24. Полупроводниковые диоды, классификация, система обозначений. Выпрямительные низкочастотные диоды, параметры, особенности германиевых и кремниевых диодов. Температурные диапазоны работы
1) Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор, с одним электронно-дырочным переходом и двумя выводами. Полупроводниковый диод как элемент цепи является двухполюсником
Полупроводниковые диоды классифицируются по различным признакам: по типу конструкции перехода и технологии его изготовления, по частоте, по мощности, по назначению и т.д.
В соответствии с классификацией по назначению различают следующие виды полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды; высокочастотные диоды; импульсные диоды; варикапы; стабилитроны; туннельные и обращенные диоды и др.
2) Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, к быстродействию ёмкости перехода и стабильности параметров. Они имеют малые сопротивления и позволяют пропускать большие токи.
Основные параметры ВД:
1. Значение напряжения, которое может выдержать диод длительное время без разрушения Uобр max
2.
Сред. выпрям. Ток
3.
Импульсный прямой ток – пиковое значение
импульса при заданной форме импульса
4.
Сред. обратный ток
5. Сред. прямое напряжение – при заданном среднем токе Uвп ср
6. Сред. рассеивающая мощность – ср. за период при протекании тока в прямом и обратном направлении. Площадь перехода рассчитывают исходя из допускаемой плотности тока Pср
7. Отношение приращения напряжения к приращению тока rдиф
Прямое напряжение германия в 2 раза меньше чем у кремния. Это объясняется разницами в ширине з.з.
Это является существенным, но единственным преимуществом германия в диодах
Кремниевые диоды имеют меньшие обратные токи. Максимальное обратное напряжение больше, чем у германия.
Германиевые диоды лучше всего использовать в маломощных электрических цепях. Более низкое напряжение прямого смещения приводит к меньшим потерям мощности и делает схему более эффективной по электрическим характеристикам. Однако германиевые диоды можно гораздо легче вывести из строя, чем кремниевые диоды.
3) Верхний предел температуры определяется ухудшением выпрямительных свойств из-за роста обратного тока, а также уменьшением подвижности при высоких температурах
Низкий температурный диапазон ограничен энергией ионизации примесей, увеличением прямого напряжения из-за роста высоты барьера, т.к. растёт ширина з.з.
ток проводимости, который определяет значение обратного тока, проходящего через диод, сильно зависит от числа неосновных носителей, обусловленных электронами и дырками основного полупроводника. Так как число их растет с увеличением температуры, то соответственно возрастает и обратный ток диода. Прямой ток диода при повышении температуры также возрастает, что обусловливает уменьшение падения напряжения в диоде при заданном токе (сопротивление диода в прямом направлении уменьшается с ростом температуры).
Так как при повышении температуры ухудшается отвод тепла от р-п-перехода и возрастает обратный ток, в этом случае необходимо снижать допустимые значения номинального (прямого) тока диода и обратного напряжения.