Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым (п/п) диодом называется прибор, который имеет два вывода и содержит один или несколько p–n переходов. Все п/п диоды можно разделить на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные диоды, предназначенные для выпрямления переменного напряжения, делятся на: НЧ, ВЧ, импульсные – по частоте и форме напряжения; плоскостные и точечные – по конструкции; сплавные, диффузионные, эпитаксиальные – по технологии изготовления. Рабочие частоты сплавных диодов – до 5 кГц, диффузионных – до 100 кГц, эпитаксиальных (с барьером Шоттки) – до 500 кГц, арсенидгаллиевых – до 10 МГц.

Вольт – амперная характеристика диода аналогична ВАХ p–n перехода (рис. 2.2 б) и определяется выражением

, (2.5)

где R – последовательное объемное сопротивление диода. При включении диода в цепь (рис. 2.3 а) положение его рабочей точки А(U_д, I_д) (рис. 2.3 б) определяется из закона Ома для полной цепи E = IR + U_д => U_д = E – IR, т.е. пересечением нагрузочной прямой BC ó U = E – IR с ВАХ диода.

К специальным диодам относятся приборы, в которых используются особые свойства p–n -переходов:

- управляемая напряжением п/п емкость – варикапы и варакторы;

- Зенеровский и лавинный пробой – стабилитроны;

- туннельный эффект – туннельные и обращенные диоды;

- фотоэффект – фотодиоды, светодиоды;

- многослойность – динисторы и тиристоры;

- контакт металла с п/п – диоды с барьером Шоттки, имеющие более низкое прямое падение напряжения (~ 0,3…0,4 В) и малое время рассасывания неосновных носителей t_p.

Условное и схематическое изображения некоторых типов диодов приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Тип (условное обозначение) диода	Назначение, технология изготовления	Схематическое изображение
Д247	Выпрямительный, сплавной
KД213	Выпрямительный, диффузионный
KД2998	Выпрямительный, эпитаксиальный с барьером Шоттки
KB117A	Варикап (КВС111, 120 – сдвоенный)
KC168A	Стабилитрон (односторонний и двухсторонний)
	Туннельный
ФД24К	Фотодиод (с открытым p–n – переходом)
	Светодиод (на PAs или GaAs)

Применение полупроводниковых диодов достаточно обширно: выпрямительные диоды (рис. 2.3) – в выпрямителях и детекторах; варикапы – в модуляторах, перестраиваемых резонансных контурах, генераторах с электронной перестройкой, параметрических усилителях и генераторах; стабилитроны – (при U_ст = 5…6 В и ТКН 0) – в стабилизаторах напряжения (рис. 2.4), для ограничения импульсов напряжения и тока, а также для защиты различных элементов схем от пробоя; туннельные диоды – в генераторах (рис. 2.5 а) при выполнении двух условий: рабочая точка выбирается на участке отрицательного сопротивления (рис. 2.5 б) и 1/ G > R_н (отрицательное сопротивление больше R_Н); обращенные (вырожденные туннельные) диоды – для выпрямления малых напряжений на сверхвысоких частотах (СВЧ); фотодиоды – в приемниках оптического излучения; светодиоды – в индикаторах, светодиодных матрицах и дисплеях; светодиоды с монохроматическим излучением – в инжекционных лазерах.