке пробоя;
- температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации при данном токе стабилизации. Туннельный пробой характеризуется отрицательным ТКН, а лавинный - положительным.
Для стабилизации малых напряжений (0,3…1,9В) употребляют диоды, именуемые стабисторами, которые работают в прямом режиме, имеют специальную форму прямой ветки. Обозначение такое же, как у выпрямительных диодов.
3) Диодик Шотки – разновидность выпрямительных диодов, работающий на базе выпрямляющего контакта металл – полупроводник, образующего контактную разность потенциалов из-за перехода части электронов из полупроводника n -типа в металл и уменьшения концентрации электронов в полупроводниковой части контакта. Эта область обладает завышенным сопротивлением. При подключении наружного источника плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику, возможный барьер понизится и через переход пойдет прямой ток.
В диодике Шотки отсутствуют явления скопления и рассасывания главных носителей, потому они очень быстродействующие и могут работать на частотах до 10-ов ГГц. Прямое напряжение составляет ~0,5 В, прямой допустимый ток может достигать сотки ампер, а оборотное напряжение – сотен вольт. ВАХ диодика Шотки припоминает характеристику обыденных p-n-переходов, отличие заключается в том, что ровная ветвь в границах 8-10 декад напряжения представляет практически безупречную экспоненциальную кривую, а оборотные токи довольно малы – 10-10…10-9 А.
Конструктивно диоды Шотки делают в виде пластинки из низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с электропроводностью такого же типа. На поверхность пленки вакуумным напылением нанесен слой металла.
Диоды Шотки используют в переключательных схемах, также в выпрямителях огромных токов и в логарифмирующих устройствах, из-за соответственной вида его ВАХ.
4) Варикап – полупроводниковый диодик, созданный для работы в качестве емкости, величина которой находится в зависимости от приложенного к нему напряжения. Основная его черта – вольт-фарадная С( U ) (см.таблицу 2.1).
Варикап работает обычно при оборотном напряжении, при изменении которого меняется в широких границах барьерная емкость диодика, при этом
где С(0) – емкость при нулевом напряжении на диодике; - контактный потенциал; n =2 для резких и n =3 для плавных p-n-переходов.
Главные характеристики варикапа:
С – емкость, измеренная меж выводами при данном оборотном напряжении;
- коэффициент перекрытия по емкости;
rП – суммарное активное сопротивление диодика;
- добротность, определяемая при данном значении емкости.
5) Туннельный диодик – полупроводниковый диодик с падающим участком на прямой ветки ВАХ, обусловленный туннельным эффектом. Обозначение и ВАХ даны в таблице 2.1. Падающий участок характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Зависимо от многофункционального предназначения туннельные диоды условно разделяются на усилительные, генераторные и переключательные.
Главные характеристики:
IП и UП – пиковые ток и напряжение начала падающего участка;
IВ и UВ – ток и напряжение впадины (конца падающего участка);
- отношение тока впадины к пиковому току;
UР – спектр напряжений падающего участка ( раствор).
LД – полная поочередная индуктивность диодика при данных критериях (см. рис.2.14, представляющий схему замещения диодика на падающем участке ВАХ для малых конфигураций тока и напряжения на диодике).
Рис. 2.14
f0 – резонансная частота, при которой общее реактивное сопротивление p-n-перехода и индуктивности корпуса обращается в нуль;
fR - предельная резистивная частота, при которой активная составляющая полного сопротивления поочередной цепи, состоящей из p-n-перехода и сопротивлений утрат, обращается в нуль;
КШ – шумовая неизменная туннельного диодика, определяющая коэффициент шума диодика;
rП – сопротивление утрат, включающее сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов.
Разновидностью туннельного диодика является обращенный диодик. Это полупроводниковый диодик, физические явления в каком подобны физическим явлениям в туннельном диодике. Его рассматривают время от времени как вариант туннельного диодика. Тут участок с отрицательным сопротивлением выражен более слабо, чем у туннельного, а время от времени даже отсутствует. Обозначение и ВАХ даны в таблице. Оборотная ветвь обращенного диодика употребляется как ровная ветвь обыденного диодика.
Таблица 2.1
