Какой электронный прибор называется полупроводниковым диодом: Полупроводниковый диод: применение, принцип работы, типы — Мир Антенн

Содержание

Полупроводниковый диод .идеальный и реальный, Классификация параметры…

Привет, Вы узнаете про полупроводниковый диод, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое полупроводниковый диод, вах диодов, классификация диодов, уго диодов, вольтамперная характеристика диодов, параметры диодов, простейший выпрямитель, простейший стабилизатор, диод , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.

Полупроводниковым диод ом называют электропреобразовательный прибор, который, как правило, содержит один или несколько электрических переходов и два вывода для подключения к внешней цепи. Принцип работы большинства диодов основан на использовании различных физических явлений в электрических переходах. Наиболее часто в диодах применяют электроннодырочные переходы, контакты металл-полупроводник, анизотипные гетеропереходы.

Однако существуют диоды, структура которых не содержит выпрямляющих электрических переходов (например, диод Ганна) либо содержит несколько переходов (например, p-i-n-диод, динистор), а также диоды с более сложной структурой переходов (например, MДM- и MДП-диоды и др.).

полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор, в широком смысле — электронный прибор, изготовленный из полупроводникового материала, имеющий два электрических вывода (электрода). В более узком смысле — полупроводниковый прибор, во внутренней структуре которого сформирован один p-n-переход.

В отличие от других типов диодов, например, вакуумных, принцип действия полупроводниковых диодов основывается на различных физических явлениях переноса зарядов в твердотельном полупроводнике и взаимодействии их с электромагнитным полем в полупроводнике.

Полупроводниковыми диодами называются полупроводниковые приборы с одним p-n-переходом и двумя выводами.

Полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, работа которого заключается в преобразования одних электрических значений в другие, называют диодом. В конструкции данного изделия предусматривается два вывода для монтажа.
Сущесвуют также диодные сборки с множеством выводов.

Онлайн демонстрация и симуляция работы график ВАХ диода:

Открыть на весь экран график ВАХ диода

Идеальный полупроводниковый диод

Идеальный ПД имеет нулевой ток при обратном включении (плюс на катод, минус на анод), и на нем нулевое падение напряжения при прямом включении (плюс на анод, минус на катод). Он не имеет внутренних индуктивности и емкости. Переключение происходит мгновенно, то есть, как только полярность тока сменилась, изменяется проводимость — ток возникает, падение напряжения пропадает, или ток пропадает, падение напряжения возникает.

Идеальный полупроводниковый диод не рассеивает мощности, так как рассеиваемая мощность равна произведению тока на напряжение, а на идеальном диоде либо нулевой ток, либо нулевое напряжение.

Идеальный ПД никогда не нагревается, имеет нулевые размеры, не занимает место на плате. Он не шумит, не создает шумовых помех в проходящем токе. Идеальный ПД выдерживает любое напряжение и любой ток.

Если бы удалось создать идеальный ПД, то нужен был бы всего один тип диода — ПИПД (просто идеальный полупроводниковый диод). Его можно было бы применять во всех схемах. Но такой прибор пока не создан. Можно ли его создать — большой вопрос.

Реальные ПД обладают некоторым обратным током, напряжением насыщения (падением напряжения на диоде при определенном прямом токе через него), временем включения (временем, через которое возникает ток после приложения прямого напряжения) и выключения (временем, через которое ток прекратится, если раньше диод был включен в прямом направлении, проводил ток, а теперь включен в обратном), напряжением пробоя (обратным напряжением, при котором возникает проводимость диода, наступает пробой). У реальных диодов есть ограничения по среднему и импульсному токам, рассеиваемой мощности.

Реальные диоды обладают емкостью и индуктивность

классификация диодов .

Классификация диодов

Типы диодов по назначению

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
Параметрические
Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
Умножительные
Настроечные
Генераторные

Типы диодов по частотному диапазону

Низкочастотные
Высокочастотные
СВЧ

Типы диодов по размеру перехода

Плоскостные
Точечные
Микросплавные

Типы диодов по принципу работы и конструкции

Диоды Шоттки
СВЧ-диоды
Стабилитроны

Стабисторы
Варикапы
Светодиоды
Фотодиоды
Pin диод
Лавинный диод
Лавинно-пролетный диод
Диод Ганна
Туннельные диоды
Обращенные диоды

Другие типы

Селеновый выпрямитель (вентиль)
Медно-закисный выпрямитель (вентиль, купрокс)
алмазный диод- применяется в высокотемпературных средах (бурение, иследование других планети т. д.)

По мощности

В зависимости от конструктивных особенностей, разные диоды способны рассеивать в пространство различную

мощность, которая ограничивается тепловым разрушением материала проводимости или p-n перехода. Таким образом, диоды делят на:

Маломощные;
Средней мощности;
Большой мощности (силовые).

По исполнению корпуса

Один и тот же вид диода может изготавливаться в различных корпусах. Для портативных устройств лучшим вариантом является диоды в форм-факторе SMD. Проволочные выводы в них заменены контактными площадками. Это обеспечивает им минимальные габаритные размеры, а также позволяет отказаться от монтажа в отверстия платы печатной платы и перейти на поверхностный. Сейчас поверхностным монтажом собирается более 95% портативных устройств. Его просто автоматизировать, а пайка ведется с помощью инфракрасной печи или ручного паяльного фена.

Рисунок 3.1 – Упрощенная структура и условное графическое обозначение полупроводникового диода.

Рисунок 3.1 – Устройство плоскостного диода.

Рисунок 3.1 – Устройство точечного диода.

Под понятием полупроводникового диода собрано множество приборов с различным назначением. Приборы с одним p—n-переходом;

выпрямительный диод — достаточно мощный, позволяющий получать из переменного тока постоянный для питания нагрузки;
импульсный диод;
лавинно-пролетный диод;

туннельный диод — диод с участком, обладающим отрицательным дифференциальным сопротивлением;
стабилитрон — диод, работающий на напряжении электрического пробоя в обратном направлении;
варикап — диод с управляемой напряжением емкостью ЭДП в обратном включении;
диод с накоплением заряда — импульсный диод с малым временем восстановления обратного сопротивления, выполненный методом диффузии примесей.

Приборы с иными разновидностями полупроводниковых структур:

диод Ганна — полупроводниковый прибор без p—n-перехода, использующий эффект доменной неустойчивости;
диод шоттки — прибор со структурой металл — полупроводник, с уменьшенным падением напряжения в прямом направлении;

Фотоэлектрические приборы со структурой типа p—i—n:

фотодиод — диод, преобразующий свет в разность потенциалов;
светодиод — диод, излучающий свет.

Также, помимо прочего, к диодам относят:

динистор, неуправляемый тиристор , имеющий слоистую p—n—p—n-структуру;

Плоскостные диоды обладают с высокими емкостными характеристиками . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . С увеличением частоты емкостное сопротивление понижается, что приводит к нарастанию его обратного тока. На больших частотах вследствие того в диоде есть емкость, величина его обратного тока может достичь значения прямого тока, и этот диод, таким образом, утратит свое основное свойство односторонней электропроводности. Для сохранения своих функциональных качеств необходимо снизить емкость диода. Это достигается с помощью всевозможных технологических и конструктивных методов, направленных на сокращения площади p-n-перехода.

В диодах, используемых в схемах, работающих с высокочастотным током, применяют изделия с точечными и микросплавными p-n-переходами. Нужный точечный p-n-переход, получается в месте контакта заостренного окончания специальной металлической иглы с полупроводником.

При этом применяют способ электроформования, заключающемся в том, что через соединение проволоки и кристалла полупроводники протекают импульсы электрического тока, формирующие в месте их контакта p-n-переход. Микросплавными называются такие диоды, у которых p-n-переход создается при электроформовании контакта между пластинкой полупроводника и металлическим предметом с плоским торцом.

Выпрямительные диоды.

SMD форм-фактор не подходит для сильноточных диодов. Поэтому там изготавливают диоды в классическом корпусе с двумя выводами. При токах на диоде свыше 10 ампер необходимо уже обеспечивать принудительное охлаждение диода. Для этого они снабжаются болтом и гайкой для крепления к теплоотводящему радиатору. Сейчас серийно выпускаются выпрямительные диоды с максимально допустимым током до 2500 А и напряжением 2000 вольт. Такие модели изготавливаются в дисковом корпусе диаметром около 70 мм. Оба торца являются токоведущими выводами и теплоотводящими поверхностями. Выпрямительные диоды часто делаются в виде сборок по четыре (диодный мост).

Универсальные диоды.

Универсальные импульсные диоды применяются в большом количестве при изготовлении бытовых электронных устройств. Там с помощью них реализуют логические операции, выпрямляют токи небольшой величины. Объемы их выпуска наиболее велики. Цена на них при оптовой покупке составляет несколько центов и менее.

Стабилитроны и варикапы.

Стабилитроны являются простым сенсором, реагирующим на изменение напряжения. Именно такую функцию они выполняют в стабилизаторах напряжения. При помощи организации специальной схемы, маломощным стабилитроном можно стабилизировать значительные токи.

Варикапы являются неотъемлемым компонентом современных радиочастотных схем. Именно с помощью них осуществляется модуляция и перестройка частоты. Важнейшая характеристика варикапа — перекрываемая емкость и добротность. От этого зависит, на какой рабочей частоте может работать варикап. Для СВЧ схем требуются очень высокие значения добротности.

Основные характеристики и параметры диодов

Вольт-амперная характеристика
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
Максимально допустимое импульсное обратное напряжение
Максимально допустимый постоянный прямой ток

Максимально допустимый импульсный прямой ток
Номинальный постоянный прямой ток
Прямое постоянное напряжение на диоде при номинальном токе (т. н. «падение напряжения»)
Постоянный обратный ток, указывается при максимально допустимом обратном напряжении
Диапазон рабочих частот
Ёмкость
Пробивное напряжение (для защитных диодов и стабилитронов)
Тепловое сопротивление корпуса при различных вариантах монтажа
Максимально допустимая мощность рассеивания

система параметров приводятся в справочниках.

Эта система позволяет правильно выбрать диод для применения в конкретных условиях.
Iпр – прямой ток, проходящий в прямом направлении,
Uпр – прямое напряжение,
Iпр max – максимально доступный прямой ток,
Uобр max – максимально доступное обратное напряжение,
Iобр – обратный ток диода,
Uобр – обратное напряжение диода – (постоянное напряжение, приложенное к диоду в обратном направлении).

Вольт-амперная характеристика
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
Максимально допустимое импульсное обратное напряжение
Максимально допустимый постоянный прямой ток
Максимально допустимый импульсный прямой ток
Номинальный постоянный прямой ток
Прямое постоянное напряжение на диоде при номинальном токе (т. н. «падение напряжения»)
Постоянный обратный ток, указывается при максимально допустимом обратном напряжении
Диапазон рабочих частот
Ёмкость
Пробивное напряжение (для защитных диодов и стабилитронов)
Тепловое сопротивление корпуса при различных вариантах монтажа
Максимально допустимая мощность рассеивания

Пример: КД204А Iпр = 2 А, Uобрmax = 400 В,
Uпр = 1. 4 В, Iобр = 150 мкА
Диоды, как нелинейные элементы, характеризуются
статическим Rc = U/I
дифференциальным (динамическим) Rдиф = ∆U/∆I

Условное графическое изображение (УГО)диодов на схемах

Общее обозначение диода

Так обозначают на схемах выпрямительные, высокочастотные, импульсные диоды.

Обозначение стабилитронов

Обозначение двухстроннего стабилитрона

Двухсторонний стабилитрон чаще называют двуханодным. Главная прелесть состоит в том, что его можно включать независимо от полярности. Причем стабилитроны одной и той же марки могут быть как двухсторонними, так и односторонними, например, КС162, КС168, КС133 и др. бывают в железных корпусах (или в стекле) и они односторонние, а бывают в пластмассe обычно красного цвета — двуханодные.

Oбозначение варикапа

Обозначение варикапной матрицы

Обозначение туннельного диода

Oбозначение обращенного туннельного диода

Oбозначение диода с барьером Шотки (диод Шотки)

Oбозначение светодиода

Oбозначение фотодиода

Плоскостные

В зависимости от разработки диода его обозначение может включать дополнительные символы . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В любом случае вершина треугольника, примыкающая к осевой линии диода, указывает на направление протекания тока. В той части обозначения, где располагается треугольник , находится p-область, которую еще называют анодом или эмиттером, а со стороны, где к треугольнику примыкает отрезок , находится n-область, которую соответственно называют катодом, или базой.

Выпрямительные Стабилитрон Туннельные Варикапы Светодиоды Фотодиоды

Условные графические обозначения элементов, компонентов и устройств волоконно-оптических систем передачи с применением диодов

обозначение лазерных диодов

Система маркировки диодов

1 – исходный материал:
германий — буква Г или цифра 1 ;
кремний — буква К или цифра 2 ;
галлий — буква А или цифра 3 ;
индий — буква И или цифра 4
2 – тип прибора:
А — СВЧ диоды
В — варикап ы
Д — выпрямительные и импульсные
И — туннельные диоды
Л — излучающие диоды (светодиоды)
Н — диодные тиристоры ( динисторы )
С — стабилитрон ы
Ц — выпрямительные столбы и блоки
3 – цифры обозначают некоторые основные параметры диода (мощность) (для стабилитронов четвертый элементы характеризуют напряжение стабилизации),
4 – буквы и /или цифры, обозначающие порядковый номер разработки
5 — буква, определяющая классификацию по параметрам.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) диодов

Полупроводниковые диоды, назначение которых заключается в преобразовании переменного тока в постоянный ток, называются выпрямительными. Выпрямление переменного тока с использованием полупроводникового диода построено на основе его односторонней электропроводности, которая заключается в том, что диод создает очень малое сопротивление току, текущему в прямом направлении, и достаточно большое сопротивление обратному току.

Для того чтобы выпрямить ток большой силы не опасаясь теплового пробоя, конструкция диодов должна предусматривать значительную площадь p-n-перехода. В связи, с чем в выпрямительных полупроводниковых диодах задействуют специальные p-n-переходы соответствующие последнему слову науки и техники.

Технология создания p-n-перехода получается, за счет ввода в полупроводник p-или n-типа примеси, которая создает в нем область с противоположным значением электропроводности. Примеси можно добавлять методом сплавления или диффузии.

Диоды, получаемые методом сплавления, называют «сплавными», а изготавливаемые методом диффузии «диффузионными».

График стабилитрона

Вольтамперная характеристика (ВАХ) реального диода

Для технических целей используют ВАХ в линейных координатах.
При больших напряжениях обратного смещения в диоде может развиться пробой – резкое увеличение обратного тока при незначительном изменении напряжения. При лавинном пробое электроны в электрическом поле p-n перехода приобретают энергию, достаточную для ионизации собственных атомов полупроводника. Это приводит к лавинному размножению носителей заряда, резкому увеличению их локальной концентрации и соответственно тока. После развития лавинного пробоя диод не теряет свою работоспособность. Этот вид пробоя используется в полупроводниковых стабилитронах, о свойствах которых будет сказано далее.
Тепловой пробой развивается в результате локального разогрева области p-n перехода, и как следствия, увеличения концентрации носителей заряда. Тепловой пробой является необратимым, после которого диод теряет свои свойства и работоспособность.

Вольтамперная характеристика идеального диода

Стабилитронами стабилизируют уровень напряжения примерно от 3,5 Ви выше. Для стабилизации постоянного напряжения до 1 вольта применяют стабисторы. У стабисторов работает не обратная, а прямая часть вольтамперной характеристики. Поэтому их подсоединяют не в обратном, как делают со стабилитронами, а в прямом направлении. Электронные компоненты, такие как стабисторы и стабилитроны, как правило, изготовляются, из кремния.

Вольтамперная характеристика стабистора

Принцип действия универсального диода

Вольт-амперная характеристика диода описывается уравнением Шокли:

где

— ток через диод,
— напряжение между выводами,
— темновой ток насыщения,
— коэффициент идеальности,
— термическое напряжение (около 25 мВ при 300 К),
— абсолютная температура p—n-перехода,
Кл — элементарный заряд,
Дж/К — постоянная Больцмана.

Темновой ток насыщения — ток утечки диода, определяемый его конструкцией, является масштабным коэффициентом. Коэффициент идеальности — также конструктивная характеристика диода. Для идеального диода равен 1, для реальных диодов колеблется от 1 до 2 в зависимости от различных параметров (резкость перехода, степень легирования и пр.)

простейший выпрямитель

Простейший выпрямитель

В ходе положительного полупериода входного напряжения U1 диод Vработает в прямом направлении, его сопротивление маленькое и на нагрузке RH напряжение U2практически равно входящему напряжению.

График напряжения на входе и выходе простейшего однополупериодного выпрямителя

При отрицательном полупериоде данного входного напряжения диод включен в направлении обратно, где его сопротивление формируется значительно больше, чем сопротивление на нагрузке, и почти все входящее напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке приближается к нулю В такой схеме для получения выпрямленного напряжения используется всего лишь один полупериод входящего напряжения, поэтому такой тип выпрямителей называется однополупериодным.

Простеший сабилизатор

Полупроводниковые диоды, которые используются для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, называют стабилитронами. В стабилитронах задействован участок обратной участка вольтамперной характеристики в поле электрического пробоя.

Схема простейшего стабилизатора напряжения

В данном случае при изменении тока, проходящего через стабилитрон, от Iст. мин. до Iст. макс. напряжение на нем практически не изменяется. Если нагрузка RH включена параллельно стабилитрону, уровень напряжения на ней также будет оставаться неизменным в указанных пределах изменения тока, проходящего через стабилитрон.

Интересные факты о диодах

В первые десятилетия развития полупроводниковой технологии точность изготовления диодов была настолько низкой, что приходилось делать «разбраковку» уже изготовленных приборов. Так, диод Д220 мог, в зависимости от фактически получившихся параметров, маркироваться и как переключательный (Д220А, Б), и как стабистор (Д220С) Радиолюбители широко использовали его в качестве варикапа.
Диоды могут использоваться как датчики температуры.
Диоды в прозрачном стеклянном корпусе (в том числе и современные SMD-варианты) могут обладать паразитной чувствительностью к свету (то есть радиоэлектронное устройство работает по-разному в корпусе и без корпуса, на свету). Существуют радиолюбительские схемы, в которых обычные диоды используются в качестве фотодиода и даже в качестве солнечной батаре

См. также:

диодные схемы ,
Стабилитроны
Импульсные диоды
Диоды Шоттки
Варикапы (Варикап)
высокотемпературная электроника , алмазная электроника , алмазный диод ,
Туннельные диоды
Обращенные диоды
Полупроводниковые лазеры
Полупроводниковые микросхемы
Лазерные диоды
Выпрямительные диоды
Обращенный диод
pin-диод
Высокочастотные диоды
Сверхвысокочастотные диоды
Светодиоды
Фотодиоды
Лямбда-диод
Кристаллический детектор
Диодный мост
p-n-переход

В общем, мой друг ты одолел чтение этой статьи об полупроводниковый диод. Работы в переди у тебя будет много. Смело пишикоментарии, развивайся и счастье окажется в ваших руках. Надеюсь, что теперь ты понял что такое полупроводниковый диод, вах диодов, классификация диодов, уго диодов, вольтамперная характеристика диодов, параметры диодов, простейший выпрямитель, простейший стабилизатор, диод и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

2 Полупроводниковые приборы

Современные электронные схемы содержат в качестве нелинейных элементов большое количество функциональных компонентов, основанных на использовании свойств полупроводниковых материалов.

Рассматриваемые электронные приборы представлены на рис. 2.1.

Рисунок 2. 1 Классификация электронных полупроводниковых приборов

Полупроводниковым диодом называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом, имеющим два вывода.

Структура полупроводникового диода с электронно-дырочным переходом и его условное графическое обозначение приведены на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 Схема структуры полупроводникового диода (а) и его графическое обозначение (б)

Основные характеристики полупроводникового диода представляются его вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Вольт-амперная характеристика – это зависимость тока i, протекающего через диод, от напряжения u, приложенного к диоду. Вольт-амперной характеристикой называют и график этой зависимости (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 Вольт-амперная характеристика и основные параметры полупроводникового диода

Диоды обычно характеризуются следующими параметрами (рис. 2.3):

Обратный ток при некоторой величине обратного напряжения I_обр, мкА.
Падение напряжения на диоде при некотором значении прямого тока через диод U_пр, В.
Емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины С, пФ.
Диапазон частот, в котором возможна работа без снижения выпрямленного тока f_гр, кГц.
Рабочий диапазон температур (германиевые диоды работают в диапазоне – 60…+70°С, кремниевые – в диапазоне – 60…+150°С, что объясняется малыми обратными токами кремниевых диодов).

Техническими условиями задаются обычно максимальные (или минимальные) значения параметров для диодов каждого типа. Так, например, задается максимально возможное значение обратного тока, прямого падения напряжения и емкости диода. Диапазон частот задается минимальным значением граничной частоты f_гр. Это значит, что параметры всех диодов не превышает (а в случае частоты – не ниже) заданного техническими условиями значения. Общий вид диодов показан на рис 2.4.

Рисунок 2.4 Конструкция диодов малой мощности (а) и средней мощности (б)

Стабилитрон. Это полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя. Условное графическое обозначение стабилитрона представлено на рис. 2.5,а.

Рисунок 2.5 Графическое изображение полупроводниковых диодов:

а) стабилитрон; б) диод Шоттки; в) варикап; г) туннельный диод; д) обращенный диод

В указанном режиме при значительном изменении тока стабилитрона напряжение изменяется незначительно, т. е. стабилитрон стабилизирует напряжение. Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона Д814Д представлена на рис. 2.6.

Рисунок 2.6 Вольт-амперная характеристика кремниевого стабилитрона Д814Д

В стабилитронах может иметь место и туннельный, и лавинный, и смешанный пробой в зависимости от удельного сопротивления базы.

В стабилитронах с низкоомной базой (низковольтных, до 5,7 В) имеет место туннельный пробой, а в стабилитронах с высокоомной базой (высоковольтных) – лавинный пробой.

Основными является следующие параметры стабилитрона:

Напряжение стабилизации (при заданном токе в режиме пробоя), U_ст, В.
Минимально допустимый ток стабилизации I_ст.мин, А.
Максимально допустимый ток стабилизации I_{ст.макс}, А.
Дифференциальное сопротивление стабилитрона (на участке пробоя), r_ст, ;
Температурный коэффициент напряжения стабилизации, (ТКН).

Величины U_ст, I_ст.мин и I_{ст.макс} принято указывать как положительные. Для примера применения стабилитрона обратимся к схеме так называемого параметрического стабилизатора напряжения (рис. 2.7.). Легко заметить, что если напряжение u_вх настолько велико, что стабилитрон находится в режиме пробоя, то изменения этого напряжения практически не вызывают изменения напряжения u_вых (при изменении напряжения u_вх изменяется только ток i, а также напряжение ).

Рисунок 2.7 Схема параметрического стабилизатора напряжения

Стабилитрон является быстродействующим прибором и хорошо работает в импульсных схемах.

Стабистор. Это полупроводниковый диод, напряжение на котором при прямом включении (около 0,7 В) мало зависит от тока (прямая ветвь на соответствующем участке почти вертикальная). Стабистор предназначен для стабилизации малых напряжений.

Диод Шоттки. В диоде Шоттки используется не p—n-переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Условное графическое обозначение диода Шоттки представлено на рис. 2.5, б.

В обычных условиях прямой ток, образованный электронами зоны проводимости, переходящими из полупроводника в металл, имеет очень малую величину. Это является следствием недостатка электронов, энергия которых позволила бы им преодолеть данный барьер.

Для увеличения прямого тока необходимо «разогреть» электроны в полупроводнике, поднять их энергию. Такой разогрев может быть осуществлен с помощью электрического поля.

Если подключить источник внешнего напряжения плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику n-типа, то потенциальный барьер понизится и через переход начнет протекать прямой ток. При противоположном подключении потенциальный барьер увеличивается и ток оказывается весьма малым.

Диоды Шоттки – очень быстродействующие приборы, они могут работать на частотах до десятков гигагерц (1 ГГц=1·10⁹Гц). У диода Шоттки может быть малый обратный ток и малое прямое напряжение (при малых прямых токах) – около 0,5 В, что меньше, чем у кремниевых приборов. Максимально допустимый прямой ток может составлять десятки и сотни ампер, а максимально допустимое напряжение – сотни вольт.

Варикап. Это полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве конденсатора, емкость которого управляется напряжением. Условное графическое обозначение варикапа представлено на рис. 2,5, в.

На варикап подают обратное напряжение. Барьерная емкость варикапа уменьшается при увеличении (по модулю) обратного напряжения. Характер изменения емкости у варикапа такой же, как и у обычного диода.

Туннельный диод. Это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Условное графическое обозначение диода представлено на рис. 2.5,г.

Для примера изобразим (рис. 2.8) прямую ветвь вольт-амперной характеристики германиевого туннельного усилительного диода 1И104А (I_{пр.макс}=20 мА – постоянный прямой ток, U_{обр.макс}=20 мВ), предназначенного для усиления в диапазоне волн 2…10 см (это соответствует частоте более 1 ГГц).

Рисунок 2.8 Вольт-амперная характеристика германиевого туннельного диода

Общая емкость диода в точке минимума характеристики составляет 0,8…1,9 пФ. Полезно отметить, что проверка диода тестером не допускается. Туннельные диоды могут работать на очень высоких частотах – более 1 ГГц.

Наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обеспечивает возможность использования туннельных диодов в качестве усилительного элемента и в качестве основного элемента генераторов.

В настоящее время туннельные диоды используются именно в этом качестве в области сверхвысоких частот.

Обращенный диод. Это полупроводниковый диод, физические явления в котором подобны физическим явлениям в туннельном диоде, поэтому зачастую обращенный диод рассматривают как вариант туннельного диода. При этом участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обращенного диода отсутствует или очень слабо выражен.

Обратная ветвь вольт-амперной характеристики обращенного диода (отличающаяся очень малым падением напряжения) используется в качестве прямой ветви «обычного диода», а прямая ветвь – в качестве обратной ветви. Отсюда и название – обращенный диод.

Условное графическое обозначение обращенного диода представлено на рис. 2.5,д.

Рассмотрим для примера вольт-амперные характеристики германиевого обращенного диода 1И104А (рис. 2.9), предназначенного, кроме прочего, для работы в импульсных устройствах (постоянный прямой ток – не более 0,3 мА, постоянный обратный ток – не более 4 мА (при ), общая емкость в точке минимума вольт-амперной характеристики 1,2…1,5пФ).

Как видно из графика (рис. 2.9), обе ветви вольт-амперной характеристики практически симметричны (в зеркальном отражении) относительно начала координат. Участок отрицательного дифференциального сопротивления размещен на участке положительного напряжения между 0,1 и 0,3 В. При этом амплитуда тока на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением не превышает 0,05 мА.

Рисунок 2.9 Вольт-амперная характеристика обращенного диода

Классификация и система обозначений. Классификация современных полупроводниковых диодов (ПД) по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отражение в системе условных обозначений диодов в соответствии с ГОСТ 20859. 1-89.

Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, третий (цифра) – основные функциональные возможности прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по параметрам) приборов, изготовленных по единой технологии.

Для обозначения исходного полупроводникового материала используются следующие символы:

Г, или 1 – германий или его соединения;

К, или 2 – кремний или его соединения;

А, или 3 – соединения галлия;

И, или 4 – соединения индия.

Для обозначения подклассов диодов используется одна из следующих букв:

Д – диоды выпрямительные и импульсные;

Ц – выпрямительные столбы и блоки;

В – варикапы;

И – туннельные диоды;

А – сверхвысокочастотные диоды;

С – стабилитроны;

Г – генераторы шума;

Л – излучающие оптоэлектронные приборы;

О – оптопары.

Для обозначения наиболее характерных эксплуатационных признаков приборов (их функциональных возможностей) используются следующие цифры.

Диоды (подкласс Д):

Выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А.
Выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока более 0,3 А, но не свыше 10 А.
Импульсные диоды с временем восстановления обратного сопротивления более 500 нс.
Импульсные диоды с временем восстановления более 150 нс, но не свыше 500 нс;
Импульсные диоды с временем восстановления 30…150 нс;
Импульсные диоды с временем восстановления 5…30 нс;
Импульсные диоды с временем восстановления 1…5 нс;
Импульсные диоды с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1 нс.

Выпрямительные столбы и блоки (подкласс Ц):

Столбы с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А.
Столбы с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10 А.
Блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3 А;
Блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10 А.

Варикапы (подкласс В):

1 – подстроечные варикапы;

2 – умножительные варикапы;

Туннельные диоды (подкласс И):

1 – усилительные туннельные диоды;

2 – генераторные туннельные диоды;

3 – переключательные туннельные диоды;

4 – обращенные диоды.

Сверхвысокочастотные диоды (подкласс А):

1 – смесительные диоды;

2 – детекторные диоды;

3 – усилительные диоды;

4 – параметрические диоды;

5 – переключательные и ограничительные диоды;

6 – умножительные и надстроечные диоды;

7 – генераторные диоды;

8 – импульсные диоды.

Стабилитроны (подкласс С):

1 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным

напряжением стабилизации менее 10 В;

2 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным

напряжением стабилизации 10…100 В;

3 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным

напряжением стабилизации более 100 В;

4 – стабилитроны мощностью не более 0,3…5 Вт с номинальным

напряжением стабилизации менее 10 В;

5 — стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным

напряжением стабилизации 10…100 В;

6 — стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным

напряжением стабилизации более 100 В;

7 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным

напряжением стабилизации менее 10 В;

8 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным

напряжением стабилизации 10…100 В;

9 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным

напряжением стабилизации более 100 В.

Генераторы шума (подкласс Г):

1 – низкочастотные генераторы шума;

2 – высокочастотные генераторы шума.

Что такое диод? — Определение из WhatIs.com

По

Участник TechTarget

Диод — это специализированный электронный компонент с двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Большинство диодов изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен. Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, вакуумированной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении. Диоды могут использоваться в качестве выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов, демодуляторов сигналов и генераторов.

Основным свойством диода является его склонность проводить электрический ток только в одном направлении. Когда катод заряжается отрицательно по отношению к аноду при напряжении больше определенного минимума, называемого прямым прорывом , через диод протекает ток. Если катод положителен по отношению к аноду, находится под тем же напряжением, что и анод, или имеет отрицательное значение, меньшее, чем прямое напряжение пробоя, то диод не проводит ток. Это упрощенный взгляд, но он верен для диодов, работающих как выпрямители, переключатели и ограничители. Прямое напряжение пробоя составляет примерно шесть десятых вольта (0,6 В) для кремниевых устройств, 0,3 В для германиевых устройств и 1 В для селеновых устройств.

Несмотря на приведенное выше общее правило, если напряжение на катоде достаточно положительное по отношению к напряжению на аноде, диод будет проводить ток. Напряжение, необходимое для возникновения этого явления, известное как лавинное напряжение , сильно различается в зависимости от природы полупроводникового материала, из которого изготовлено устройство. Лавинное напряжение может варьироваться от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Когда аналоговый сигнал проходит через диод, работающий в точке прямого пробоя или вблизи нее, форма волны сигнала искажается. это нелинейность позволяет осуществлять модуляцию, демодуляцию и микширование сигналов. Кроме того, генерируются сигналы с гармониками или целыми кратными входной частоты. Некоторые диоды также имеют характеристику, которую неточно называют отрицательным сопротивлением . Диоды этого типа при подаче напряжения соответствующего уровня и полярности генерируют аналоговые сигналы на микроволновых радиочастотах.

Полупроводниковые диоды
могут быть спроектированы для выработки постоянного тока (DC) при воздействии на них видимого света, инфракрасного (ИК) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Эти диоды известны как фотогальванические элементы и являются основой солнечных электроэнергетических систем и фотодатчиков. Еще одна форма диода, обычно используемая в электронном и компьютерном оборудовании, излучает видимый свет или инфракрасную энергию, когда через него проходит ток. Таким устройством является всем знакомый светоизлучающий диод (LED).
Последнее обновление: июнь 2015 г.
Продолжить чтение О диоде
Введение в диоды и выпрямители
См. руководство по диодам
См. все наши определения электроники
прием данных
Прием данных — это процесс получения и импорта данных для немедленного использования или хранения в базе данных.
ПоискСеть
беспроводная ячеистая сеть (WMN)
Беспроводная ячеистая сеть (WMN) — это ячеистая сеть, созданная путем соединения узлов беспроводной точки доступа (WAP), установленных в …
Wi-Fi 7
Wi-Fi 7 — это ожидаемый стандарт 802.11be, разрабатываемый IEEE.
сетевая безопасность
Сетевая безопасность включает в себя все шаги, предпринятые для защиты целостности компьютерной сети и данных в ней.
ПоискБезопасность
Что такое модель безопасности с нулевым доверием?
Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …
RAT (троянец удаленного доступа)
RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …
атака на цепочку поставок
Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …
ПоискCIO
Пользовательский опыт
Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который обеспечит позитивное и . ..
соблюдение конфиденциальности
Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …
контингент рабочей силы
Временная рабочая сила — это трудовой резерв, члены которого нанимаются организацией по требованию.
SearchHRSoftware
Поиск талантов
Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …
удержание сотрудников
Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …
гибридная рабочая модель
Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании. ..
SearchCustomerExperience
CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика
Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и представляют…
разговорный маркетинг
Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.
цифровой маркетинг
Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.
Что такое диод? — Определение, работа, типы, применение
Полупроводники имеют удельное сопротивление между проводниками и изоляторами. существует также влияние температуры на проводимость полупроводника, когда к нему добавляется подходящая металлическая примесь. Проводящие свойства полупроводника меняются. Полупроводники бывают двух типов: собственные полупроводники и внешние полупроводники.
Самая внешняя валентная оболочка атома содержит слабо связанный электрон. когда валентные электроны таких двух типов атомов расположены близко друг к другу, тогда валентные электроны обоих этих атомов объединяются, образуя « электронных пар ». Этот тип связи является ковалентной связью, потому что они слабы по своей природе.
Некоторые электроны имеют тенденцию смещаться со своего места и разрывать ковалентные связи из-за тепловой энергии, подводимой к кристаллу. Эти разорванные ковалентные связи создают свободное пространство из-за свободного электрона, который беспорядочно блуждает. это свободное пространство, созданное удалением электронов, называется отверстие .
Что такое диод?
Диод состоит из двух слов, т. е. «Di» означает два, а «Ode» означает электроды, что означает, что устройство или компонент имеет два электрода. (то есть катод и анод). Диод представляет собой электронное устройство с двухполюсным однонаправленным источником питания. Полупроводниковый диод — это первый диод, который появляется в полупроводниковых электронных устройствах, после чего появилось много новых инноваций. но чаще всего используется полупроводниковый диод.
Диод имеет две клеммы с низким сопротивлением протеканию тока в одном направлении, низкое сопротивление с одной стороны и высокое сопротивление с другой, что ограничивает протекание тока в одном направлении. Полупроводниковые диоды представляют собой двухвыводные устройства, состоящие из p-n перехода и металлических контактов на двух концах.
Материалы, которые используются для изготовления диода: германий, кремний, арсенид германия и т. д.
P-n переход известен как полупроводниковый диод. поскольку он проводит только в одном направлении, поэтому его используют с целью ректификации. Так как он сделан из кристаллоподобного кремния или германия. Он также известен как кристаллический диод. символ диода:
Конструкция диода
Мы знаем, что существует два типа полупроводниковых материалов: внутренние и внешние полупроводники. В собственных полупроводниках число электронов и концентрация дырок равны при комнатной температуре. Во внешнем полупроводнике к полупроводнику добавляют примеси, чтобы увеличить количество электронов или количество дырок. Эти примеси бывают пятивалентными (мышьяк, сурьма, фосфор) или трехвалентными (бор, индий, алюминий).
Полупроводниковый диод имеет два слоя. один слой — полупроводник p-типа, а другой — полупроводник n-типа.
Если мы добавим трехвалентные примеси в полупроводник (кремний и германий), то появится большее количество дырок и это положительный заряд. поэтому этот тип слоя известен как слой р-типа.
Если добавить пятивалентные примеси в полупроводники (кремний или германий), то из-за избытка электронов возникает отрицательный заряд. поэтому этот тип слоя известен как слой n-типа.
Работа диода
В области N-типа основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда являются дырки. Принимая во внимание, что в области P-типа большинство носителей заряда являются дырками, а носителями отрицательного заряда являются электроны. Из-за разницы концентраций диффузия происходит в основных носителях заряда, и они рекомбинируют с противоположным зарядом. Он образует положительный или отрицательный ион. они собираются возле перекрестка. и этот регион известен как область истощения .
Когда анод или диод p-типа подключен к отрицательной клемме, а n-тип или катод подключен к положительной клемме батареи, этот тип диода подключается в с обратным смещением.
когда анод или клемма p-типа подключены к положительной клемме, а n-тип или катод подключены к отрицательной клемме батареи, этот тип диода подключается к прямому смещению.
Прямое смещение
Прямое смещение
При смещении полупроводник подключен к внешнему источнику. когда полупроводник p-типа подключен к положительной клемме источника или батареи, а отрицательная клемма к n-типу, то этот тип соединения называется прямым смещением. При прямом смещении направление встроенного электрического поля вблизи перехода и приложенного электрического поля противоположны по направлению. это означает, что результирующее электрическое поле имеет меньшую величину, чем встроенное электрическое поле. из-за этого меньше удельное сопротивление и, следовательно, область истощения тоньше. В кремнии при напряжении 0,6 В сопротивление области обеднения становится совершенно пренебрежимо малым.
Обратное смещение
Обратное смещение
При обратном смещении n-тип подключается к положительной клемме, а p-тип подключается к отрицательной клемме батареи. В этом случае приложенное электрическое поле и встроенное электрическое поле имеют одинаковое направление, и результирующая электрического поля имеет более высокую величину, чем встроенное электрическое поле, создавая более активное сопротивление, поэтому обедненная область толще. если приложенное напряжение становится больше, то область обеднения становится более резистивной и толстой.
Несмещенный диод
Когда к полупроводникам не подключен внешний источник, называется несмещенным диодом. электрическое поле создается поперек обедненного слоя между материалом p-типа и n-типа. это происходит из-за несбалансированного нет. электронов и дырок из-за легирования. При комнатной температуре для кремниевого диода барьерный потенциал составляет 0,7 В.
Типы полупроводниковых диодов
Существуют различные типы полупроводниковых диодов:-
Светодиод — Термин «светодиод» означает «светоизлучающий диод». Это наиболее полезный вид диода.
Стабилитрон — Зенеровский диод представляет собой тип диода, он позволяет протекать току в прямом направлении, он также может работать в обратном направлении, но в состоянии пробоя. Зенеровский диод применяется для регулирования напряжения. использует p-n переход в режиме обратного смещения, чтобы получить эффект Зенера.
Туннельный диод – Туннельный диод используется для СВЧ.
Диод с переменной емкостью — этот тип диода также называется диодом VARICAP, несмотря на то, что выход переменной емкости может иметь обычный диод с p-n переходом, но этот диод одобрен для обеспечения предпочтительного изменения емкости, поскольку они относятся к другому типу диода. .
Фотодиод – Этот тип диода, который производит ток при определенном количестве световой энергии, падает на него. два типа фотодиода, т. е. фотодиод PN и фотодиод PIN.
Переключающий диод и т. д.
Применение полупроводникового диода
Применение полупроводникового диода: .
Светодиод – Светодиод используется для излучения инфракрасного спектра.
Стабилитрон – Стабилитрон используется для стабилизации тока и напряжения в электронных системах.
Фотодиод – работает как фотодетектор.
Переключающий диод- , который используется для быстрого переключения.
A Туннельный диод – Туннельный диод – это особый тип диода, который используется в области отрицательного сопротивления.
Пример вопроса
Вопрос 1: Дайте определение термину «допинг».
Ответ:
Легирование — это процесс добавления примесей в полупроводник, так что образуется больше электронно-дырочных пар. Добавляемые примеси, как правило, пятивалентные и трехвалентные. поэтому они являются полупроводниками p-типа и n-типа.
Вопрос 2: Что происходит, когда –
Положительное напряжение диода приложено к аноду.
Отрицательное напряжение диода подается на анод.
Ответ:
Этот тип диода имеет прямое смещение.
Этот тип диода имеет обратное смещение.
Вопрос 3: Как влияет температура на полупроводники:
Ответ:
Для собственных полупроводников проводимость увеличивается с повышением температуры, потому что генерируется большее количество электронно-дырочных пар.
Для внешних полупроводников – при повышении температуры количество электронно-дырочных пар увеличивается, что приводит к меньшему эффекту легирования и большему количеству этих пар нейтрализуется.
Вопрос 4: Дайте определение термину напряжение пробоя p-n перехода.
Ответ:
В условиях обратного смещения, когда приложенное напряжение постепенно увеличивается в определенной точке, наблюдается увеличение обратного тока, это пробой перехода, соответствующее приложенное напряжение известно как напряжение пробоя диода p-n перехода.