Напівпровідниковий діод

Напівпровідниковий діод являє собою електронний пристрій з одним електронно-дірковим переходом (р-n-переходом) і двома виводами.

В залежності від конструктивного виконання р-n-переходу розрізняють точкові діоди, які мають незначну потужність, та площинні діоди, які мають значну потужність. На принципових електричних схемах літерно-графічне позначення напівпровідникового діода наступне:

Залежність сили струму в діоді від прикладеної до нього напруги, вольт-амперна характеристика (ВАХ), показана на рис.10.4. Вона ж є узагальненою ВАХ р-n-переходу. Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода має три характерних ділянки:

1 – робота при прямій напрузі (протікає прямий струм: р-n-перехід відкритий, і сила струму обмежена тільки опором матеріалу напівпровідника);

2 – робота при зворотній напрузі (протікає зворотний струм: р-n-перехід закритий, і струм незначної сили проходить за рахунок незначної кількості не основних носіїв вільних зарядів у матеріалі напівпровідника (електронів у р-шарі та дірок у n-шарі);

3 – робота при напрузі пробою (зворотний струм різко збільшується: відбувається різке, («лавиноподібне») збільшення не основних носіїв вільних зарядів у матеріалі напівпровідника (електронів у р-шарі та дірок у n-шарі) при збільшенні зворотної напруги).

Для оцінки та вибору напівпровідникових діодів указують наступні технічні параметри:

– прямий струм: максимально припустимий (середній за період) струм, сила якого визначається нагріванням діода;

– пряма напруга: пряма імпульсна максимальна напруга для припустимого імпульсу прямого струму;

– потужність, що розсіюється діодом: максимальна потужність, яку здатний розсіювати діод;

– зворотна напруга: зворотна імпульсна максимальна напруга, яка дорівнює 70 % від напруги пробою;

– зворотний струм: сила струму, який протікає при зворотній напрузі.

Напівпровідникові діоди випускають кремнієві (на основі кремнію) і германієві (на основі германію): кремнієві діоди здатні працювати при температурі від 120°С до 150°С при прямій напрузі близько 1 В, германієві діоди здатні працювати при температурі від 55°С до 85°С при прямій напрузі близько 0,3 В. Для одержання більшої зворотної напруги діоди з'єднують послідовно, а для одержання більшого прямого струму діоди з'єднують паралельно.

Якщо номінальний режим роботи діода знаходиться на зворотній частині його вольт-амперної характеристики (рис.10.4, ділянка 2), то діод називають стабілітроном.

На принципових електричних схемах літерно-графічне позначення стабілітрона наступне:

Стабілітрон призначений для стабілізації напруги, тобто підтримки напруги на одному рівні. Стабілітрон включають паралельно навантаженню (рис.10.5). При збільшенні вхідної напруги зростає струм у колі R1 – VD, а напруга на навантаженні U_нав (яка дорівнює напрузі стабілізації) практично не змінюється за рахунок спадання надлишкової напруги на резисторі R1.