Полупроводниковый диод

Устройство, параметры и разновидности диодов

Полупроводниковые диоды

В начале радиотехники первым активным элементом была электронная лампа. Однако уже в двадцатые годы прошлого столетия возникли первые приборы доступные для повторения радиолюбителями и ставшие достаточно распространенная. Это детекторные приёмники.

К тому же они выпускались в очень большом масштабе, недорого стоили и обеспечивали приём двух-трёх отечественных радиостанций работавших в диапазонах средних и длинных волн.
Собственно в детекторных приёмниках первый раз стал применяться самый простой полупроводниковый прибор, именуемый сначала детектором и лишь позднее получивший современное наименование – диод.
Диод это прибор, состоящий всего из 2-ух слоёв полупроводника.

Это слой “p”- позитив и слой “n”- негатив. На границе 2-ух слоёв полупроводника образуется “p-n” переход. Анодом считается область “p”, а катодом территория “n”.

Любой диод способен проводить ток лишь от анода к катоду. На принципиальных схемах он отмечается так.

Как работает полупроводниковый диод.

В полупроводнике “n” типа имеются свободные электроны, частицы со знаком минус, а в полупроводнике типа “p” наличествуют ионы с позитивным зарядом, их называют «отверстия». Подключим диод к источнику питания в обратном включении, другими словами на анод подадим минус, а на катод плюс.

Между зарядами различной полярности появляется притяжение и благоприятно заряженные ионы тянутся к минусу, а негативные электроны дрейфуют к плюсу источника питания. В “p-n” переходе нет носителей зарядов, и отсутствует движение электронов. Нет движения электронов – нет электротока.

Диод закрыт.

Полупроводниковые диоды

При прямом включении диода происходит обратный процесс. В результате отталкивания однополярных зарядов все носители группируются в зоне перехода между 2-мя полупроводниковыми структурами.

Между частичками появляется электрическое поле перехода и рекомбинация электронов и дырок. Через “p-n” переход начинает протекать переменный ток. Сам процесс называется «электронно-дырочная проводимость».

При этом диод открыт.

Полупроводниковые диоды

Появляется вполне природный вопрос, как из одного полупроводникового материала удаётся получить структуры, обладающие разными характеристиками, другими словами полупроводник “n” типа и полупроводник “p” типа. Этого удаётся достичь при помощи электрохимического процесса называемого легированием, другими словами внесением в полупроводник примесей остальных металлов, которые и предоставляют необходимый вид проводимости. В электронике применяются как правило три полупроводника.

Это германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs). Самое большое распространение получил, разумеется, кремний, так как залежи его в земной коре действительно огромны, благодаря этому стоимость полупроводниковых приборов на основе кремния маленькая.

При добавлении в расплав кремния ничтожно небольшого количества мышьяка (As) мы приобретаем полупроводник “n” типа, а легируя кремний редкоземельным металлом индием (In), мы приобретаем полупроводник “p” типа. Присадок для легирования полупроводниковых материалов довольно много.

К примеру, внедрение атомов золота в структуру полупроводника повышает быстродействие диодов, транзисторов и интегральных схем, а добавление маленького числа разных примесей в кристалл арсенида галлия определяет цвет свечения светоизлучающего диода.
Типы диодов и сфера их использования.
Семейство полупроводниковых диодов слишком велико.

Внешне они аналогичные кроме некоторых групп, которые выделяются конструктивно и по некоторым характеристикам. Самые популярные следующие вариации полупроводниковых диодов:
Выпрямительные диоды.

Предназначаются для выпрямления электрического тока.

Полупроводниковые диоды

Стабилитроны. Предоставляют стабилизацию анодного напряжения.

Диоды Шоттки. Предназначаются для работы в импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения.

К примеру, в блоках питания ПК.
Импульсные диоды выделяются более высоким быстродействием и малым временем восстановления.

Они используются в импульсных блоках питания и в другой импульсной технике. К данной группе можно отнести и туннельные диоды.

Полупроводниковые диоды

СВЧ диоды имеют конкретные особенности конструкции и работают в устройствах на высоких и очень высоких частотах.
Диоды Ганна. Они предназначаются для генерирования частот до десятков гигагерц.

Лавинно-пролётные диоды генерируют частоты до 180 ГГц.
Фотодиоды имеют маленькую линзу и управляются световым излучением. В зависимости от типа как правило будут работать как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом диапазоне спектра.

Светоизлучающие диоды. Излучают заметный свет фактически любой длины волны. Спектр использования довольно широк.

Рассматриваются как замена электрическим лампам с нитью накала и прочих приборов освещения.

Полупроводниковые диоды

Твёрдотельный лазер также собой представляет полупроводниковый диод. Спектр использования довольно широк. От приборов военного назначения до обыкновенных лазерных указок, которые легко приобрести в магазине.

Его можно выявить в лазерных считывателях CD/DVD-плееров, а еще лазерных уровнях (лазерных построителях), применяемых в строительстве. Чтоб никто не говорил приверженцы лазерной техники, по-любому, лазер опасен для зрения. Так что, сохраняйте бдительность при обращении с ним.

Также необходимо выделить, что у каждого типа диодов есть и подгруппы. Так, к примеру, среди выпрямительных есть и ультрабыстрые диоды.

Могут именоваться как Ultra-Fast Rectifier, HyperFast Rectifier и т.п. Пример – ультрабыстрый диод с малым падением напряжения STTH6003TV/CW (аналог VS-60CPH03).

Это узкоспециализированный диод, который используется, к примеру, в в инверторных аппаратах инверторного типа. Диоды Шоттки являются быстродействующими, однако не смогут выдержать больших обратных стрессов, благодаря этому заместо них используются ультрабыстрые выпрямительные диоды, которые могут выдерживать большие обратные напряжения и очень большие прямые токи.

При этом их быстродействие можно сравнить с быстродействием диодов Шоттки.

Полупроводниковые диоды

Параметры полупроводниковых диодов.

Показателей у полупроводниковых диодов довольно много и они определяются функцией, которую те выполняют в определенном устройстве. К примеру, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, немаловажным критерием считается рабочая частота, а еще та граничная частота, на которой происходит срыв генерации.

А вот для выпрямительных диодов такой параметр абсолютно не важен.
В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, другими словами скорость полного открытия и полного закрытия.

В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их устанавливают на специализированные отопительные приборы.

А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких батареях не нуждаются.
Однако есть параметры, которые являются решающими для самых разных типов диодов, укажем их:

U пр. – допустимое напряжение на диоде при протечке через него тока в прямом направлении. Превосходить это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.

U обр. – допустимое напряжение на диоде в состоянии "закрыто".

Его ещё именуют напряжением пробоя. В состоянии "закрыто", когда через p-n переход не течет ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода.

В результате диод преобразиться в простой проводник (сгорит).
Очень восприимчивы к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые достаточно часто ломаются поэтому. Простые диоды, к примеру, выпрямительные кремниевые достаточно устойчивые к превышению обратного напряжения.

При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие будет работать ещё длительное время.
I пр.

– прямой ток диода. Это очень основной параметр, который нужно брать во внимание при замене диодов аналогами или на конструкторском уровне самодельных устройств.

Величина прямого тока для различных модификаций достигает величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды ставят на отопительный прибор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока.

P-N переход в прямом включении также обладает незначительным сопротивлением. На маленьких рабочих токах его действие не ощутимо, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается.

Так, к примеру, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно ставят на отопительный прибор.
I обр.

– обратный ток диода. Обратный ток – это говоря иначе ток неосновных носителей.

Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока ничтожно мала и его в большом числе случаев не берут во внимание.
U стаб.

– напряжение стабилизации (для стабилитронов). Детальнее о таком параметре читайте в статье про стабилитрон.
По мимо того нужно понимать, что все такие параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”.

Тут указывается предельно допустимое значение этого параметра. Благодаря этому выбирая вид диода для вашей конструкции стоит рассчитывать собственно на максимально возможные величины.

Виды и классификация диодов

Диод – электронный прибор с 2-мя (иногда тремя) электродами, который обладает односторонней проводимостью. Электрод, подключенный к позитивному полюсу прибора, именуют анодом, к негативному – катодом.

Если к прибору приложено прямое напряжение, то он будет в открытом состоянии, при котором сопротивление мало, а ток течет беспрепятственно. Если прикладывается обратное напряжение, прибор, благодаря высокому сопротивлению, считается закрытым.

Обратный ток есть, однако он настолько мал, что условно принимается равным нулю.

О чем статья

Общая классификация

Диоды разделяют на обширные группы – неполупроводниковые и полупроводниковые.

Неполупроводниковые

Одной из самых давних разновидностей считаются ламповые (электровакуумные) диоды. Они собой представляют радиолампы с 2-мя электродами, один из которых нагревается нитью накала.

В открытом состоянии с поверхности нагреваемого катода заряды двигаются к аноду. При противоположном направлении поля прибор переходит в закрытую позицию и ток почти не пропускает.
Еще одни вид неполупроводниковых приборов – газонаполненные, из которых сейчас применяются только модели с дуговым разрядом.

Газотроны (приборы с термокатодами) наполняются благородными газами, парами ртути или парами остальных металлов. Специализированные оксидные аноды, применяемые в газонаполненных диодах, способны выдерживать большие нагрузки по току.

Полупроводниковые

В основе полупроводниковых приборов лежит принцип p-n перехода. Есть два типа полупроводников – p-типа и n-типа. Для полупроводников p-типа свойственен излишек позитивных зарядов, n-типа – излишек негативных зарядов (электронов).

Если полупроводники данных 2-ух типов находятся рядом, то возле делящей их границы находятся две узкие заряженные области, которые называются p-n переходом. Этот прибор с 2-мя типами полупроводников с различной примесной проводимостью (или полупроводника и металла) и p-n-переходом именуется полупроводниковым диодом.

Собственно полупроводниковые диодные устройства больше всего популярны в современных аппаратах разного назначения. Для различных сфер применения разработано много модификаций этих устройств.

Полупроводниковые диоды

Виды диодов по размерам перехода

По размеру и характеру p-n перехода отличают 3 вида приборов – плоскостные, точечные и микросплавные.
Плоскостные детали представляют одну полупроводниковую пластину, где есть две области с разной примесной проводимостью.

Очень распространены изделия из германия и кремния. Плюсы подобных моделей – эксплуатационная возможность при существенных прямых токах, в условиях большой влажности. Из-за высокой барьерной емкости они как правило будут работать только с невысокими частотами.

Их основные области использования – выпрямители электрического тока, ставящиеся в блоках питания. Данные модели называются выпрямительными.
Точечные диоды имеют очень малую площадь p-n перехода и приспособленые для работы с малыми токами.

Называются высокочастотными, потому как применяются как правило для изменения модулированных колебаний ощутимой частоты.
Микросплавные модели получают путем сплавления монокристаллов полупроводников p-типа и n-типа.

По принципу действия подобные изделия – плоскостные, однако по свойствам они сходственны точечным.

Материалы для производства диодов

При изготовлении диодов применяются кремний, германий, арсенид галлия, фосфид индия, селен. Самыми популярными считаются первые три материала.
Очищенный кремний – сравнительно недорогой и обычный в отделке материал, который имеет самое большое распространение.

Кремниевые диоды являются отличными моделями общего назначения. Их напряжение смещения – 0,7 В. В германиевых диодах эта величина составляет 0,3 В. Германий – более редкостный и дорогой материал.

Благодаря этому германиевые приборы применяются в тех случаях, когда кремниевые устройства не могут успешно справиться с технической задачей, к примеру в маломощных и прецизионных электроцепях.

Виды диодов по частотному диапазону

По рабочей частоте диоды разделяют на:

  • Низкочастотные – до 1 кГц.
  • Высокочастотные и сверхвысокочастотные – до 600 мГц. На подобных частотах как правило применяются устройства точечного выполнения. Емкость перехода должна быть низкой – не больше 1-2 пФ. Продуктивны в большом диапазоне частот, также низкочастотном, благодаря этому считаются многофункиональными.
  • Импульсные диоды применяются в цепях, в которых принципиальным аргументом считается высокое быстродействие. По производственные технологии подобные модели делят на точечные, сплавные, сварные, диффузные.

Области использования диодов

Сегодняшние изготовители рекомендуют большой ассортимент диодов, адаптированных для определенных сфер применения.

Выпрямительные диоды

Данные устройства служат для выпрямления синусоиды электрического тока. Их рабочий принцип базируется на свойстве устройства переходить в закрытое состояние при обратном смещении. В результате работы диодного прибора происходит срезание негативных полуволн синусоиды тока.

По мощности рассеивания, которая зависит от самого большого позволенного прямого тока, выпрямительные диоды разделяют на три типа – маломощные, средней мощности, мощные.

  • Слаботочные диоды могут применяться в цепях, в которых величина электрического тока не превышает 0,3 А. Изделия выделяются небольшой массой и небольшими размерами, потому как их корпус делается из полимеров.
  • Диоды средней мощности как правило будут работать в диапазоне токов 0,3-10,0 А. Во многих случаях они имеют корпус из металла и жёсткие выводы. Делают их преимущественно из чистого кремния. Со стороны катода делается резьба для фиксирования на теплоотводящем радиаторе.
  • Мощные (силовые) диоды работают в цепях с током более 10 А. Их корпусы делают из металлокерамики и металлостекла. Конструктивное исполнение – штыревое или таблеточное. Изготовители рекомендуют модели, ориентированные на токи до 100 000 Но и напряжение до 6 кВ. Делаются преимущественно из кремния.

Диодные детекторы

Эти приспособления получают комбинацией в схеме диодов с конденсаторами. Они предназначаются для выделения невысоких частот из модулированных сигналов. Присутствуют во множестве аппаратов бытового использования – радиоприемниках и телевизорах.

В качестве детекторов излучения применяются фотодиоды, преобразующие свет, попадающий на светочувствительную область, в электрический сигнал.

Ограничительные устройства

Защиту от перегруза обеспечивает цепочка из нескольких диодов, которые подсоединяют к питающим шинам в обратном направлении. При воплощении обычного режима функционирования все диоды закрытые.

Но при выходе напряжения сверх допустимого назначения срабатывает один из элементов защиты.

Диодные переключатели

Переключатели, собой представляет комбинацию диодов, используемые для мгновенного изменения высокочастотных сигналов. Подобная система управляется постоянным переменным током.

Высокочастотный и управляющие сигналы делят при помощи конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Эффективную искрозащиту делают при помощи комбинирования шунт-диодного барьера, ограничивающего напряжение, с токоограничительными резисторами.

Параметрические диоды

Применяются в параметрических усилителях, которые считаются подвидом резонансных регенеративных усилителей. Рабочий принцип построен на физическом эффекте, который состоит в том, что при поступлении на нелинейную емкость разночастотных сигналов часть мощности одного сигнала можно направить на рост мощности иного сигнала.

Элементом, подготовленным для содержания нелинейной емкости, и считается параметрический диод.

Смесительные диоды

Смесительные устройства применяются для трансформации сверхвысокочастотных сигналов в сигналы переходной частоты. Трансформация сигналов выполняется, благодаря нелинейности показателей смесительного диода.

В качестве смесительных СВЧ-диодов применяются приборы с барьером Шоттки, варикапы, обращенные диоды, диоды Мотта.

Умножительные диоды

Эти СВЧ устройства применяются в умножителях частоты. Они как правило будут работать в дециметровом, сантиметровом, миллиметровом диапазонах длин волн.

В основном, в качестве умножительных приборов применяются кремниевые и арсенид-галлиевые устройства, часто – с эффектом Шоттки.

Настроечные диоды

Рабочий принцип настроечных диодов построен на зависимости барьерной емкости p-n перехода от величины обратного напряжения. В качестве настроечных применяются приборы кремниевые и арсенид-галлиевые.

Данные детали используют в устройствах перестройки частоты в сверхчастотном диапазоне.

Генераторные диоды

Для генерации сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне популярны устройства 2-ух главных типов – лавинно-пролетные и диоды Ганна. Некоторые генераторные диоды при условиях включения в конкретном режиме могут исполнять функции умножительных устройств.

Виды диодов по типу конструкции

Стабилитроны (диоды Зенера)

Данные устройства могут хранить характеристики работы в режиме электрического пробоя. В низковольтных устройствах (напряжение до 5,7 В) применяется туннельный пробой, в высоковольтных – лавинный.

Стабилизацию низких стрессов предоставляют стабисторы.

Стабисторы

Стабиистор, или нормистор, — это полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения применяется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (другими словами в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Характерной спецификой стабисторов если сравнивать со стабилитронами считается меньшее напряжение стабилизации (приблизительно 0,7-2 V).

Диоды Шоттки

Устройства, используемые в качестве выпрямительных, умножительных, настроечных, работают на базе контакта металл-полупроводник. Конструктивно они собой представляют пластины из низкоомного кремния, на которые наносится высокоомная пленка с тем же типом проводимости.

На пленку вакуумным способом напыляется железный слой.

Варикапы

Варикапы выполняют функции емкости, величина которой меняется с изменением напряжения. Главная характеристика такого прибора – вольт-фарадная.

Туннельные диоды

Эти полупроводниковые диоды имеют падающий участок на вольтамперной характеристике, появляющийся из-за туннельного эффекта. Модификация туннельного устройства – обращенный диод, в котором ветвь негативного сопротивления выражается мало или отсутствует.

Обратная ветвь обращенного диода отвечает прямой ветки классического диодного устройства.

Тиристоры

В отличии от простого диода, тиристор, не считая анода и катода, имеет 3-ий управляющий электрод. Для данных моделей свойственны два устойчивых состояния – открытое и закрытое.

По устройству данные детали делят на динисторы, тринисторы, симисторы. При изготовлении данных изделий как правило применяется кремний.

Симисторы

Симисторы (симметрические тиристоры) – это разновидность тиристора, применяется для коммутации в цепях электрического тока. В отличии от тиристора, содержащего катод и анод, главные (силовые) выводы симистора именовать катодом или анодом нетактично, так как в силу структуры симистора они считаются тем и иным одновременно.

Симистор остаётся открытым, пока текущий через главные выводы ток превосходит определенную величину, называемую током удержания.

Динисторы

Динистором, или диодным тиристором, именуется устройство, не содержащее управляющих электродов. Заместо этого они управляются напряжением, приложенным между ключевыми электродами.

Их ключевое использование – управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов. Также динисторы применяют во время изготовления переключающих устройств.

Диодные мосты

Это 4, 6 или 12 диодов, соединяющиеся между собой. Число диодных элементов устанавливается типом схемы, которая бывает – однофазной, трехфазной, полно- или полумостовой. Мосты выполняют функцию выпрямления тока.

Постоянно применяются в автомобильных генераторах.

Фотодиоды

Предназначаются для изменения световой энергии в электрический сигнал. По функционалу сходственны фотоэлектрическим панелям.

Светоизлучающие диоды

Данные устройства при подключении к переменному току излучают свет. Светоизлучающие диоды, имеющие широкую гамму цветов свечения и мощность, используются в качестве индикаторов в самых разных приборах, излучателей света в оптронах, применяются в сотовых телефонах для подсвечивания клавиатуры.

Приборы большой мощности популярны в качестве современных световых источников в фонарях.

Инфракрасные диоды

Это разновидность светоизлучающих диодов, излучающая свет в инфракрасном диапазоне. Используется в бескабельных линиях связи, КИП, аппаратах дистанционного управления, в камерах видеонаблюдения для обзора территории ночью. Инфракрасные излучающие устройства генерируют свет в диапазоне, который не доступен человеческому взору.

Выявить его можно при помощи фотокамеры мобильника.

Диоды Ганна

Данная разновидность сверхчастотных диодов делается из полупроводникового материала с непростой структурой зоны проводимости. В большинстве случаев при изготовлении данных устройств применяется арсенид галлия электронной проводимости.

В таком приборе нет p-n перехода, другими словами характеристики устройства являются своими, а не появляющимися на границе соединения 2-ух различных полупроводников.

Магнитодиоды

В этих приборах ВАХ меняется под действием магнитного поля. Устройства применяются в бесконтактных кнопках, которые предназначены для ввода информации, датчиках движения, приборах контроля и измерения неэлектрических величин.

Лазерные диоды

Эти устройства, которые имеют непростую структуру кристалла и сложный рабочий принцип, дают редкую возможность вырабатывать луч лазера в домашних условиях. Благодаря большой оптической мощности и широким практичным возможностям, приборы продуктивны в высокоточных измерительных приборах бытового, медицинского, научного использования.

Лавинные и лавинно-пролетные диоды

Рабочий принцип устройств состоит в лавинном размножении носителей заряда при обратном смещении p-n перехода и их преодолении пролетного пространства за конкретный временной зазор. В качестве начальных материалов применяются арсенид галлия или кремний.

Приборы как правило предназначены для получения сверхвысокочастотных колебаний.

PIN-диоды

PIN-устройства между p- и n-областями имеют свой нелегированный полупроводник (i-область). Широкая нелегированная область не дает возможность применять такой прибор в качестве выпрямителя.

Впрочем зато PIN-диоды широко используются в качестве смесительных, детекторных, параметрических, переключательных, ограничительных, настроечных, генераторных.

Триоды

Триоды – это электронные лампы. Он имеет три электрода: термоэлектронный катод (прямого или косвенного накала), анод и управляющую сетку.

Сегодня триоды фактически полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. В виде исключения могут быть области, где требуется переустройство сигналов с частотой порядка сотен МГц — ГГц большой мощности при маленьком числе активных элементов, а размеры и масса не имеют особого значения.

Маркировка диодов

Маркировка полупроводниковых диодных устройств включает цифры и буквы:

  • Первая буква определяет исходный материал. К примеру, К – кремний, Г – германий, А – арсенид галлия, И – фосфид индия.
  • Вторая буква – класс или группа диода.
  • 3-ий компонент, в большинстве случаев цифровой, означает использование и работающие от электричества свойства модели.
  • Четвертый компонент – буквенный (от А до Я), обозначающий вариант разработки.

Пример: КД202К – кремниевый выпрямительный диффузионный диод.

Полупроводниковые диоды: виды и характеристики

Для контроля направления электротока стоит использовать различные радио и электро детали. В особенности, современная электроника применяет с подобной целью полупроводниковый диод, его использование обеспечивает ровный ток.

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – данное устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (в основном, из кремния) и работает лишь с односторонним потоком заряженных частиц. Ключевым элементом считается кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подсоединена к двум работающими от электричества контактами.

Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.

Полупроводниковые диоды

Фото — полупроводниковый диод
Для создания полупроводниковых диодов применяются германий и селен, как и больше ста лет назад. Их структура дает возможность применять детали с целью улучшения электронных схем, изменения постоянного и переменного тока в однонаправленный пульсирующий и для совершенствования различных устройств.

На схеме он выглядит так:

Полупроводниковые диоды

Фото — обозначение диода
Есть различные виды полупроводниковых диодов, их классификация зависит от материала, рабочего принципа и областиприменения: стабилитроны, импульсные, сплавные, точечные, варикапы, лазер и другие типы.

Очень активно применяются аналоги мостов – это плоскостной и поликристаллический выпрямители. Их сообщение также выполняется с помощью 2-ух контактов.

Важные достоинства полупроводникового диода:

  1. Полная взаимозаменяемость;
  2. Отличные пропускные параметры;
  3. Доступность. Их можно приобрести в любом магазине электро-товаров или снять бесплатно со старых схем. Цена стартует от 50 рублей. В наших магазинах представлены как отечественные марки (КД102, КД103, и т. д.), так и заграничные.

Маркировка

Маркировка полупроводникового диода собой представляет аббревиатуру от ключевых показателей устройства. К примеру, КД196В – кремниевый диод с напряжением пробоя до 0,3 В, напряжением 9,6, модель третьей разработки.

  1. Первая буква определяет материал, из которого выполнен прибор;
  2. Название устройства;
  3. Цифра, определяющая назначение;
  4. Напряжение прибора;
  5. Число, которое определяет другие параметры (зависит от типа детали).

Видео: использование диодов

Рабочий принцип

Полупроводниковые или выпрямительные диоды имеют самый что ни есть простой рабочий принцип. Как мы уже рассказывали, диод сделан из кремния подобным образом, что один его конец p-типа, а второй конец типа n. Это значит, что оба контакта имеют разные характеристики. На одном встречается излишек электронов, тогда как другой имеет излишек отверстий.

Естественно, в устройстве есть участок, в котором все электроны наполняют конкретные пробелы. Это значит, что наружные заряды отсутствуют.

Из за того что, что эта область обедняется носителями заряда и известна как соединяющий участок.

Полупроводниковые диоды

Фото — рабочий принцип
Не обращая внимания на то, что соединяющий участок чрезвычайно мал, (часто его размер составляет несколько тысячных долей миллиметра), ток не может протекать в нем в обыкновенном режиме.

Если напряжение подается так, что площадь типа p становится положительной, а вид n, исходя из этого, отрицательной, отверстия переходят к негативному полюсу и помогают электронам перейти через соединяющий участок. Точно также электроны двигаются к позитивному контакту и как бы обходят объединительный.

Не обращая внимания на то, что все частицы двигаются с самым разнообразным зарядом в различном направлении, в конце концов они создают однонаправленный ток, что помогает выровнять сигнал и предупредить перепады напряжения на контактах диода.
Если напряжение прикладуют к полупроводниковому диоду в противоположном направлении, ток не будет проходить по нему.

Причина состоит в том, что отверстия привлекаются негативным потенциалом, который находится в области р-типа. Точно также электроны притягиваются к позитивному потенциалу, который используется к области n-типа.

Это заставляет соединяющий участок повышаться в размере, благодаря чему поток направленных частиц будет невозможным.

Полупроводниковые диоды

Фото — характеристики полупроводников

ВАХ-характеристики

Вольт амперная характеристика полупроводникового диода зависит от материала, из которого он сделан и некоторых показателей. К примеру, замечательный полупроводниковый выпрямитель или диод имеет следующие параметры:

  1. Сопротивление при прямом подключении – 0 Ом;
  2. Тепловой потенциал – VG = +-0,1 В.;
  3. На прямом участке RD > rD, т. е. прямое сопротивление больше, чем дифференциальное.

Если все параметры соответствуют, то выходит такой график:

Полупроводниковые диоды

Фото — ВАХ безупречного диода
Такой диод применяет цифровая электротехника, лазерная индустрия, также его используют при разрабатывании оборудования для медицинской сферы.

Он требуется при высоких требованиях к логическим функциям. Варианты – лазерный диод, фотодиод.
В практических условиях, такие параметры очень выделяются от настоящих.

Многие приборы просто не могут работать с подобной максимальной точностью, либо эти требования не требуются. Равноценная схема характеристики настоящего полупроводника показывает, что есть у него большие недостатки:

Полупроводниковые диоды

Фото — ВАХ в настоящем полупроводниковом диоде
Эта ВАХ полупроводникового диода говорит про то, что во время прямого включения, контакты должны достичь самого большого напряжения.

Полупроводниковые диоды

Тогда полупроводник откроется для пропуска электронных заряженных частиц. Данные показатели также показывают, что ток станет протекать хорошо и без перебоев.

Но до момента достижения соответствия всех показателей, диод не проводит ток. При этом у кремниевого выпрямителя вольтаж меняется в пределах 0,7, а у германиевого – 0,3 Вольт.
Работа прибора очень зависит от уровня самого большого прямого тока, который может пройти через диод.

На схеме его можно определить ID_MAX. Прибора так устроен, что во время включения прямым путем, он может выдерживать только переменный ток ограниченной силы.

В другом случае, выпрямитель перегреется и перегорит, как самый заурядный светоизлучающий диод. Для температурного контроля применяются различные виды устройств.

Естественно, отдельные из них оказывают влияние на проводимость, зато увеличивают трудоспособность диода.
Очередным минусом является то, что при пропуске электрического тока, диод не считается оптимальным изолирующим устройством. Он функционирует только в одном направлении, однако всегда необходимо брать во внимание ток утечки.

Его формула зависит от других показателей применяемого диода. Очень часто схемы его обозначают, как IOP. Обследование независимых экспертов установило, что германиевые пропускают до 200 µА, а кремниевые до 30 µА.

При этом многие заграничные модели обходятся утечкой в 0.5 µА.

Полупроводниковые диоды

Фото — отечественные диоды
Все разновидности диодов поддаются напряжению пробой. Данное свойство сети, которое отличается ограниченным напряжением.

Любой стабилизирующий прибор должен его держать (стабилитрон, транзистор, тиристор, диодный мост и конденсатор). Когда внешняя разница потенциалов контактов выпрямительного полупроводникового диода намного выше ограниченного напряжения, то диод становится проводником, в одну секунду снижая сопротивление на минимум.

Назначение устройства не дает возможность ему делать такие резкие скачки, иначе это исказить ВАХ.

Полупроводниковый диод. Ключевые показатели и характеристики полупроводниковых диодов.

Их разновидности. Области использования

Полупроводниковым диодом именуется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом, имеющим два вывода.
Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и 2-мя выводами (электродами).

В отличии от остальных типов диодов, рабочий принцип полупроводникового диода базируется на явлении p-n-перехода.
Диод (от др.-греч. ??? — два и -од означающего путь) — двухэлектродный электронный прибор, обладает разной проводимостью в зависимости от направления электротока.

Электрод диода, подключённый к позитивному полюсу источника тока, когда диод открыт (другими словами имеет небольшое сопротивление), именуют анодом, подключённый к негативному полюсу — катодом.
Ток в цепи анода лампы зависит от температуры накала нити, т. е. от численности электронов, вылетающих из катода в единицу времени, а еще от напряжения на аноде. Если положительное напряжение на аноде мало, то он притягивает минимальное количество электронов и ток в анодной цепи имеет небольшое значение.

С повышением напряжения на аноде ток в цепи возрастает.

Полупроводниковые диоды

Рис. 2.2. Схема структуры полупроводникового диода (а) и его графическое обозначение (б)

Буквами p и n обозначены слои полупроводника с проводимостями исходя из этого p-типа и n-типа. В контактирующих слоях полупроводника (область p-n-перехода на рис.

2.2) имеет место диффузия дырок из слоя p в слой n, основой которой считается то, что их концентрация в слое p намного больше их концентрации в слое n. В конце концов в приграничных областях слоя p и слоя n появляется говоря иначе обедненный слой, в котором мала концентрация подвижных носителей заряда (электронов и дырок). Обедненный слой имеет большое удельное сопротивление.

Ионы примесей обедненного слоя не компенсированы дырками или электронами.
Все вместе ионы создают некомпенсированные объемные заряды, создающие электрическое поле с напряженностью Е. Это поле препятствует переходу дырок из слоя p в слой n и переходу электронов из слоя n в слой p. Оно создаёт говоря иначе дрейфовый поток подвижных носителей заряда, перемещающий отверстия из слоя n в слой p и электроны из слоя p в слой n. Подобным образом, в зависимости от полярности проходящего через диод тока, проводимость диода значительно меняется, приводя к изменению величину проходящего тока.
Диодом именуют электронный прибор с резко выраженной односторонней проводимость электротока: он хорошо пропускает через себя ток в одном направлении и очень плохо — в ином.

Это основное свойство диода будет, например, применяться для изменения электрического тока электроосветительной сети в ток постоянный, нужный для питания устройств электронной автоматики. Схематическое устройство и относительное графическое обозначение полупроводникового диода показаны на рисунке.

Он собой представляет маленькую пластинку германия или кремния, одна область (часть объема) которой обладает электропроводимостью p-типа, другими словами «дырочной», иная — электропроводимостью n-типа, другими словами электронной. Границу между ними именуют p-n переходом. Тут буквы p и n — первые в латинских словах positiv — «позитивный», и negativ — «негативный».

Область p-типа начального полупроводника этого прибора считается анодом (позитивным электродом), а область n-типа — катодом (негативным электродом) диода.
Рабочий принцип диода иллюстрируют схемы, приведенные на рисунке.

Полупроводниковые диоды

Если к диоду VD через лампу общего назначения HL подключить батарею GB таким образом, чтобы вывод позитивного полюса батареи был соединен с анодом, а вывод негативного полюса с катодом диода (рис а), тогда в появившейся электрической цепи возникнет ток, о чем будет сигнализировать загоревшаяся лампа HL. Максимальное значение этого тока зависит от сопротивления маленького-размера перехода диода и поднного на него постоянного напряжения.

Подобное состояние диода именуют открытым, ток, нынешний через него, — прямым током I пр, а поданное на него напряжение, благодаря ему диод оказался в открытом состоянии,— прямым напряжением Uпр.
Если полюсы батареи GB заменить местами, как показано на рис. б, то лампа HL не загорится, так как в данном случае диод находится в состоянии "закрыто" и оказывает току в цепи серьезное сопротивление. Маленькой ток через p-n переход диода в обратном направлении все же пойдёт, однако в отличие с прямым током будет столь незначительным, что нить накала лампы даже не среагирует.

Такой ток именуют обратым током I обр, а напряжение, создающее его, — обратным напряжением U обр.
Главные характеристики и параметры диодов:

Полупроводниковые диоды имеют следующие ключевые показатели:
— постоянный обратный ток диода (Iобр) – значение постоянного тока, протекающего через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении;
— постоянное обратное напряжение диода (Uобр) – значение постоянного напряжения, приложенного к диоду в обратном направлении;
— постоянный прямой ток диода (Iпр) – значение постоянного тока, протекающего через диод в прямом направлении;
— постоянное прямое напряжение диода (Uпр) – значение постоянного напряжения на диоде при заданном регулярном прямом токе;
Максимальный рабочий режим диодов определяют максимально возможные параметры – параметры, которые предоставляют заданную надежность и значения которых не должны превышаться при любых эксплуатационных условиях:
— максимально допустимая рассеиваемая мощность (Рmах);
— максимально допустимый постоянный прямой ток (Iпр. mах), значение которого исчерпывается разогревом р-n-перехода;
— максимально допустимое постоянное обратное напряжение (Uобр. mах);
— дифференциальное сопротивление (rдиф);
— самая маленькая (Тмин) и самая большая (Тmах) температуры воздуха для работы диода.

Допустимая рассеиваемая мощность (Рmах) устанавливается тепловым сопротивлением диода (Rт), допустимой температурой перехода (Тп mах) и температурой внешней среды (То) в согласии с соотношением:

Максимально допустимый прямой ток можно определить по заданной, предельно возможной мощности:

Обратное максимально допустимое напряжение (Uобр. mах) для самых разных типов диодов может принимать значения от нескольких единиц до десятков тысяч вольт.
Оно исчерпывается пробивным напряжением:

Дифференциальное сопротивление (rдиф) равно отношению приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока через диод:

Сопротивление rдиф зависит от рабочего режима диода.
Самая маленькая температура воздуха (Тмин), при которой могут использоваться полупроводниковые диоды, в большинстве случаев равна -60°С.

При более малых температурах ухудшаются электрические и механичные свойства полупроводниковых кристаллов и конструкций компонентов диодов.
Для германиевых диодов самая большая температура Тмакс = +70 °С. Для кремневых она достигает +150 °С.

При более больших температурах происходит вырождение полупроводника: концентрации главных и неосновных носителей становятся похожими, переход перестает владеть характеристиками односторонней проводимости
Вольт-амперная характеристика – это зависимость тока i, протекающего через диод, от напряжения u, приложенного к диоду. Вольт-амперной характеристикой именуют и график этой зависимости (рис.

2.3).

Полупроводниковые диоды

Рис. 2.3.

Вольт-амперная характеристика и ключевые показатели полупроводникового диода
Как видно на графике, ток в лампе при увеличении напряжения на аноде увеличивается при определенном положительном напряжении на аноде ток в его цепи может достигать самой большой величины.

Последующее увеличение напряжения на аноде не вызывает роста тока. Эта самая большая величина электрического тока в лампе именуется током насыщения.
В прямом смещении ток диода инжекционный, большой по величине и собой представляет диффузионную компоненту тока главных носителей.

При обратном смещении ток диода маленький по величине и собой представляет дрейфовую компоненту тока неосновных носителей. В состоянии равновесия суммарный ток, обусловленный диффузионными и дрейфовыми токами электронов и дырок, равён нулю.

Полупроводниковые диоды

Рис. 4.1. Параметры полупроводникового диода:
а) вольт-амперная характеристика; б) конструкция корпуса

(4.1)

Полупроводниковые диоды

Пробой диода. При обратном напряжении диода более конкретного критического значения встречается внезапный рост обратного тока (рис. 1.5).

Явление это именуют пробоем диода. Пробой диода появляется либо в результате воздействия сильного электрического поля в р-n-переходе (рис.1.5, кривая 1 и 2).

Такой пробой именуется электрическим. Он может быть туннельным – кривая 2 или лавинным – кривая 1. Либо пробой появляется в результате разогрева p-n-перехода при протечке тока особого значения и при недостаточном теплоотводе, необеспечивающем стойкость теплового режима перехода (рис.

1.5, кривая 3).
Такой пробой именуется тепловым пробоем.

Электрический пробой обратим, т. е. он не приводит к повреждению диода, и при снижении обратного напряжения свойства диода будут сохранены. Тепловой пробой считается невозвратимым.

Нормальная работа диода в качестве элемента односторонней проводимостью возможна лишь в режимах, когда обратное напряжение не превышает пробивного значения Uо6р mах. Значение допустимого обратного напряжения ставится с учетом исключения возможности электрического пробоя и составляет (0,5 — 0,8) Uпроб .
Емкости диода.

Принято говорить об общей емкости диода Сд , измеренной между выводами диода при заданном напряжении смещения и частоте. Общая емкость диода равна сумме барьерной емкости С6 , диффузионной емкости Сдиф и емкости корпуса прибора Ск (рис.1.6).
Барьерная (зарядная) емкость вызвана нескомпенсированным объемным зарядом ионов примесей, сосредоточенными по двум сторонам от границы р-n-перехода.

Модельным аналогом барьерной емкости послужит емкость плоского конденсатора, обкладками которого считаются р- и n-области, а диэлектриком служит р-n-переход, почти не имеющий подвижных зарядов. Значение барьерной емкости меняется от десятков до сотен пикофарад; изменение этой емкости при перепаде напряжения достигает десятикратной величины.
Диффузионная емкость.

Изменение величины объемного заряда неравновесных электронов и дырок, вызванное изменением прямого тока, можно рассматривать как последствие наличия говоря иначе диффузионной емкости, которая включена параллельно барьерной емкости.
Значения диффузионной емкости могут иметь порядок от сотен до тысяч пикофарад. Благодаря этому при прямом напряжении емкость р-n-перехода устанавливается преимущественно диффузионной емкостью, а при обратном напряжении — барьерной емкостью.

Диоды в большинстве случаев отличаются следующими параметрами (рис. 2.3):
— обратный ток при некоторой величине обратного напряжения I обр, мкА;
— падение напряжения на диоде при определенном значении прямого тока через диод Uпр, в;
— емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины С, пФ;
— диапазон частот, в котором возможна работа без снижения выпрямленного тока fгр, кГц;

Диоды различных типов выделяются собственными параметрами и параметрами. К важным параметрам диода относятся: напряжение накала Uн ток накала Iн, ток эмиссии Iэ, выходное напряжение Uа. Более того, диоды отличаются по крутизне их характеристики.

Чем быстрее увеличивается анодный ток диода при увеличении выходного напряжения, тем больше крутизна характеристики диода. Крутизну обозначают S она показывает, на сколько миллиампер возрастает сила анодного тока диода при повышении выходного напряжения на 1 в:

где ?Ia— изменение силы анодного тока,
?Ua — изменение выходного напряжения.
Так, если крутизна диода S —3 ма/в, то это означает, что при увеличении выходного напряжения на 1 в сила анодного тока возрастет на 3 ма.

К показателям, которыми отличается диод, относится также величина его внутреннего сопротивления электрическому току. Внутреннее сопротивление диода не всякий раз, а зависит от величины и полярности выходного напряжения, приложенного к диоду. К примеру, когда к аноду приложено отрицательное напряжение, его внутреннее сопротивление фактически бесконечно велико и ток через диод не проходит.

Наименьшим внутренним сопротивлением диод обладает в границах средней прямолинейной части Характеристики, где крутизна имеет самое большое значение. Снизу характеристики и сверху внутреннее сопротивление лампы возрастает.

Внутреннее сопротивление лампы отмечается Я;. Оно равна отношению изменения выходного напряжения (Ua) к соответствующему изменению анодного тока:

Весьма основным параметром, характеризующим каждую лампу, считается величина допустимой мощности рассеяния на аноде. Электроны под влиянием напряжения, приложенного к аноду, развивают высокую скорость и благодаря этому с ощутимой силой ударяются в него. При этом анод, нагреваясь, может раскалиться и даже расплавиться.

Чем больше выходное напряжение, тем выше скорость электронов. Чем больше ток, который проходит через диод, тем большее число электронов одновременно ударяет в анод.

Благодаря этому кол-во тепла, выделяемого на аноде, зависит от выходного напряжения и анодного тока. Творение данных 2-ух величин равно мощности рассеяния на аноде:

Тепловыделение на аноде — бесполезная, но неминуемая уменьшение мощности. При очень большом нагреве анода лампа выходит из строя. Ввиду этого мощность рассеяния не должна быть больше определенную допустимую для такого типа лампы величину.

Техусловиями задаются в большинстве случаев самые большие (или самые маленькие) значения показателей для диодов каждого типа. Так, к примеру, задается максимально возможное значение обратного тока, прямого падения напряжения и емкости диода.

Диапазон частот задается очень маленьким значением граничной частоты fгр. Это означает, что параметры всех диодов не превышает (а в случае частоты – не ниже) заданного техусловиями значения.
Обозначение диодов состоит из 6-ти символов:
— первый символ (буква или цифра) означает материал диода (цифрой обозначаются диоды, способны держать более большую температуру):

А или 3 – соединения галлия;
— второй символ (буква) указывает подкласс приборов:
А – сверхвысокочастотный ; Б – с объёмным эффектом Ганна; В – варикапы; Г – резервные электростанции шума; Д – выпрямительные, многофункциональные, импульсные; И – туннельные и обращенные; К – стабилизаторы тока; Л – излучающие; Н – динисторы; С – стабилитроны стабисторы; У – тиристоры; Ц – выпрямительные столбы и блоки;
— 3-ий символ (цифра) означает классификационный номер, по которому отличают диоды в середине такого типа (к примеру: 1 – небольшой мощности, 2 – средней мощности, 3 – высокой мощности, 4 – многофункциональные и т.д).

— четвертый и пятый символы (цифры) обозначают порядковый номер разработки (от 1 до 99).
— шестой символ (буква), указывает отличие по показателям, которые не считаются классификационными.

Классификация и система обозначений. Классификация современных полупроводниковых диодов (ПД) по их назначению, физическим особенностям, ключевым электрическим показателям, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отражение в системе условных обозначений диодов согластно ГОСТа 20859.1-89.

Первый компонент (цифра или буква) означает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, 3-ий (цифра) – главные возможности в работе прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый компонент – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по показателям) приборов, которые сделаны по единой технологии.
Для определения начального полупроводникового материала применяются следующие символы:

Г, или 1 – германий или его соединения; К, или 2 – кремний или его соединения; А, или 3 – соединения галлия; И, или 4 – соединения индия.
Для определения подклассов диодов применяется одна из следующих букв:

Д – диоды выпрямительные и импульсные; Ц – выпрямительные столбы и блоки; В – варикапы; И – туннельные диоды; А – сверхвысокочастотные диоды; С – стабилитроны; Г – резервные электростанции шума; Л – излучающие оптоэлектронные приборы; О – оптопары.
Отличают диоды:
в зависимости от назначения :
— выпрямительные; стабилитроны; варикапы; туннельные; импульсные и др.;
по используемым исходным материалам :
— германиевые; кремниевые; из арсенида галлия;
по производственные технологии :
— сплавные; диффузионные; планарные;
— низкочастотные; высокочастотные; СВЧ-диоды (сверхвысокочастотные диоды);

Стабилитроны – это кремниевые плоскостные диоды, предназначающиеся для стабилизации уровня постоянного напряжения в схеме при изменении в определенных пределах тока через диод. Это полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя.

Как отмечалось в разд. 1.2, если обратное напряжение превосходит значение Uобр. пр,то происходит лавинный пробой р-n-перехода, при котором обратный ток резко увеличивается при практически неизменном обратном напряжении.

Подобный участок характеристики (участок аб, см. рис. 1.8, а) применяют стабилитроны, нормальным включением которых в цепь источника постоянного напряжения считается обратное (см. рис.

1.8, б).
Если обратный ток через стабилитрон не превышает некоторого значения Iст. макс, то состояние электрического пробоя не приводит к порче диода и может воспроизводиться в течение десятков и сотен тысяч часов.

Для исходного материала во время изготовления стабилитронов применяют кремний, потому как обратные токи кремниевых р-n-переходов невелики, а значит, нет условий для саморазогрева полупроводника и теплового пробояр-n-перехода.
Ключевые показатели стабилитрона:
— фактическое напряжение стабилизации Uст ном — напряжение на стабилитроне в рабочем режиме (при заданном токе стабилизации);
— номинальный ток стабилизации Iст.min — минимальное значение тока стабилизации, при котором режим пробоя устойчив;
— максимально допустимый ток стабилизации Iст.max — самый большой ток стабилизации, при котором нагрев стабилитронов не выходит за допустимые пределы.

Дифференциальное сопротивление гст — отношение приращения напряжения стабилизации к вызывающему его приращению тока стабилизации: гст = DUст/DIст.
К показателям стабилитронов еще можно отнести максимально допустимый прямой ток Imax, максимально допустимый импульсный ток Iпр.и max , максимально допустимую рассеиваемую мощностьР max .
(ТКН) – температурный показатель напряжения стабилизации.
Уровень напряжения стабилизации устанавливается величиной пробивного напряжения Uобр. пр, зависящего, со своей стороны, от шириныр-n-перехода, а значит, степени легирования кремния примесью.

Для получения низковольтных стабилитронов применяется сильнолегированный кремний. Благодаря этому у стабилитронов с напряжением стабилизации 10 А) мощности.

Для увеличения допустимого обратного напряжения выпускаются высоковольтные столбы, в которых несколько диодов включены постепенно. Более того, производством серийно выпускаются выпрямительные блоки, которые содержат как постепенно, так и параллельно (для увеличения прямого тока) соединенные диоды.

Полупроводниковые диоды

Рис. 1.11 Конструкция (а) и вольтамперная характеристика (б) точечного диода
Выпрямительные диоды применяют для выпрямления электрических токов частотой 50 Гц – 100 кГц.

В них применяется ключевое свойство p-n-перехода – односторонняя проводимость. Основная особенность выпрямительных диодов большие площади p-n-перехода, потому как они рассчитаны на выпрямление больших по величине токов.

Ключевые показатели выпрямительных диодов даются касательно к их работе в однополупериодном выпрямителе с активной нагрузкой (без конденсатора, сглаживающего пульсации).
Усредненное прямое напряжение Uпр..ср — усредненное за период прямое напряжение на диоде при протечке через него максимально допустимого выпрямленного тока.

Усредненный обратный ток Iобр. ср — усредненный за период обратный ток, измеряемый при высоком обратном напряжении.
Максимально допустимое обратное напряжение Uобр. mах (Uобр. и mах) – самое большое постоянное (или импульсное) обратное напряжение, при котором диод может продолжительно и надежно работать.

Максимально допустимый выпрямленный ток Iвп. ср mах — усредненный за период ток через диод (неизменная составная часть), при котором обеспечивается его надежная непрерывная эксплуатация.
Превышение максимально допустимых величин ведет к резкому уменьшению службебного срока или пробою диода.

Самая большая частота fтах — самая большая частота подводимого напряжения, при которой выпрямитель на данном диоде работает достаточно успешно, а нагрев диода не превышает допустимой величины.
В выпрямительном устройстве энергия электрического тока превращается в энергию постоянного тока за счёт односторонней проводимости диодов.

Полупроводниковые диоды

На рис. 5 приведена схема однополупериодного выпрямителя. Работа выпрямителя происходит так.

Если генератор формирует синусоидальное напряжение,
то в течение позитивного (+) полупериода напряжение для диода считается прямым, его сопротивление мало, и через резистор проходит ток, который делает на резисторе RН падение напряжения Uвых , повторяющее входное напряжение e(t). В следующий, негативный (-) полупериод, напряжение для диода считается обратным, сопротивление диода велико, тока фактически нет и, поэтому, Uвых = 0. Подобным образом, через диод и RН течет пульсирующий выпрямленный ток.

Он делает на резисторе RН пульсирующее выпрямленное напряжение Uвых .
Полезной частью выпрямленного напряжения считается его неизменная составная часть или усредненное значение U ср (за полупериод):
Подобным образом, U ср будет примерно 30% от предельного показателя.
Выпрямленное напряжение в большинстве случаев применяется в качестве напряжения питания электронных схем.

Диод Шоттки. В диоде Шоттки применяется не p-n-переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник.

Относительное графическое обозначение диода Шоттки продемонстрировано на рис. 2.5, б.
В традиционных условиях прямой ток, интеллигентный электронами зоны проводимости, переходящими из полупроводника в металл, имеет довольно малую величину.

Это считается следствием минуса электронов, энергия которых позволила бы им одолеть данный барьер.
С целью увеличения прямого тока нужно «подогреть» электроны в полупроводнике, поднять их энергию.

Такой подогрев можно выполнить при помощи электрического поля.
Если подключить источник внешнего напряжения плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику n-типа, то возможный барьер понизится и через переход будет протекать прямой ток. При противоположном подключении возможный барьер возрастает и ток оказывается очень небольшим.

Диоды Шоттки – очень быстродействующие приборы, они как правило будут работать на частотах до десятков гигагерц (1 ГГц = 1109 Гц). У диода Шоттки может быть небольшой обратный ток и небольшое прямое напряжение (при малых прямых токах) – около 0,5 В, что меньше, чем у кремниевых приборов. Максимально допустимый прямой ток может составлять десятки и сотни ампер, а максимально допустимое напряжение – сотни вольт.

Обращенный диод. Это полупроводниковый диод, физические явления в котором подобны физическим явлениям в туннельном диоде, благодаря этому очень часто обращенный диод рассматривают как вариант туннельного диода.

При этом участок с негативным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обращенного диода отсутствует или очень слабо выражен.
Обратная ветвь вольт-амперной характеристики обращенного диода (выделяющаяся очень малым падением напряжения) применяется в качестве прямой ветки «простого диода», а прямая ветвь – в качестве обратной ветки.

Отсюда и наименование – обращенный диод.
Относительное графическое обозначение обращенного диода продемонстрировано на рис.

2.5,д.
Рассмотрим например вольт-амперные характеристики германиевого обращенного диода 1И104А (рис. 2.9), предназначенного, по мимо прочего, для работы в импульсных устройствах (постоянный прямой ток – не больше 0,3 мА, постоянный обратный ток – не больше 4 мА (при

), общая емкость в точке минимума вольт-амперной характеристики 1,2…1,5 пФ).
Как видно из графика (рис.

2.9), две ветки вольт-амперной характеристики фактически симметричны (в зеркальном отражении) относительно начала координат. Участок негативного дифференциального сопротивления размещен на участке позитивного напряжения между 0,1 и 0,3 В. При этом амплитуда тока на участке с негативным дифференциальным сопротивлением не превышает 0,05 мА.

Полупроводниковые диоды

Рис. 2.9.

Вольт-амперная характеристика обращенного диода
Построить схему синхронного одноступенческого RS-тригера на элементах И-НЕ.

Составить таблицу переключений. Применяя одноступенчатые синронные RS-триггеры, нарисовать схему двухступенчатого RS-триггера. Объяснить отличие в работе.

Любая из систем спецификации определяет триггеры по самым разнообразным показателям и благодаря этому дополняет одна иную. Например, триггеры RS-типа могут быть в синхронном и асинхронном исполнении.
Асинхронный триггер изменяет своё состояние конкретно в момент возникновения соответствующего информационного сигнала(ов), с определенной задержкой равной сумме задержек на элементах составляющих данный триггер.

Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только если есть наличие соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают термином «такт».

Такие информационные сигналы именуют синхронными. Синхронные триггеры со своей стороны разделяют на триггеры со статическим и с динамическим управлением по входу синхронизации С.

Триггеры со статическим управлением воспринимают информационные сигналы при подаче на вход С логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).
Триггеры с динамическим управлением воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала при входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход). Также встречается наименование «триггер управляемый фронтом».

Одноступенчатые триггеры (latch, защёлки) состоят из одной ступеньки являющейся компонент памяти и схему управления, бывают, в основном, со статическим управлением. Одноступенчатые триггеры с динамическим управлением используются в первой ступеньки двухступенчатых триггеров с динамическим управлением.

Одноступенчатый триггер на УГО обозначают одной буквой — Т.
Двухступенчатые триггеры (flip-flop, шлёпающие) разделяют на триггеры со статическим управлением и триггеры с динамическим управлением. При одном уровне сигнала при входе С информация, в согласии с логикой работы триггера, записывается В первые ступень (вторая ступень заблокирована для записи).

При другом уровне этого сигнала происходит копирование состояния первой ступеньки во вторую (первая ступень заблокирована для записи), выходной сигнал возникает в данный момент времени с задержкой равной задержке срабатывания ступеньки. В большинстве случаев двухступенчатые триггеры используются в схемах, где логические функции входов триггера зависят от его выходов, чтобы избежать не постоянных гонок.

Двухступенчатый триггер на УГО обозначают 2-мя буквами — ТТ.
Триггеры с непростой логикой могут быть еще одно- и двухступенчатые. В данных триггерах вместе с синхронными сигналами присутствуют и асинхронные.

Такой триггер изображён на рис. 1, верхний (S) и нижний (R) входные сигналы являются асинхронными.

Полупроводниковые диоды

Рис. 2.39.

Лазерные диоды

Синхронные RS-триггеры: синхронный RS-триггер на элементах И-НЕ и относительное обозначение;

Таблица 2.21. Состояния триггера
Входы Выходы
S R C Qn+1 /Qn+1
Qn /Qn
X

Синхронный двухступенчатый RS-триггер (master-slave, что в переводе «мастер-помощник») состоит из 2-ух синхронных RS-триггеров и преобразователя напряжения, рис. 2.41, а. Входы С двоих триггеров соединены между собой через преобразователь напряжения DD1.1.

Если C = 1, то первый триггер функционирует согласно сигналам на его входах S и R. Второй триггер работать не-может, т. к, у него C = 0. Если C = 0, то первый триггер не функционирует, а для второго триггера C = 1, и он изменяет собственное состояние согласно сигналам на выходах первого триггера.

Полупроводниковые диоды

Рис. 2.41.

Синхронный двухступенчатый RS-триггер: a — схема триггера на логических элементах И-НЕ; б — относительное обозначение и временные диаграммы тактового импульса.
Принципы деления каналов в методах многостанционного доступа с частотным и непостоянным разделением (МДЧР и МДВР), их области и особенности использования.

Понятия по построению кадров для БС и АС при МДВР.
Множественный доступ свойственен для спутниковых каналов, радиоканалов, каналов сотовой связи.
1. Технология FDMA (Frequency Division Multiple Access) выполняет манипуляцию лишь одним параметром информационного сигнала — частотой.

Каждому каналу выделяется собственная достаточно неширокая полоса (20-25 КГц) в спектре частот. Между этими полосками есть ещё дополнительные частотные интервалы — защитные, которые уменьшают взаимовлияние одних каналов на прочие. Разнос между приёмом и передачей делается также по частоте — FDD (Frequency Division Duplex).

Технология FDMA/FDD лежит в основе аналоговых параметров сотовой связи, к примеру NMT-450 и С-450.щб
Изьянами подобного способа деления каналов считаются:

  • узкополосность информационного канала, а это означает и чувствительность его к селективным замираниям (невысокая помехоустойчивость);
  • не правильное применение участков спектра (диапазона) частот — трудности в применении одних и тех же участков спектра на одной территории.

К плюсам можно отнести такие:

  • условная простота реализации;
  • идеальное качество в низкочастотной части разговорного тракта по этому параметру как тембральный окрас речи (оказывает влияние на узнаваемость гласящего). При отсутствии существенных помех оно недалеко к качеству в каналах проводной телефонии.

2. Технология TDMA (Time Division Multiple Access) манипулирует уже 2-мя параметрами информационного сигнала — частотой и временем. В этом случае каждому каналу назначается более широкая (относительно FDMA) полоса частот (до 200 кГц), которая со своей стороны разбивается на логические каналы (разнесённые по времени). Разнос между приёмом и передачей может делаться как по частоте — FDD (Frequency Division Duplex), так и по времени TDD (Time Division Duplex).

Технология TDMA/FDD применяется в цифровых стандартах сотовой связи, к примеру GSM-900/1800 и D-AMPS. А технология TDMA/TDD лежит в основе стандарта DECT — цифровой беспроводной телефонии.

К плюсам такого способа можно отнести такие:

  • довольно высокая помехозащищённость (по сравнению с FDMA), достигнутая благодаря оцифровке информационного сигнала;
  • возможность повторного применения одних и тех же полос частот на одной территории — более большой коэффициент повторного применения.

Минусами считаются:

  • сохраняющаяся узкополосность (относительная), и как последствие — склонность селективным замираниям, что вырисовывается в виде «кваканья» и «бульканья» (выпадения полезного сигнала) в низкочастотной части разговорного тракта;
  • неэффективное применение спектра частот — сохранение процедуры частотного планирования.

Доступ с частотным разделением каналов (МДЧР) МДЧР считается наиболее простым и популярным методом, применяемым как в аналоговых, так и цифровых ССС. При МДЧР каждая ЗС передает собственные сигналы в отведеном ей участке полосы пропускания ретранслятора. Главный минус МДЧР — уменьшение пропускной способности если сравнивать с односигнальным режимом, вызванное необходимостью снижения на 4-6 дБ мощности выходного усилителя ретранслятора из-за возникновения интермодуляционных помех.

Кроме того, нужно обеспечить высокую стабильность частоты и мощности сигнала, излучаемого каждой ЗС.
В системах с МДЧР передача может выполняться как многоканальными сигналами, так и одноканальными с применением принципа передачи "один канал на несущей" (ОКН). Метод ОКН используют как правило в сети станций с меньшим числом каналов.

Самое главное преимущество метода состоит в возможности реализации принципа предоставления каналов по требованию. Метод МДЧР повсеместно применяется в ССС "Интерспутник", intelsat, национальных ССС многих стран.

Этот способ тяжело использовать для подсоединения многочисленного числа компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ.
Доступ с непостоянным разделением (МДВР) Метод МДВР отыскал использование в связи с реализацией цифровых методов передачи. При данном варианте каждой ЗС для излучения сигналов выделяется конкретный, иногда повторяемый интервал времени.

Интервалы излучения всех станций обоюдно синхронизованы, в силу чего перекрытие их не происходит. В любой момент времени через ретранслятор проходит сигнал лишь одной станции и отсутствует нелинейное взаимное действие сигналов различных ЗС в усилителе ретранслятора.
Метод МДВР получает развитие для передачи данных многочисленного числа абонентских станций, подключенных к сети цифровой телефонной связи и при помощи аппаратуры уплотнения каналов выполняется организация передачи через основные ЗС. Применяется для подсоединения многочисленного числа независимых компьютерных абонентских станций и сетей ЭВМ с непосредственной связью со спутниковой станцией нужны существенные расходы при ограниченных возможностях по числу ЗС.
Кадр МДВР состоит из четырех субкадров (окон). Мультикадр содержит 18 кадров, гиперкадр -50 мультикадров.

Продолжительность кадра 53.37 мс, мультикадра — 1,02 с. В каждом частотном канале организованы 4-ре физических канала при частотном разносе между каналами 25 кГц или два канала при частотном разносе 12,5 кГц.
В окне передают пакет, который содержит 510 бит. Есть шесть стандартных пакетов: NUB -стандартный пакет для направления вверх (рис.9.2,a); NDB — типовый пакет для направления вниз (рис.9.2,б); SB — пакет синхронизации для АС (рис.

9.2.в); одиночный типовый пакет для направления вниз; одиночный пакет синхронизации для АС и пакет управления.

Полупроводниковые диоды

Обычные пакеты предназначаются для передачи информации каналов трафика и управления. Одиночные пакеты — для тех же целей.

Только они применяются в режимах временного деления, к примеру, при временном делении каналов между зонами в развитой системе. Пакет управления (рис.

9 2. г и д) состоит из 2-ух независимых полупакетов: вверх (LB) и вниз ( СВ). LB — полупакет сигнала управления мощностью.

Занимает лишь один (левый) полупакет. СВ — полу-пакет канала управления мощностью.

Занимает один полупакет, но может передаваться в любом из них (левом и правом).
Структуру пакета (рис. 9.2) образовывают следующие поля и биты:

Р — бит управления мощностью;
01 — классическая обучающая очередность;

02 — расширенная обучающая очередность;
F — биты корректировки частоты;
Поля для передачи информации канала трафика и канала управления обозначены ИНФ и И2, причем ИНФ значит, что это поле могут занимать биты любого из данных каналов, но и2 — только канала управления.

Одной чертой на рис. 9.2 перечеркнуты поля для переходных битов, 2-мя чертами — защитные временные интервалы.

На рис. 9.2 отмечено число битов каждого поля.

Обучающие очередности служат для настройки эквалайзера, поддержания кадровой синхронизации пакетов и передачи информации о структуре пакета. Учтены три обычные обучающие очередности по 22 бита и одна расширенная — 30 бит.

Две из них указывают, что в типовом пакете передаются один или два логических канала.
Автокорреляционные функции сигналов обучающей очередности имеют один пик шириной один тактовый интервал и небольшой уровень боковых составляющих.

Это дает возможность надежно определить начало очередности на приеме для поддержки кадровой синхронизации. По виду взаимокорелляционной функции можно настойчиво разпознать очередности.
Защитный интервал времени введен в одиночные пакеты для уменьшения межканальных помех.

Во время этого интервала несущая не излучается. Биты регулировки фазы служат для восстановления начальной фазы несущей. Поле из 80 бит предоставлено для корректировки частоты.

На этом поле возникают три радиоимпульса с популярными частотами.
Не нашли то, что искали?

Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: На стипендию можно приобрести что-нибудь, однако не больше. 9393 —

| 7441 —

или читать все.

Полупроводниковый диод: виды, как работает и область использования

Мы достаточно часто используем в собственных схемах диоды, а знаете ли вы как он функционирует и что представляет из себя? Сейчас в «семейство» диодов входит несколько десятков полупроводниковых приборов, носящих наименование «диод».

Диод собой представляет маленькую емкость с откачанным воздухом, в середине которой на небольшом расстоянии один от одного находится анод и второй электрод — катод, один из которых обладает электропроводностью типа р, а другой — n.
Чтобы представить как работает диод, возьмём например ситуацию с накачиванием колеса с помощью насоса. Вот мы работаем насосом, воздух закачивается в камеру через ниппель, а обратно этот воздух выйти через ниппель не может.

По существу воздух, это тот же электрон в диоде, вошел электрончик, а обратно выйти нельзя уже.
Если вдруг ниппель поломается то колесо сдуется, будет пробой диода.

А если представить что ниппель у нас исправный, и если мы будем нажимая на пипку ниппеля отпускать воздух из камеры, причем нажимая как нам хочется и с какой продолжительностью – это будет управляемый пробой.
Отсюда вывод что диод пропускает ток только в одном направлении (в обратном направлении тоже пропускает, но слишком маленький)

Внутреннее сопротивление диода (открытого) — величина переменчивая, она подчиняется от прямого напряжения приложенного к диоду. Чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление.

Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, к примеру, если через диод идет прямой ток Iпр.
= 100 мА (0,1 А) и при этом на нем напряжение падает 1В, то (Согласно закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом.

Отмечу сразу, что погружаться в детали и сильно погружаться, строить графики, писать формулы мы не будем – рассмотрим все поверхностно. В этой публикации рассмотрим разновидности диодов, а конкретно светоизлучающие диоды, стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки и др.

Диоды

Обозначаются на схемах вот так:

Полупроводниковые диоды

Треугольная часть считается АНОД’ом, а черточка это КАТОД. Анод это плюс, катод – минус. Диоды к примеру, применяют в блоках питания для выпрямления электрического тока, с помощью диодного моста можно превратить переменной ток в постоянный, используются для защиты различных устройств от неверной полярности включения и т. п.

Диодный мост собой представляет 4 диода, которые подключаются постепенно, причем два диода из данных четырех включены встречно, посмотрите на рисунки ниже.

Полупроводниковые диоды

Конкретно так и отмечается диодный мост, правда в определенных схемах обозначают сокращенным вариантом:

Полупроводниковые диоды

подсоединяются к преобразователю электрической энергии, на схеме это выглядит вот так:

Полупроводниковые диоды

Диодный мост предназначается для изменения, чаще говорят для выпрямления электрического тока в постоянный. Такое выпрямление именуется двухполупериодным.
Рабочий принцип диодного моста состоит в пропускании положительной полуволны переменного напряжения позитивными диодами и обрезании отрицательной полуволны негативными диодами.

Благодаря этому на выходе выпрямителя образуется немного пульсирующее положительное напряжение с постоянной величиной.

Полупроводниковые диоды

Для того, чтобы данных пульсаций не было, ставят электролитические конденсаторы. после добавки конденсатора напряжение немного возрастает, но отвлекаться не будем, про конденсаторы можете почитать тут.

Полупроводниковые диоды

Диодные мосты используют для питания радиоаппаратуры, применяются в блоках питания и зарядных устройствах. Как уже говорил, диодный мост можно составить из четырех похожих диодов, но бывают в продаже и готовые диодные мосты, смотрятся они вот так:

Полупроводниковые диоды

Диод Шоттки

Диоды Шоттки имеют очень небольшое падение напряжения и обладают очень высоким быстродействием если сравнивать с обыкновенными диодами.

Полупроводниковые диоды

Устанавливать заместо диода Шоттки простой диод не рекомендуется, простой диод может быстро поломаться. Отмечается на схемах такой диод так:

Какова роль диода, что ставится параллельно обмотке, катушке реле в цепях постоянного тока

Стабилитрон

Стабилитрон препятствует превышению напряжения выше определённого порога на определенном участке схемы.
Как правило выполняет как защитные так и ограничительные функции, они работают только в цепях постоянного тока.

При подключении необходимо соблюдать полярность.
Одинаковые стабилитроны можно объединять постепенно для увеличения стабилизируемого напряжения или образования делителя стрессов.

Полупроводниковые диоды

Стабилитроны на схемах обозначаются так:
Важным параметром стабилитронов считается напряжение стабилизации, стабилитроны имеют разные напряжения стабилизации, к примеру 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.

Варикап

Варикап (по иному емкостной диод) меняет своё сопротивление в зависимости от поданного на него напряжения. Используется как управляемый конденсатор переменной емкости, допустим, для настройки высокочастотных колебательных контуров.

Тиристор

Тиристор имеет два устойчивых состояния: 1) закрытое, другими словами состояние невысокой проводимости, 2) открытое, другими словами состояние высокой проводимости. Говоря иначе он может под действием сигнала переходить из закрытого состояния в открытое.

Тиристор имеет три вывода, не считая Анода и Катода еще и управляющий электрод — применяется для перевода тиристора во включенное состояние. Современные заграничные тиристоры выпускаются и в корпусах ТО-220 и ТО-92.

Тиристоры постоянно применяются в схемах для регулировки мощностей, для мягкого пуска двигателей или включения лампочек. Тиристоры дают возможность управлять большими токами.

У конкретных типов тиристоров самый большой прямой ток может достигать 5000 Но и более, а значение стрессов в состоянии "закрыто" до 5 кВ.
Мощные силовые тиристоры вида Т143(500-16) применяются в силовых распределительных шкафах эл.двигателями, частотниках.

Симистор

Симистор применяется в системах, питающихся переменным напряжением, его можно представить как два тиристора, которые включены встречно-параллельно. Симистор пропускает ток в двоих направлениях.

Светоизлучающий диод

Светоизлучающий диод излучает свет при пропускании через него электротока. Светоизлучающие диоды используются в устройствах индикации приборов, в электронных компонентах (оптронах), мобильных телефонах для подсвечивания монитора и клавиатуры, мощные светоизлучающие диоды применяют как источник освещения в фонарях и т.д.

Светоизлучающие диоды бывают разнообразного цвета свечения, RGB и т.д.

  • Обозначение на схемах:
  • Детальнее про светоизлучающие диоды можно почитать тут.

Инфракрасный диод

Инфракрасные светоизлучающие диоды (коротко ИК диоды) излучают свет в инфракрасном диапазоне . Области использования инфракрасных светоизлучающих диодов это оптические контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного управления, оптронные коммутационные устройства, беспроводные линии связи. Ик диоды обозначаются также как и светоизлучающие диоды.

Инфракрасные диоды излучают свет вне видимого диапазона, свечение ИК диода можно заметить и увидеть к примеру через камеру мобильного телефона, данные диоды также используют в камерах видеонаблюдения, особенно на уличных камерах чтобы ночью была видна картинка.

Фотодиод

  1. Фотодиод видоизменяет свет попавший на его фоточувствительную область, в переменный ток, находит использование в преобразовании света в электрический сигнал.
  2. Фото диоды (а еще фоторезисторы, фототранзисторы) вполне уместно сравнить с фотоэлектрическими панелями. Обозначаются на схемах так:

Характеристики полупроводникового диода: подробный разбор

При самостоятельной сборке разных электрических приборов вряд ли можно обойтись баз подобного изделия, как полупроводниковый диод. Данное устройство применимо для работы многих приборов, которые люди собирают в домашних лабораториях.
Однако чтобы использовать данное устройство, важно знать определенные его свойства: его виды (типы) и их характеристики (к примеру, ВАХ или вольт амперная характеристика), рабочий принцип, и многое иное.
Про все это вы узнаете из нашей публикации.

Начинаем с самого начала

Диод собой представляет полупроводниковое двухвыводное радиоэлектронное устройство, обладающее вольт амперной характеристикой или ВАХ. Благодаря ВАХ переменный ток по изделию может течь исключительно по одному направлению.
Это направление устанавливается в ситуациях, когда при прямом смещении сопротивление будет фактически равно нулю.

При другом направлении нелинейная ВАХ, как специальная характеристика изделия, не дает возможность току протекать, потому как в данном случае сопротивление будет велико.

Полупроводниковые диоды

На ВАХ основано обследование этих типов элементов. Реферат о характеристиках диодных полупроводников можно написать про ВАХ, разные варианты изделий, а еще о том, какой их общий рабочий принцип.
При этом реферат содержит в любом случае разную информацию, так как тут тяжело рассказать суть в кратком объеме.
После того, как мы поняли, что представляет собой диод, можно узнать важные моменты его полупроводникового вида.
Полупроводниковый диод (диодный вентиль) собой представляет изделие, сделанное из полупроводниковых материалов (очень часто кремния). Потому как есть у него вольт амперная характеристика, то ток тут может течь только в одном направлении.
Основным элементом такого электрического элемента считается кристаллическая часть, где есть p-n переход. Переход подключен к двум работающими от электричества контактами.

Сама вакуумная трубка имеет два электрода: нагретый катод и пластину (анод).
Такая структура, а еще рабочий принцип, дает возможность использовать их для:

  • улучшения разных электронных схем;
  • изменения переменного и постоянного тока;
  • улучшения разных устройств.

Реферат может более полно описать каждый способ использования.

О необходимом свойстве

Полупроводниковые диоды

ВАХ изделия из полупроводниковых материалов
Очень главным параметром в характеристике полупроводниковых диодных элементов электрических систем считается ВАХ. Как выше уже говорили, под ВАХ понимается вольт амперная характеристика диода.
Эта характеристика определяет зависимость тока, который проходит через p-n переход, к полярности, а еще величине приложенного к нему напряжения.
Эта зависимость имеет вид кривой, представленной на рисунке снизу.
Рисунок изображает ВАХ для обратного и прямого типа включения.
Эта характеристика применяется для создания продуктивных электрических схем, которые предназначены для очень разных целей.

Как работает

Рабочий принцип, в собственной основе, содержит свойства этого электронно-дырочного перехода. Тут свойства перехода зависят от того, какая есть вольт амперная характеристика (ее сильная асимметрия в отношении до нуля). Любой реферат расскажет про это.

Стало быть, рабочий принцип предусматривает два типа включения:

  • прямое. Тут диод обладает слабым электросопротивлением, в связи с чем переменный ток и может течь. Это показывает рисунок, который дополняет профильный реферат;
Полупроводниковые диоды
  • обратное. Ток прекращает течь при разработке ситуации, когда напряжение меньше напряжения пробоя для имеющегося сопротивления. Подобный рисунок тоже должен содержать любой тематический реферат.
Полупроводниковые диоды

Этот принцип действия свойственен практически для абсолютно всех полупроводниковых диодов, кроме ганна.

Варианты выполнения

Полупроводниковые диоды

На данный момент полупроводниковый диод может быть представлен разными видами устройств. Их классификация основывается на принципе действия, материале изготовления и т.д.
Есть и классификация, которая основывается на области использования. Согласно ней выделяют следующие типы диодов:

  • импульсные;
  • стабилитроны;
  • точечные;
  • сплавные;
  • лазер;
  • светоизлучающие диоды;
  • варикапы и другие типы.

Специализированный реферат о каждом виде расскажет намного детальнее, указав специфике работы, вольт амперные характеристики, свойства и т.д. для любого типа.
Нужно обратить внимание! Такие диоды часто используются как выпрямительный поликристаллический аналог мостов.

Кроме этого есть и друга классификация этой продукции, которая основана на практичном назначении:

  • выпрямительный. Такие диоды предназначаются Для того чтобы выравнивать электрический ток. Тут показатель выпрямления будет равным отношению прямого и обратного токов (напряжение равное);
  • высокочастотный. В основном, с ними проводят обследование, которое связано с работой приборов очень высокой и высокой частоты. Часто используются для детектирования, а еще моделирования сверхвысокочастотных колебаний. Частота может дойти до сотен мегагерц;
  • варикапы. Их рабочий принцип основывается на изменении параметров емкости электронно-дырочного перехода. Емкость может изменяться в зависимости от обратного прикладываемого напряжения;
  • туннельный. Тут усиление туннельного эффекта p-n-перехода достигается благодаря применению высоких концентраций разных легирующих примесей.

Эта классификация используется очень часто.
Также типы диодов отличаются по конструкции. Они бывают:
По делению в зависимости от мощности, выделяют данные типы:
По параметру частоты эта продукция разделяется на:

Полупроводниковые диоды


Полупроводниковые диоды имеют немалое количество разделений по классам, мощностям, частотам и прочим показателям, что показывает их большое применение.

Отдельный подвид

Особняком в спецификации полупроводниковых типов диодов стоит ганна. Связывают это с тем, что это устройство не имеет обычного для абсолютно всех вышеперечисленных диодов p-n-перехода.
Диод ганна обладает дифференциальным негативным сопротивлением. Благодаря этому ганна часто применяться в роли генератора небольшой мощности при формировании микроволн.

Полупроводниковые диоды

Диод ганна в собственной конструкции имеет полупроводник N-типа. В этом проводнике электроны выступают в роли главных носителей заряда.

На рисунке, где нарисовано строение диода ганна, видна активная область.
Она собой представляет низколегированный слой арсенида галлия.

С обеих сторон активной области наращиваются специализированные эпитаксиальные слои из высоколегированного GaAs.
Толщина слоя составляет приблизительно 8-10 микрометров.

В результате активная область выходит зажатой между 2-мя зонами, оборудованными омическими контактами.
Это позволяет обеспечить хороший теплоотвод, который помогает избежать перегрева или повреждения выхода диода. На подобном строении и построен эффект ганна, который используется при формировании микроволн.

Как можно заметить, диод ганна имеет абсолютно другое строение, чем обыкновенные нам изделия, которые облегчают p-n-переходом.

Хорошие качества продукции

Все варианты полупроводниковых диодов имеют следующие плюсы, которые выполнили их регулярными составляющими многих электрических схем:

  • большие пропускные способности;
  • полная взаимозаменяемость;
  • низкая цена, благодаря этому этот тип изделий может применяться для улучшения очень разных электрических схем. По кошельку такая модернизация уж точно не ударит;
  • доступность, приобрести их не будет составлять проблемы.

Нужно обратить внимание! Найти такие диоды можно в любом радиотехническом магазине или рынке.

При этом можно достать как российские изделия, так и зарубежную продукцию.

Что означает маркировка

Полупроводниковые диоды

Каждый полупроводниковый диодный компонент обладает конкретной маркировкой. Она отличается в зависимости от параметров изделия, его вида, мощности и других показателей.
Маркировка, которая нанесена на подобного рода элементы электрических схем, считается аббревиатурой и отражает параметры устройства.

Полупроводниковый диод

Например, маркировка КД196В расшифровывается так:

  • кремниевый диод, имеющий напряжение пробоя до 0,3 В;
  • напряжение 9,6 (цифра 96);
  • модель третьей разработки.

Чтобы приобрести нужный полупроводник, необходимо тщательно изучить маркировку и знать, как она расшифровывается.

Заключение

Полупроводниковые диоды обладают просто очень большим многообразием видов и форм. Каждый отдельный вид имеет собственные уникальные характеристики и свойства, что дает возможность применять его в определенной ситуации.
Сей факт нужно брать во внимание при покупке подобных элементов электрической схемы для электрических приборов, чтобы приобрести на самом деле необходимый.

Надеемся, наша публикация помогла вам разобраться во многих нюансах и тонкостях такой разновидности радиотехнических устройств.

Полезные материалы

Полупроводниковый диод: устройство, рабочий принцип и главные виды :

Когда-то, на заре развития радиотехники, одним из первых активных элементов, вызвавших реальную революцию в разработке различных схем, считалась электронная лампа. Она была очень большой и дорогой.

Однако уже в первые десятилетия прошлого столетия были изобретены детекторные приемники.
Важные схемы данных устройств стали очень востребованными у радиолюбителей, потому как в любой из них применялся относительно не дорогой полупроводниковый диод. Конкретно из его первоначального названия такие радиоприемники назывались детекторными.

А в настоящий момент такой элемент просто именуют диодом.
На схемах такой прибор обозначают треугольником с вертикальной черточкой у вершины, параллельной его основанию, а на вид он напоминает чем-то простой резистор, часто имеющий на одном конце «шляпку».

Полупроводниковые диоды

Рабочий принцип полупроводникового диода
Устройство этого элемента состоит всего из 2-ух слоев полупроводника, в роли которого часто применяют германий либо кремний.

Первый из них обладает электропроводимостью n-типа (негатив), а второй – электропроводимостью p-типа (позитив). На их границе образуется говоря иначе «p-n»-переход.

При этом территория «р» выступает как анода, а область «n» — в роли катода. Благодаря данному устройству полупроводниковый диод содержит в себе свободные частицы разных зарядов.

В слое «р» имеются позитивные ионы, которые именуют «дырками», а в слое «n» – отрицательно заряженные свободные электроны.

Полупроводниковые диоды

Если на катод подать «плюс», а на анод «минус», однополярные заряды станут отталкиваться, на границе перехода между зонами появится движение частиц и полупроводниковый диод станет пропускать ток. Но стоит заменить полярность подсоединения, как ионы потянутся к минусу, а электроны будут дрейфовать к плюсу, и в конце концов в «р-n»-переходе не окажется носителей зарядов.

Всякое движение в середине подобного элемента закончится, и переменный ток остановится. В этом состоянии полупроводниковый диод закрыт. Такое свойство такого элемента нашло себе широчайшее использование в радиоэлектронике, но превращение тока из переменного в постоянный – это абсолютно не только одна его роль.

Необходимо рассмотреть, для чего еще применяю такой прибор.
Каким бывает полупроводниковый диод

Внешне все разновидности этого радиоэлемента аналогичные друг на друга. Отличия свойственны только для некоторых групп, которые выделяются как по некоторым характеристикам, так и по собственной конструкции.

Попытаемся отметить самые популярные вариации полупроводниковых диодов:

  1. Выпрямительный. Как легко догадаться по наименованию, данный тип применяется для получения постоянного тока.
    Полупроводниковые диоды
  2. Стабилитрон. Используется для стабилизации анодного напряжения.
  3. Полупроводниковый диод Ганна. Применяется для генерирования частот диапазоном до десятков гигагерц.
  4. СВЧ-диод. Отличается конкретными конструктивными характерностями и используется в устройствах, работающих на очень высоких и высоких частотах.
  5. Импульсный диод. Для него отличительно высокое быстродействие и небольшое время восстановления. Подобный тип используется в различных видах импульсной техники (к примеру, в импульсном блоке питания).
  6. Диод Шотки. Предназначается для работы в стабилизаторах электрического напряжения, а еще в импульсных преобразователях.
  7. Лавинно-пролетный диод. Способен вырабатывать частоты аж до 180 ГГц.
  8. Светоизлучающий диод. У данного типа довольно большой спектр использования. Его также часто применяют в самых разных других осветительных приборах.
  9. Фотодиод. Имеет маленькую линзу и управляется потоком света. В зависимости от своей разновидности может работать как в ультрафиолетовом, так и в инфракрасном диапазоне спектра.
  10. Твердотельный лазер. Применяется для считывания и записи данных на оптические диски. Пример применения: домашние CD/DVD-плееры.

Тяжело представить себе нынешнее развитие технологий без этого идеального маленького прибора.

1.Полупроводниковые диоды, рабочий принцип, характеристики:

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
ДИОД

— полупроводниковый прибор с 2-мя
электродами, который обладает односторонней
проводимостью. К полупроводниковым
диодам относят очень широкую группу приборов
с p-n-переходом, контактом металл —
полупроводник и др.
Самые популярные
электропреобразовательные полупроводниковые
диоды. Служат для изменения и
генерирования электрических колебаний.
Один из главных современных электронных
приборов.
Принцип
действия полупроводникового диода
:
В
основе принципа действия полупроводникового
диода — свойства электронно-дырочного
перехода, например, сильная асимметрия
вольт-амперной характеристики относительно
нуля. Подобным образом отличают прямое и
обратное включение.
В прямом включении
диод обладает малым электросопротивлением
и хорошо проводит переменный ток. В
обратном — при напряжении меньше
напряжения пробоя сопротивление очень
велико и ток перекрыт. Характеристики:

2.Полупроводниковые диоды, прямое и обратное включение, вах:

Прямое
и обратное включение:

При
прямом включении
p-n-перехода внешнее напряжение создаёт
в переходе поле, которое противоположно
в направлении внутреннему диффузионному
полю. Напряженность результирующего
поля падает, что сопровождается сужением
запирающего слоя.
Благодаря этому
немалое количество главных носителей
зарядов получает возможность диффузионно
переходить в соседнюю область (ток
дрейфа при этом не меняется, потому как
он зависит от численности неосновных
носителей, появляющихся на границах
перехода), т.е.
через переход будет
протекать результирующий ток, определяемый
как правило диффузионной составляющей.
Диффузионный ток зависит от высоты
потенциального барьера и по мере его
снижения возрастает экспоненциально.
Очень высокая
диффузия носителей зарядов через переход
привод к повышению концентрации дырок
в области n-типа и электронов в области
p-типа. Такое увеличение концентрации
неосновных носителей вследствие влияния
внешнего напряжения, приложенного к
переходу, именуется инжекцией неосновных
носителей.
Неравновесные неосновные
носители диффундируют вглубь полупроводника
и нарушают его электронейтральность.
Возобновление нейтрального состояния
полупроводника происходит благодаря
поступления носителей зарядов от
внешнего источника.
Это считается основой
появления тока во внешней цепи,
называемого прямым.
При
включении p-n-перехода в обратном
направлении
внешнее обратное напряжение создаёт
электрическое поле, схожее по
направлению с диффузионным, что приводит
к росту потенциального барьера и
увеличению ширины запирающего слоя.
Все это делает меньше диффузионные токи
главных носителей. Для неосновных
носителе поле в p-n-переходе остается
ускоряющим, и благодаря этому дрейфовый ток не
меняется.
Таким
образом, через переход станет протекать
результирующий ток, определяемый в
основном током дрейфа неосновных
носителей.
Потому как кол-во
дрейфующих неосновных носителей не
зависит от приложенного напряжения
(оно оказывает влияние исключительно на их скорость), то
при увеличении обратного напряжения
ток через переход стремиться к предельному
значению IS , оно называется током
насыщения.
Чем выше концентрация
примесей доноров и акцепторов, тем
меньше ток насыщения, а с увеличением
температуры ток насыщения растет по
экспоненциальному закону.
На
графике нарисованы ВАХ для прямого и
обратного включения диода. Ещё говорят,
прямая и обратная ветвь вольт-амперной
характеристики. Прямая ветвь (Iпр и Uпр)
отображает характеристики диода при
прямом включении (другими словами когда на анод
подаётся «плюс»). Обратная ветвь (Iобр
и Uобр) отображает характеристики диода
при обратном включении (другими словами когда
на анод подаётся «минус»).
Синяя
толстая линия – это характеристика
германиевого диода (Ge), а чёрная тонкая
линия – характеристика кремниевого
(Si) диода. На рисунке не указаны единицы
измерения для осей тока и напряжения,
так как они зависят от определенной марки
диода.
Для
начала определим, как и для любой плоской
системы координат, 4-ре координатных
угла (квадранта). Напомню, что первым
считается квадрант, который находится
с правой стороны вверху (другими словами там, где у нас
буквы Ge и Si). Дальше квадранты отсчитываются
против часовой стрелки.
Итак,
II-й и IV-й квадранты у нас пустые. Это
благодаря тому, что мы можем включить диод только
двумя вариантами – в прямом или в обратном
направлении.
Невозможна ситуация, когда,
к примеру, через диод течет обратный
ток и в тоже время он включен в прямом
направлении, или, говоря иначе, нереально
на один вывод одновременно подать и
«плюс» и «минус». Точнее, это реально,
но тогда это будет короткое замыкание.
Остаётся рассмотреть всего лишь два случая
прямое включение диодаиобратное
включение диода
.
График
прямого включения нарисован в первом
квадранте. Отсюда видно, что чем больше
напряжение, тем больше ток. Причём до
какого-то момента напряжение растёт
быстрее, чем ток. Но потом приходит
перелом, и напряжение практически не меняется,
а ток начинает расти.
Для многих
диодов этот перелом приходит в диапазоне
0,5…1 В. Собственно это напряжение, как говорят,
«падает» на диоде. Эти 0,5…1 В и есть
падение напряжения на диоде.
Медлительный
рост тока до напряжения 0,5…1В значит,
что на этом месте ток через диод
почти не идёт даже в прямом
направлении.
График
обратного включения нарисован в третьем
квадранте. Отсюда видно, что на значительном
участке ток практически не меняется, а потом
возрастает лавинообразно.
Если
сделать больше, напряжение, к примеру, до
нескольких сотен вольт, то это высокое
напряжение «пробьёт» диод, и ток через
диод будет течь. Вот только «пробой» —
это процесс необратимый (для диодов).
Другими словами такой «пробой» приводит к
выгоранию диода и он либо вообще
перестанет пропускать ток в любом
направлении, или наоборот – будет
пропускать ток по всем направлениям.
В
характеристиках определенных диодов
всегда указывается максимальное обратное
напряжение – другими словами напряжение, которое
может выдерживать диод без «пробоя» при
включении в обратном направлении. Это
необходимо обязательно просчитывать при
разработке устройств, где используются
диоды.
Сравнивая
характеристики кремниевого и германиевого
диодов, делаем вывод, что в
p-n-переходах кремниевого диода прямой
и обратный токи меньше, чем в германиевом
диоде (при похожих значениях напряжения
на выводах). Связывают это с тем, что у
кремния больше ширина запрещённой зоны
и для перехода электронов из валентной
зоны в территорию проводимости им нужно
сообщить немалую дополнительную энергию.

Полупроводниковый диод

Работа некоторого электрического оборудования невозможна без контроля направления движения электротока. В электронике чтобы этого добиться успешно применяют полупроводниковый диод. Использование двухполюсника позволяет преобразовывать электрический ток и постоянный в пульсирующий однонаправленный.

Внешний вид полупроводникового диода

Устройство

Полупроводниковый диод – это двухполюсный прибор, сделанный из полупроводникового вещества, пропускающий ток в одном направлении и почти не пропускающий в ином.
Основной компонент диода – кристаллическая составная часть с p-n переходом, к которой припаивают (приваривают) железный анод и катод.

Прохождение прямого тока выполняется при подаче на анод позитивного, относительно катода, потенциала.
Нужно обратить внимание!

По направлению прямого тока происходит движение дырок. Движение электронов выполняется в противоположном направлении.
Устройство диодов может быть точечным, плоскостным, поликристаллическим.

Устройство точечного и плоскостного п/п прибора
Добавочная информация. Сильных отличий между точечными и плоскостными двухполюсными устройствами не существует.

Устройство точечного диода показано на рисунке (а).
При приваривании тонкой иглы, с нанесённой на неё примесью, к пластине из полупроводника, с обусловленным видом проводимости электричества, происходит образование полусферического мини p-n перехода, с иным типом проводимости.

Это действие стало называться – формовка диода.
Изготовление плоскостного двухполюсника выполняется методом сплавления диффузии. На рисунке (б) представлены сплавной германиевый диод, принцип его устройства.

В пластине германия n-типа, при вплавлении туда капли индия при 500 градусах, образуется слой германия р-типа. Выводные контакты, припаиваемые к главной пластине германия и индия, делают из никеля.

При изготовлении полупроводниковых пластин используются германий, кремний, арсенид галлия и карбид. В виде основы точечного и плоскостного двухполюсников применяют полупроводниковые монокристаллические пластины с правильным по всему объему строением.

В поликристаллических двухполюсниках p-n переход образуется полупроводниковыми слоями, в их состав входит немалое количество хаотично ориентированных малых кристаллов, не представляющих единой монокристаллической формы. Это селеновые, титановые и медно-закисные двухполюсники.

Главные характеристики и параметры диодов

Чтобы прибор правильно работал, подбирать его необходимо в согласии с:

  • Вольтамперной характеристикой;
  • Максимально допустимым постоянным обратным напряжением;
  • Максимально допустимым импульсным обратным напряжением;
  • Максимально допустимым постоянным прямым током;
  • Максимально допустимым импульсным прямым током;
  • Номинальным постоянным прямым током;
  • Прямым постоянным напряжением при номинальном токе;
  • Постоянным обратным током, указываемым при максимально допустимом обратном напряжении;
  • Диапазоном рабочих частот;
  • Ёмкостью;
  • Пробивным напряжением (для защитных диодов и стабилитронов);
  • Тепловым сопротивлением корпуса при разных вариантах монтажа;
  • Предельно возможной мощностью рассеивания.

Классификация диодов

Цветовая маркировка диодов
Промышленность производит широкое разнообразие полупроводниковых вентилей, которые используются во многих ветвях хозяйствования.

Обозначать данные устройства можно по общим признакам:

  1. По материалу полупроводника, из которого их делают (кремний, германий, арсенид галлия);
  2. По физическим процессам, совершающим работу (в туннельных, в фотодиодах, в светоизлучающих диодах);
  3. По назначению (стабилитрон, выпрямительный, импульсный, варикап и др.);
  4. По технике изготовления электрического перехода (сплавной, диффузный и др.);
  5. По виду (типу) электрического перехода (точечный, плоскостной).

Классификация полупроводниковых двухполюсников
Добавочная информация.

Как правило применяются спецификации по типу электрического перехода и по назначению диода.

Типы диодов по назначению

По практичному назначению отличают диоды:

  • Выпрямительный (для изменения электрического тока в постоянный);
  • Импульсный (используют в импульсных режимах);
  • Шотки (для изменения и обработки сверхвысокочастотных сигналов при частоте более 300 МГц);
  • Детекторный СВЧ (для детектирования сверхвысокочастотных сигналов);
  • Переключающий СВЧ (для управления в устройствах уровнем СВЧ мощности);
  • Стабилитрон (для стабилизации напряжения);
  • TVS (для подавления импульсных электрических перенапряжений, превышающих напряжение лавинного пробоя прибора);
  • Стабистор (для стабилизации напряжения);
  • Стабилитрон с напряжением, равняющимся ширине запрещенной зоны;
  • Лавинно-пролетный (ЛПД) (для генерации сверхвысокочастотных колебаний);
  • Туннельный (для генерирования колебаний);
  • Обращенный (проводимость которого при обратном напряжении больше, чем при прямом);
  • Варикап (используют как компонент с управляемой электротоком ёмкостью);
  • Фотодиод (для нагнетания под воздействием света заряженных неосновных носителей в базу);
  • Светоизлучающий диод (для излучения главных носителей заряда под воздействием электротока).

Типы диодов по частотному диапазону

Классификация диодов выполняется по рабочей частоте. Двухполюсники могут быть:

  1. Низкочастотными, с частотой меньше 1000 Гц;
  2. Высокочастотными, с частотой больше 1000 Гц;
  3. Импульсными, применяемыми в цепи, где требуется большая скорость срабатывания.

Диоды с выпрямляющим переходом металл-полупроводник выделяются меньшим, чем у двухполюсников с p-n переходом, напряжением пробоя и намного большими частотными параметрами (Шоттки). Маломощные высокочастотные и импульсные диоды (вентили) работают на высоких частотах или в быстродействующей импульсной схеме.

Типы диодов по размерам перехода

По размерам перехода диоды разделяют на:
Классификация по размерам перехода и условные определения

В точечных приборах используются пластины германия или кремния с электропроводностью n-типа, толщиной 0,1 …0,6 мм и площадью 0,5 … 1,5 кв. мм. В плоскостных устройствах образование р-n перехода происходит между 2-мя полупроводниками с разными типами проводимости электричества.
Нужно обратить внимание!

Площадь перехода у различных двухполюсников находится в границах от сотых долей квадратного миллиметра до десятков квадратных сантиметров (в силовых диодах).

Типы диодов по конструкции

По конструкции корпуса п/п диоды могут быть в штыревом, таблеточном, с корпусом под запрессовку, модульном исполнении. Штыревой корпус состоит из мощной основы со штырем и плотно закрывающимся крышки. В появившуюся непроницаемую полость помещают структуру полупроводника.

Нужно обратить внимание! Отличают двухполюсники прямой полярности, когда анод находится на основании, и обратной полярности, когда катод – на основании.
Штыревая конструкция с гибким (а) и с жёстким выводом (б)

Корпусы фланцевой конструкции выделяются от штыревой конструкции отсутствием штыря и внешней формой основания в виде фланца. Характерности штыревой и фланцевой конструкций диодов помогают процессу одностороннего охлаждения их структуры. Используют эти двухполюсники для токов 320-500 А.

Таблеточный корпус применен для присоединения отводов тепла и проводников тока к основе при помощи прижимного устройства. Подобная конструкция дает возможность осуществлять односторонний и двухсторонний тепловой отвод от структуры прибора.

Применяется на токах 250 Но и выше.
Конструкция корпуса под запрессовку с гибким (а) и жёстким (б) выводами
Корпус диода под запрессовку состоит из пустого в середине цилиндра с рифлёной поверхностью и дна – основания, на котором расположена структура полупроводника.

Закрытие второго торца цилиндра выполняется проходным изолятором с гибким или жёстким выводом.
Двухполюсники в корпусах под запрессовку производятся в прямой полярности, когда анод находится на основании, и в обратной полярности, когда катод находится на основании. Корпус под запрессовку учитывает одностороннее охлаждение полупроводника, применяется на ток до 25 А.

Модульные конструкции полупроводниковых двухполюсников состоят из основания с изолирующей теплопроводной прокладкой, на которой расположена одна или несколько п/п структур, и защитного корпуса с работающими от электричества выводами.
Основание устройства, обеспечивающее отвод тепла, выпускается электрически изолированным от выводов полупроводниковых структур, включенных в состав модуля.

Модульные конструкции делают в различных комбинациях полупроводников на токи до 160 А.

Остальные типы

Селеновые выпрямители, уступающие устройствам из кремния и германия по большому количеству показателей, обладают прекрасными возможностями самовосстановления при пробое. В месте выгорания селена не происходит короткого замыкания.

Добавочная информация. Радиационная устойчивость селеновых вентилей значительно больше, чем у других выпрямителей.
Медно-закисные выпрямители отличаются невысоким обратным напряжением, невысокой рабочей температурой, малым отношением прямого и обратного сопротивления.

Нужно обратить внимание! На данный момент эти вентили больше не используются, так как на рынке возникли намного улучшенные выпрямительные полупроводниковые приборы.

Маркировка диодов

Диод 1n5819: характеристики

  • Система обозначений полупроводниковых диодов в себя включает код, который состоит из букв и цифр.
  • Первая составная часть маркировки может быть представлена в виде цифры для приборов специализированного назначения либо в виде буквы для приборов широкого использования.
  • Если в обозначении материала применяется:
  • Г или 1, то это германий и соединения германия;
  • К или 2, это кремний и соединения кремния;
  • А или 3 – арсенид галлия;
  • И или 4 – фосфид индия.

Для определения второй цифры в маркировке применяют:

  • Д – в выпрямительных, импульсных;
  • Ц – в выпрямительных столбах и мостах;
  • В – в обозначениях варикапов;
  • И – в туннельных;
  • А – в СВЧ;
  • С – в стабилитронах и стабисторах;
  • Г– в генераторах шума;
  • Л – в излучающих светоизлучающих диодах.

3-ий компонент определяет важные признаки устройства, зависит от его подкласса. К примеру, 2Д204В – это диод кремниевый выпрямительный с постоянной и средней токовой величиной 0,3-10 А, номером разработки 04, группой В.

Плюсы непосредственного включения в схему

Включение полупроводниковых приборов конкретно в схему даёт гарантированные преимущества:

  1. Довольно качественную обработку сигналов;
  2. Полную взаимозаменяемость устройств;
  3. Миниатюрность и долговечность применения;
  4. Удобство при установке и замене;
  5. Доступность приобретения и дешевизну цен.

Добавочная информация. Можно выбрать не только отечественный, но и заграничный аналог полупроводникового прибора.

Вольтамперные характеристики (образцовая и реальная)

ВА характеристика приводится в виде связи тока внешней цепи p-n перехода прибора и полярности напряжения на его электродах. Это соотношение можно получить экспериментально или проссчитать на основании уравнения вольтамперной характеристики.

Образцовая характеристика

Главной задачей выпрямительного диода считается проведение электротока в одном направлении и непропускание его в обратном.
Благодаря этому при прямой подаче напряжения (плюс подаётся на анод, а минус – на катод) замечательный прибор должен быть прекрасным проводником, с сопротивлением, равным нулю.

При противоположном подключении, наоборот, обязан иметь большое сопротивление, став полным изолятором.
Добавочная информация.

В практических условиях образцовая модель используется в цифровой электронике, из-за того что в данной области имеет большое значение только закономерная функция устройства.

Реальная ВАХ

Настоящий диод, благодаря структуре полупроводника, имеет массу недостатков, по сравнению с оптимальным двухполюсником.
Параметры промышленных п/п элементов существенно различаются с теми, которые для удобства принимаются за образцовые. В реальности, нелинейная ВАХ показывает большие отклонения и по значениям тока, и по крутизне изменения.

Благодаря этому прибор может выдерживать лишь нагрузки, представленные этими предельными критериями:

  • Самым большим прямым выпрямленным током;
  • Током обратной утечки;
  • Самым большим прямым и обратным напряжением;
  • Падением потенциала на p-n переходе;
  • Предельной рабочей частотой отделываемого сигнала.

Вольтамперная характеристика для диодных элементов – основной параметр, по которому можно определить, как будет работать прибор в электрической схеме.
Важно!

Перед тем, как применять двухполюсник по назначению, необходимо выучить ВАХ данного устройства.

Видео

Диоды. Устройство и работа. Характеристики и характерности

Довольно обычным по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции только два электрода, между которыми есть проводимость электротока в одну сторону. Этот вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их устройству внутри.

Характерности устройства

Не зная конструктивных свойств диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из 2-ух слоев с проводимостью разного вида.

Диод состоит из таких важных элементов:

  • Корпус. Делается в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и прочие надежные материалы.
  • Катод. Он размещен в середине баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее обычным устройством катода считается тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оборудованы косвенно накаляющимися электродами, которые сделаны в виде железных цилиндров со свойством активного слоя, содержащего возможность испускать электроны.
  • Подогреватель. Это специальный элемент в виде нити, раскаляющейся от электротока. Подогреватель размещен в середине косвенно накаляющегося катода.
  • Анод. Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет позитивный потенциал, если сравнивать с катодом. Форма анода очень часто также, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода сходственны эмиттеру и базе полупроводников.
  • Кристалл. Его материалом изготовления считается германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с минусом электронов. Иная часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположеная между этими 2-мя частями кристалла, именуется р-n переходом.

Эти конструкционные особенности диода дают возможность ему проводить ток в одном направлении.

Полупроводниковые диоды

Рабочий принцип

Работа диода отличается его разными состояниями, и характеристиками полупроводника при нахождении в данных состояниях. Рассмотрим детальнее главные виды подключений диодов, и какие процессы происходят в середине полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то в середине него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть избыток электронов, что делает негативный потенциал.

В области «р» собран позитивный заряд. Вместе такие заряды делают электрическое поле.

Так как заряды с различными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом наполняют отверстия.
В конце концов подобных процессов в полупроводнике возникает очень слабый ток, растет плотность вещества в области «р» до конкретного значения.

При этом частицы расходятся по объему пространства одинаково, другими словами, происходит медлительная диффузия. Благодаря этому электроны возвращаются в область «n».
Для большинства электроустройств направление тока не имеет большого значения, все работает хорошо.

Для диода же, важное имеет значение направление протекания тока. Главной задачей диода считается пропускание тока в одном направлении, чему помогает переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подключать к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен позитивный полюс питания, а к «р» — минусовой.

В конце концов электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Отверстия притягиваются минусовым полюсом. На переходе появляется пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения отверстия и электроны выполняют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.
Увеличение плотности вещества возле полюсов создаёт диффузию, другими словами, стремление к распределению вещества по объему.

Это появляется при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При закрытом диоде, через него проходит небольшая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении.

Подобное движение появляется при обратной полярности питания. Обратный ток в большинстве случаев малый, так как число неосновных носителей довольно мало.

При возрастании температуры кристалла их число увеличивается и обуславливает увеличение обратного тока, что в большинстве случаев приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы уменьшить температуру работы полупроводников, их корпус устанавливают на теплоотводящие отопительные приборы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отступать от негативного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» отверстия, имеющие позитивный заряд, оттолкнутся от позитивного вывода питания.

Благодаря этому электроны и отверстия начнут быстрое движение друг к другу.
Частицы с различными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р».

Часть электронов рекомбинирует с дырками, а прочие проходят к позитивному полюсу питания. Появляется прямой ток диода, который имеет ограничения его характеристиками.

При превышении данной величины диод может поломаться.
При прямой схеме диода, его сопротивление небольшое, в отличии от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит.

В результате мы выяснили, что диоды функционируют по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Благодаря этому называют их еще по другому полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем есть прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока.

Сопротивление диода при прямом напряжении довольно мало, в отличии от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм. В этом можно удостовериться путем измерения мультиметром.
Сопротивление полупроводникового кристалла может меняться в зависимости от напряжения.

При увеличении данного значения сопротивление уменьшается, и наоборот.
Если диоды применять в работе с электрическим током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт.

Такое свойство диодов используют для выпрямления напряжения. Благодаря этому эти приспособления называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат сверху определяет прямой ток, снизу – обратный.
Горизонтальная ось с правой стороны означает прямое напряжение, слева – обратное.

Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает увеличение прямого тока.
Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток.

После возрастания прямого напряжения, потихоньку увеличивается ток. Достигнув области скачка, его величина резко увеличивается.
На обратной ветки графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина электрического тока почти не увеличивается.

Однако, при достижении границ допустимых норм происходит внезапный скачок обратного тока. Благодаря этому диод перегреется и поломается.

Полупроводниковые диоды, для чего они нужны. ДимАСС