Устройство, классификация и основные параметры полупроводниковых диодов

Полупроводниковые приборы Устройство, классификация и основные параметры полупроводниковых диодов

1) Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов

2) Конструкция полупроводниковых диодов

3) Вольт-амперная характеристика и основные параметры полупроводни- ковых диодов

1) Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов. Полупроводни- ковым диодом называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержа- щее обычно один p-n переход и имеющее два вывода(анод и катод).

Классификация диодов производится по следующим признакам:

1] По конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды.

2] По мощности: маломощные; средней мощности; мощные.

3] По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ.

4] По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны;

варикапы; светодиоды; тоннельные диоды и так далее.

Условное обозначение диодов подразделяется на два вида:

- маркировка диодов;

- условное графическое обозначение (УГО) – обозначение на принципиальных электрических схемах.

По старому ГОСТу все диоды обозначались буквой Д и цифрой, которая указывала на элек- трические параметры, находящиеся в справочнике.

Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений:

К С -156 А Г Д -507 Б

I II III IV

Рис. 26

I – показывает материал полупроводника:

Г (1) – германий; К (2) – кремний; А (3) – арсенид галлия.

II – тип полупроводникового диода:

Д – выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды;

А – диоды СВЧ;

C – стабилитроны; В – варикапы;

И – туннельные диоды; Ф – фотодиоды;

Л – светодиоды;

Ц – выпрямительные столбы и блоки.

III – три цифры – группа диодов по своим электрическим параметрам:

ì101 ¸ 399выпрямительные

ï

Д í 401 ¸ 499 ВЧдиоды

î

ï 501 ¸ 599импульсные

IV – модификация диодов в данной (третьей) группе.

2) Конструкция полупроводниковых диодов. Основой плоскостных и точечных диодов яв- ляется кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой транзи- стора. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержа- телем. Для плоскостного диода на базу накладывается материал акцепторной примеси и в вакуумной печи при высокой температуре (порядка 500 °С) происходит диффузия акцеп- торной примеси в базу диода, в результате чего образуется область p-типа проводимости и p-n переход большой плоскости (отсюда название).

Вывод от p-области называется анодом, а вывод от n-области – катодом (смотрите рисунок

28).

Большая плоскость p-n перехода плоскостных диодов позволяет им работать при больших прямых токах, но за счёт большой барьерной ёмкости они будут низкочастотными.

Точечные диоды.

К базе точечного диода подводят вольфрамовую проволоку, легированную атомами акцептор- ной примеси, и через неё пропускают импульсы тока силой до 1А. В точке разогрева атомы ак- цепторной примеси переходят в базу, образуя p-область (смотрите рисунок 30).

Получается p-n переход очень малой площади. За счёт этого точечные диоды будут высокоча- стотными, но могут работать лишь на малых прямых токах (десятки миллиампер). Микросплавные диоды.

Их получают путём сплавления микрокристаллов полупроводников p- и n- типа проводимо- сти. По своему характеру микросплавные диоды будут плоскостные, а по своим параметрам – точечные.

3) Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов.

Вольтамперная характеристика реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехо- да: сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носи- телей заряда.

· Прямое и обратное динамическое сопротивление диода:

Riпr = DUпr ;

DIпr.

Riпr = Uпr - U ' пr ;

Iпr - I ' пr

Rioбr = DUoбr ;

DIo бr.

Rioбr = Uoбr - U ' oбr .

Ioбr - I ' oбr

· Максимально допустимый прямой ток Iпр.max.

· Прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе Uпр.max.

· Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max = (⅔ ÷ ¾) ∙ Uэл.проб.

· Обратный ток при максимально допустимом обратном напряжении Iобр.max.

· Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратном

напряжениях:

RсT .пр = Unp. ;

Inp.

RсT .обр = Uoбr .

Ioбr .