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

• Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

• Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.

Типы диодов по частотному диапазону:

• Низкочастотные

• Высокочастотные

• СВЧ

Типы диодов по размеру перехода:

• Плоскостные

• Точечные

Типы диодов по конструкции:

• Диоды Шоттки

• СВЧ-диоды

• Стабилитроны

• Стабисторы

• Варикапы

• Светодиоды

• Фотодиоды

• Лавинный диод

• Туннельные диоды

• Негатроны (с N и S образной характеристикой)

2.4 Вольт- амперная характеристика р-п перехода. Математическая модель диода. Уравнение Шокли. Вах реального р-п перехода. Пробой р-п перехода.

U — приложенное напряжение; I - ток через переход; Is — ток насыщения; Unp — напряжение пробоя.

В области пространственного заряда выполняется условие обеднения.

(p-n)<<N=N_d - N_a

Все внешние напряжения, проложенные к обедненной области:

В нейтральных областях перехода наблюдается либо избыток основных носителей заряда (переход смещен в прямом направлении), либо недостаток (переход смещен в обратном направлении). Отсчет ведется от равновесной концентрации, тогда n_n=n_n0, p_p=p_p0.

В обедненной области носители заряда не рекомбинируют. Квазиуровни Ферми по обе стороны от перехода различны и зависят от приложенного напряжения. Концентрации по обе стороны перехода равны:

n_n=n_i*exp (ψ – ψ_n/U_T); p_n=n_i*exp (ψ_p – ψ/U_T)

Уравнение Шокли:

I = Io [exp(qV/kT) - 1], где  Iо — ток насыщения (или ток утечки); q — заряд электрона; V — прикладываемое к диоду напряжение; k - постоянная Больцмана; Т — температура, К.

Пробой р-п перехода.

Пробоем называют резкое увеличение обратного тока перехода при некотором обратном напряжении.

Лавинный пробой вызывается ударной ионизацией атомов кристаллической решетки в обедненном слое. При обратном на­пряжении ток в переходе создается дрейфовым движением неос­новных носителей, приходящих из нейтральных р- и n-областей. Эти носители ускоряются в обедненном слое и при напряжении, превышающем некоторое критическое значение, приобретают ки­нетическую энергию, достаточную для того, чтобы при соударении с нейтральным атомом Ge (или Si) произвести их ионизацию, т.е. создать пару носителей – электрон и дырку. Начинается лавинообразное нарастание обратного тока. Для характеристики этого процесса вводится коэф­фициент лавинного умножения М, показывающий, во сколько раз обратный ток превышает значение тока I_о, обусловленного потоком первоначальных носителей: , где – эмпирическая величина.

Туннельный пробой возникает, когда напряженность электриче­ского поля в обедненном слое возрастает настолько (Е > 10⁶ В/см), что проявляется туннельный эффект – переход электронов сквозь потенциальный барьер без изменения энергии. Туннельный эффект наблюдается в узких переходах (порядка 10 ^-2 мкм), т.е. в переходах р⁺-n⁺ с очень высокой концентрацией примеси (более 5-10¹⁸ см ^-3).

Тепловой пробой. При прохождении обратного тока в переходе выделяется мощность, которая вызывает разогрев р-n-перехода и прилегающих к нему областей полупроводника и дальнейший рост обратного тока, увеличение Р_выд, I_обр и далее процесс повторяется, => происходит пробой.