2 Напівпровідникові діоди
2.1 Класифікація
Класифікація напівпровідникових діодів проводиться за наступними ознаками:
- методу виготовлення переходу: сплавні, дифузійні, планарные, точкові, діоди Шотки і др.;
- матеріалу: германієві, кремнієві, арсенидо-галієві і др.;
- фізичним процесам, на використанні яких заснована робота діода: тунельні, лавинно-пролітні, фотодіоди, світлодіоди. діоди Ганна і др.;
- призначенню: випрямні, універсальні, імпульсні, стабілітрони, детекторні, параметричні, змішувачі, СВЧ-діоди і ін.
Деякі з вказаних типів діодів за призначенням будуть розглянуті в справжньому розділі, а інші - у відповідних розділах навчального посібника.
2.2 Випрямні діоди
Випрямними звичайно називають діоди, призначені для перетворення змінної напруги промислової частоти (50 або 400 Гц) в постійне. Основою діода є звичайний p-n перехід. У практичних випадках p-n перехід діода має достатню площу для того, щоб забезпечити великий прямий струм. Для отримання великих зворотних (пробивних) напруг діод звичайно виконується з високоомного матеріалу.
Основними параметрами, що характеризують випрямні діоди, є (рисунок 2.1):
- максимальний прямий струм Iпр max;
- падіння напруги на діоді при заданому значенні прямого струму Iпр (Uпр 0.3...0,7 В для германієвих діодів і Uпр 0,8...1,2 В -для кремнієвих);
- максимально допустима постійна зворотна напруга діода
Uобр max ;
- зворотний струм Iобр при заданій зворотній напрузі Uобр (значення зворотного струму германієвих діодів на два -три порядки більше, ніж у кремнієвих);
- бар'єрна ємність діода при подачі на нього зворотної напруги деякої величини;
- діапазон частот, в якому можлива робота діода без істотного зниження випрямленого струму;
- робочий діапазон температур (германієві діоди працюють в діапазоні -60...+70°С, кремнієві - в діапазоні -60...+150°С, що пояснюється малими зворотними струмами кремнієвих діодів).
Рисунок 2.1 До визначення параметрів випрямних діодів.
Випрямні діоди звичайно підрозділяються на діоди малої, середньої і великої потужності, розраховані на випрямлений струм до 0.3, від 0,3 до 10 і понад 10 А відповідно.
Для роботи на високих напругах (до 1500 В) призначені випрямні стовпи, що є послідовно сполученими p-n переходами, конструктивно об'єднаними в одному корпусі. Випускаються також випрямні матриці і блоки, що мають в одному корпусі по чотири або вісім діодів, що сполучені по мостовій схемі випрямляча і мають Iпр max до 1 А і Uo6p max до 600 В.
При протіканні великих прямих струмів Iпр і певному падінні напруги на діоді Uпp B йому виділяється велика потужність. Для відведення даної потужності діод повинен мати великі розміри p-n переходу, корпусу і висновків. Для поліпшення теплоотвода використовуються радіатори або різні способи примусового охолоджування (повітря або навіть водяне).
Серед випрямних діодів слід виділити особливо діод з бар'єром Шотки. Цей діод характеризується високою швидкодією і малим падінням напруги (Uпp < 0,6 В). До недоліків діода слід віднести малу пробивну напругу і великі зворотні струми.