5.10. Обращенный диод

Обращенный диод – диод на основе полупроводника с несколько меньшей концентрацией примеси, чем у туннельного диода, при которой туннельный эффект при прямом напряжении выражен слабо (или совсем отсутствует), а при обратном напряжении проявляется как у туннельного диода. Условное обозначение и вольтамперная характеристика обращенного диода изображены на рис. 5.9.

а б

Рис. 5.9. Условное обозначение обращенного диода (а) и его

вольт-амперная характеристика (б)

У обращенного диода обратная ветвь характеристики используется в качестве прямой, а прямая – в качестве обратной (отсюда и название диода). Если к обращенному диоду приложить прямое напряжение U_пр0,3 В, то прямой ток будет приблизительно равен нулю. При небольшом обратном напряжении (десятки мВ) обратный ток достигает значений нескольких миллиампер.

5.11. Варикап

Варикап – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости p-n-перехода от обратного напряжения. Варикап применяется в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Название образовано от английских слов «capacity», «capacitance» – электрическая емкость, емкостное сопротивление. Изготавливается из кремния.

Условное графическое обозначение варикапа и зависимость емкости от обратного напряжения приведены на рис. 5.10.

а б

Рис. 5.10. Условное обозначение варикапа (а) и зависимость емкости

от обратного напряжения (б)

Основными параметрами варикапа являются:

1) общая емкость С_в, которая фиксируется при небольшом значении обратного напряжения (U_обр = 2-5 В);

2) коэффициент перекрытия по емкости к_с

. (5.4)

Для большинства варикапов С_в = 10-500 пФ и к_с = 5-20.

Варикапы применяют в системах автоматической подстройки частоты, в системах дистанционного управления и в параметрических усилителях с малым уровнем собственных шумов.

Напомним, что параметрический усилитель – усилитель электрических колебаний, в котором основным (усилительным) элементом чаще всего служит варикап. По сравнению с обычными усилителями имеет существенно более низкий уровень собственных шумов. Применяется для усиления слабых сигналов (преимущественно СВЧ), например, в устройствах дальней связи, радиоастрономии.

Варактор – полупроводниковый прибор (диод), по принципу действия аналогичный варикапу. Название образовано от английских слов «variable» –переменный и «act» – действие. Используется как линейный элемент в умножителях частоты, а также для усиления колебаний в параметрических усилителях СВЧ-диапазона.

5.12. Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды

В этих трех типах диодов используется эффект взаимодействия оптического излучения (видимого инфракрасного или ультрафиолетового) с носителями заряда (электронами и дырками) в запирающем слое p-n-перехода.

Полупроводниковый фотодиод принципиально выполнен так же, как полупроводниковый диод. Изготовляется из селена, кремния, германия, серно-свинцовых, серно-серебряных и серно-таллиевых соединений.

В фотодиоде в результате освещения p-n-перехода повышается обратный ток. Фотодиоды могут создавать электрический ток при наличии постороннего источника электрической энергии и без него. С увеличением интенсивности освещения полупроводника возрастает и ток. Фотодиод, включенный в электрическую цепь, ведет себя как резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности освещения. Ток, создаваемый фотодиодом, очень мал, поэтому для практических целей он должен быть усилен.

Основными параметрами фотодиода являются – темновой ток и интегральная чувствительность. Темновой ток – ток фотодиода при отсутствии освещения. Интегральная чувствительность характеризует изменение тока фотодиода от изменения падающего на него светового потока. В выпускаемых фотодиодах чувствительность составляет 14-20 мА/лм.

В полупроводниковых фотоэлементах при освещении p-n-перехода возникает обратное напряжение.

В светодиоде в режиме прямого тока в зоне p-n-перехода возникает видимое или инфракрасное излучение.