2. Випрямляючі діоди

Випрямляючими діодами називають діоди, призначені для перетворення змінного струму в постійний, в яких до швидкодії, ємності p-n переходу і стабільності параметрів не пред’являють спеціальних вимог. Для випрямляючих діодів характерно, що вони мають малі опори в провідному стані і дозволяють пропускати великі струми. Бар’єрна ємність цих діодів із-за великої площі p-n переходів велика і досягає значень десятків пікофарад. Германієві випрямляючі діоди можуть працювати при температурах до +70…+80 ^оС, кремнієві – до +120…+150 ^оС, а арсенід-галієві – до +150^о С.

До основних параметрів випрямляючих діодів відносяться:

1. Максимально допустима обернена напруга діода U_{об.макс} – значення напруги, прикладеної у зворотньому напрямку, котру діод може витримати на протязі тривалого часу без порушення його працездатності (десятки-тисячі В).

2. Середній випрямлений струм діода І_вп.ср – середнє за період значення випрямленого постійного струму, протікаючого через діод (сотні мА - десятки А).

3. Імпульсний прямий струм діода І_пр.імп – пікове значення імпульса струму при заданих максимальній тривалості, щілинності та формі імпульса.

4. Середній обернений струм діода І_об.ср – середнє за період значення оберненого струму, протікаючого через діод (долі мкА – декілька мА).

5. Середня пряма напруга діода при заданому середньому значенні прямого струму U_пр.ср (долі В).

6. Середня розсіювана потужність діода Р_ср.д – середня за період потужність, розсіювана діодом при протіканні струму в прямому й зворотньому напрямках (сотні мВт – десятки і більше Вт).

7. Диференціальний опір діода r_диф – відношення приросту напруги на діоді до відповідного приросту струму (одиниці - сотні Ом).

3. Імпульсні діоди

Імпульсні діоди – це діоди, які мають малу тривалість перехідних процесів і призначені для роботи в імпульсних колах. Від випрямляючих вони відрізняються малими ємностями р-n переходів (долі пікофарад) і рядом параметрів, які визначають перехідні характеристики. Зменшення ємностей досягається за рахунок зменшення площі р-n переходів, тому допустимі потужності розсіювання імпульсних діодів невеликі (30-40 мВт).

До основних параметрів імпульсних діодів відносяться:

1. Загальна ємність діода С_д (долі пФ – декілька пФ ).

2. Максимальна імпульсна пряма напруга U_{пр.імп.макс} .

3. Максимально допустимий імпульсний струм І_{пр.імп.макс} .

4. Час встановлення прямої напруги діода t_вст – інтервал часу від моменту подачі імпульса прямого струму на діод до досягнення заданого значення прямої напруги на ньому, який залежить від швидкості руху всередині бази інжектованих через р-n перехід неосновних носіїв заряду, в результаті чого спостерігається зменшення її опору (долі нс – долі мкс).

5. Час відновлення оберненого опору діода t_відн – інтервал часу, що минув від моменту проходження струму через нуль (після зміни полярності прикладеної напруги) до моменту, коли обернений струм зменшиться до заданого малого значення (порядку 0,1І₀, де І₀ – струм при заданій прямій напрузі). Значення t_відн лежить в межах долі нс – долі мкс.

Наявність часу відновлення обумовлена зарядом, нагромадженим у базі діода при інжекції. Для закривання діода цей заряд повинен бути розсмоктаним.

Рис. 1. Зміна струму через діод при підключенні оберненої напруги

У швидкодіючих імпульсних колах широко використовують діоди Шоткі, в яких перехід виконаний на основі контакту метал – напівпровідник. У цих діодах не витрачається час на нагромадження та розсмоктування зарядів у базі, тому їх швидкодія залежить лише від швидкості перезарядки бар’єрної ємності.

Рис. 2. Еквівалентна схема діода ( r_пер – опір р – n переходу; С_пер – ємність р-n преходу; r_б – опір бази; С_п – паразитна міжелектродна ємність виводів)

а

б

Рис. 3. Умовні позначення випрямляючого діода (а) і діода Шоткі (б)