Полупроводниковые диоды

Промышлен­ность производит электрические вентили германиевые, кремниевые, селеновые и меднозакисные. Германиевые и кремниевые вентили изго­товляют двух типов: точечные и плоскостные. У точечного германиевого диода (а) помещен кристалл германия 6с электронной прово­димостью, в который острием входит контактный пружинящий вывод анода 4. Под контактным острием в результате специальной термиче­ской обработки создается область с дырочной проводимостью. В пло­скостном германиевом диоде (б) на пластину германия 6с элек­тронной проводимостью накладывается таблетка из индия, которая в процессе изготовления диода нагревается до 500°С и плавится так, что ее атомы диффундируют в германий, образуя область с дырочной про­водимостью.

         а) б)           в)

Как в точечном, так и в плоскостном диоде германий 6припоем 5укреплен на кристаллодержателе 7, к которому приварен вывод катода (нижний) 1. Вывод анода 4также припоем 5укрепляется в области с дырочной проводимостью и выводится наружу в верхней части диода. Металлический корпус 3сварен с кристаллодержателем 7и стеклянным изолятором.

Кремниевые диоды отличаются от германиевых не только матери­алом полупроводника, но и некоторыми преимуществами, а именно: более высокой предельной температурой, много меньшим обратным током, более высоким пробивным напряжением. Однако сопротивление кремниевого вентиля в прямом направлении значительно больше, чем германиевого.

Селеновый вентиль состоит из алюминиевого диска, с одной сто­роны покрытого слоем кристаллического селена, обладающего дыроч­ной проводимостью, который служит одним электродом. Другим элек­тродом является нанесенный на селен слой сплава кадмия и олова, при диффузии из которого атомов кадмия в селен, образуется слой, обладающий электронной проводимостью. Селеновые вентили имеют значительно меньшие обратные напряжения (до 60 В) и плотности тока (0,1-г-0,2 А/см²), чем германиевые и кремниевые, так что их габариты и масса значительно больше.

Однако характеристики селеновых вентилей более стабильны, что позволяет соединять их последовательно и параллельно для увеличе­ния обратных напряжений и прямых токов. Кроме того, селеновые вен­тили обладают свойством самовосстановления, которое сводится к сле­дующему: если через пробитую шайбу пропустить большой ток, то селен нагревается и плавится, закрывая место пробоя и восстанавли­вая вентильное свойство диода.

Меднозакисный вентиль состоит из медного диска со слоем закиси меди, к которому прилегает для получения хорошего контакта свин­цовый диск с латунным радиатором большого диаметра. Слой закиси меди образуется при термической обработке меди в атмосфере кисло­рода. Наружный слой закиси меди, полученный при избытке кисло­рода, обладает дырочной проводимостью, а слой закиси, полученной при недостатке кислорода, — электронной проводимостью. Между этими двумя слоями закиси меди возникает р-п -переход.

Меднозакисные вентили имеют низкие обратные напряжения (10 В) и плотности тока (0,1 А/см²) и в преобразовательных устройствах не используются. Их применение ограничено измерительными приборами в силу стабильности их характеристик.

Все диоды обладают малым обратным током. В германиевых диодах он измеряется в микроамперах, в кремниевых – в наноамперах. Диод можно проверить путем измерения с помощью омметра прямого и обратного сопротивлений. Германиевый диод имеет прямое сопротивление порядка 100 Ом, а обратное – более 100000 Ом. Производители указывают максимальный прямой ток, который может течь через диод не перегревая его, а также максимальное обратное напряжение, которое не приводит к пробою.

Существуют специальные диоды – стабилитроны, способные работать в режиме пробоя и служащие для стабилизации напряжения на участке цепи.

Обозначение стабилитрона в электрической схеме:

 Дисциплина          Электротехника с основами электроники

    Тема                            Полупроводниковые диоды

Закрепляющий материал