Виды полупроводниковых диодов

Диодом называется полупроводниковый элемент, имеющий один p-n- переход, а тиристоры - 3 и более p-n -перехода.

Диоды относятся к активным радиоэлементам. Они могут преобразовывать электрическую энергию. Диоды по своему назначению делятся: на выпрямительные, импульсные, детекторные, смесительные, сверхвысокочастотные, варикапы, туннельные, стабилитроны и стабисторы, динисторы, тиристоры, симисторы и т.д. 

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного напряжения в постоянное, то есть для выпрямления. Выпрямительные диоды характеризуются прямым и обратным напряжением, прямым и обратным током, рассеиваемой мощностью. Прямое падение напряжения открытого p-n -перехода (в направлении пропускания) у германиевых диодов примерно равно 0,25В, а у кремниевых - 0,7В. Это напряжение значительно снижено у выпрямительных диодов с барьером Шоттки (около 0,35В), которые кроме того очень хорошо работают на повышенных частотах. Поэтому их применяют для выпрямления напряжения в новых импульсных источниках питания.

Выпрямительные диоды выпускаются отдельно и в сборках, часто соединённых в мостовые схемы или схемы выпрямителей с умножением напряжения.

Стабилитроны – это кремниевые диоды, имеющие на обратной ветви вольт-амперной характеристики (в направлении непропускания) резкий перелом, то есть при значительном увеличении тока в обратном направлении напряжение U_обр изменяется незначительно. Стабилитрон в схему включается строго с соблюдением полярности, в противном случае как стабилитрон он работать не будет. В настоящее время выпускаются стабилитроны, у которых для повышения температурной стабильности в одном корпусе соединены два диода последовательно и навстречу друг другу. Такие стабилитроны включаются не соблюдая полярности, так как в любом случае один из двух идентичных стабилитронов будет включён в прямом направлении (для термостабилизации), а другой в обратном направлении (для стабилизации). Стабилитроны работают при напряжениях от 3,3 В до нескольких тысяч вольт. Для стабилизации малых напряжений от 0,7 до 2,7 В используются стабисторы. Стабисторы – это несколько последовательно соединённых диодов в одном корпусе. Стабисторы включаются в направлении пропускания, то есть работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики.

Тиристоры – это диоды, имеющие 3 и более p-n -перехода. Тиристоры имеющие два вывода: анод и катод, называются диодными тиристорами или динисторами. У них   U_прк изменить нельзя. Тиристоры, имеющие три вывода: анод, катод и управляющий электрод, называются триодными тиристорами или тринисторами. Наличие управляющего электрода позволяет изменять (снижать) U_прк. Включить тринистор можно, подавая на управляющий электрод напряжение – U_у,от, но выключить тринистор, изменяя это напряжение, нельзя. Закрытие тиристора происходит только при снижении напряжения на тиристоре до 0 В или снижении прямого тока менее I_закр. Падение напряжения на открытом тиристоре равно 1÷4 В.

Нашей промышленностью выпускаются также запираемые тиристоры и симметричные тиристоры – симисторы. Запираемые тринисторы можно выключить изменив полярность U_у на противоположную. Симисторы можно представить как два тиристора в одном корпусе, соединённые между собой встречно-параллельно, поэтому их используют для коммутации на переменном токе.

Среди перечисленных диодов следует выделить в отдельный класс силовые диоды и тиристоры. К этому классу относятся полупроводниковые приборы, имеющие I_пр более 10 А. Силовые диоды также называют вентилями.

Среди силовых полупроводниковых приборов выделяются лавинные силовые вентили и тиристоры. Они отличаются от обычных тем, что при превышении определённой величины U_обр происходит лавинный пробой и вентиль открывается. Это свойство используется в мощных  выпрямителях для предотвращения выхода из строя силовых диодов при скачках переменного напряжения. Обычный диод в этом случае выйдет из строя.

Силовые диоды и тиристоры применяют в мощных выпрямителях и преобразователях напряжения.

Остальные виды диодов.

Импульсные диоды отличаются тем, что t_вос – время перехода из открытого состояния в закрытое регламентируемое и его стараются сделать как можно меньше.

В детекторных диодах стараются сделать отношение r_пр / r_обр как можно меньше, от этого зависит коэффициент передачи детектора.

Сверхвысокочастотные диоды используются для детектирования и преобразования сигналов частот сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Известны три конструктивно-технологические разновидности детекторных и смесительных диодов: точечно-контактный (ТКД), с барьером Шоттки (ДБШ) и с p–n -переходом. Простейшую конструкцию имеют ТКД, обеспечивающие достаточно высокую чувствительность. ДБШ по сравнению с ТДК обладают более стабильными электрическими параметрами и повышенной устойчивостью к электрическим перегрузкам. Диоды с p–n -переходами также обеспечивают высокую однородность электрических параметров, но уступают обоим типам диодов по предельной рабочей частоте. Среди диодов СВЧ стоит отметить диод Ганна —полупроводниковый прибор без p–n -перехода, преобразующий энергию источника питания постоянного напряжения в энергию сверхвысокочастотных колебаний в результате возникновения в полупроводнике домена сильного поля.

Варикапы – это диоды в которых регламентируется ёмкость при определенной величине U_обр и закон её изменения при изменении U_обр.

Туннельные диоды (диоды Эсаки) имеют на вольт-амперной характеристике участок с отрицательным сопротивлением. Этот участок позволяет их использовать для усиления, генерации и преобразования сигналов.