Полупроводники. Часть третья: Полупроводниковые диоды.

Вот, наконец и сами полупроводники, так сказать, собственной персоной!
Начнем с диодов и им подобных, поехали!

↑ Назначение и условные обозначения

Полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, предназначенный для преобразования одних электрических величин в другие электрические величины и имеющий два вывода, называют полупроводниковым диодом.


Изображают полупроводниковые диоды на электрических схемах в виде треугольника и отрезка, проведенного через одну из его вершин параллельно противолежащей стороне. В зависимости от назначения диода его обозначение может содержать дополнительные символы (рис. 3.8). В любом случае острая вершина треугольника указывает на направление протекания прямого тока через диод. Треугольник соответствует р-области и называется иногда анодом, или эмиттером, а прямолинейный отрезок — n-области и называется катодом, или базой.

↑ Выпрямительные диоды

Выпрямительными называют полупроводниковые диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление переменного тока с помощью полупроводникового диода основано на его односторонней электропроводности. Она заключается в том, что диод оказывает очень малое сопротивление току, протекающему в одном (прямом) направлении, и очень большое сопротивление току, протекающему в другом (обратном) направлении.

Чем больше площадь р-n-перехода, тем большей силы ток можно через него пропускать, не опасаясь теплового пробоя и порчи диода. Поэтому в выпрямительных полупроводниковых диодах используются плоскостные р-n-переходы.
Плоскостной р-n-переход получают, вводя в полупроводник р- или n-типа примеси, создающие в нем область с противоположным типом электропроводности. Примеси можно вводить путем сплавления или диффузии.

Диоды с использованием р-n-переходов, полученных методом сплавления, называются сплавными, а методом диффузии — диффузионными.


Выпрямление переменного напряжения (тока) с помощью диода иллюстрируется рис. 3.9.
В течение положительного полупериода входного напряжения U1 диод V включен в прямом направлении, сопротивление его мало и на нагрузке Rн напряжение U2 практически равно входному напряжению. При отрицательном полупериоде входного напряжения диод включен в обратном направлении, его сопротивление оказывается значительно больше, чем сопротивление нагрузки, и почти все входное напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке близко к нулю. В данной схеме для получения выпрямленного напряжения используется лишь один полупериод входного напряжения, поэтому такой выпрямитель называется однополупериодным.

↑ Стабилитроны и стабисторы

Полупроводниковые диоды, используемые для стабилизация постоянного напряжения на нагрузке, называют стабилитронами. В стабилитронах используется участок обратной ветви вольтамперной характеристики в области электрического пробоя (рис. 3.10). В этом случае при изменении тока, протекающего через стабилитрон, от Iст. мин до Iст.макс напряжение па нем почти не изменяется. Если нагрузка Rн подключена параллельно стабилитрону (рис. 3.11), напряжение на ней также будет оставаться постоянным в указанных пределах изменения тока, протекающего через стабилитрон.


С помощью этих диодов стабилизируют напряжения примерно от 3,5 В и выше. Для стабилизации напряжения порядка 1 В применяют стабисторы. У стабисторов используется не обратная, а прямая ветвь вольтамперной характеристики (рис. 3.12, а). Поэтому их включают не в обратном, как стабилитроны, а в прямом направлении.Стабилитроны и стабисторы изготовляются, как правило, из кремния.

↑ Высокочастотные диоды

Плоскостные диоды обладают большой емкостью (емкость плоского конденсатора пропорциональна площади его обкладок). С ростом частоты емкостное сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению его обратного тока. На высоких частотах вследствие наличия емкости в диоде величина его обратного тока может приблизиться к значению прямого тока, и диод, таким образом, утратит свое свойство односторонней электропроводности. Для сохранения этого свойства необходимо уменьшить емкость диода. Это достигается с помощью различных технологических и конструктивных способов, направленных на уменьшение площади р-n-перехода.

В высокочастотных диодах применяются точечные и микросплавные р-n-переходы. Точечный р-n-переход получается в месте контакта заостренного конца металлической иглы с полупроводником. При этом используют способ электроформования, состоящий в том, что через соединение проволоки и кристалла полупроводника пропускают импульсы электрического тока, формирующие в месте контакта р-n-переход. Микросплавными называются диоды, у которых р-n-переход получается при электроформовании контакта между пластиной полупроводника и металлической иглой с плоским торцом.

Источник: В. И. Галкин, Начинающему радиолюбителю. М., 1983.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации