Лекция 2. Полупроводниковый диод.

Узкая зона на границе между слоями полупроводника называется p-n переходом (рис.2.1). Физические процессы, происходящие в p-n переходе, определяют параметры и характеристики полупроводниковых приборов.

Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор с одним р-n переходом и двумя электрическими выводами.

Рисунок 2.1. – Образование p-n перехода на границе слоев с p и n проводимостью.

При обратном включении (рис. 2.2) к p-n переходу прикладывается внешнее напряжение U_вн , причем положительный потенциал к слою с n проводимостью, а отрицательный потенциал к слою с p проводимостью.

Ток, протекающий по цепи, определяется концентрацией неосновных носителей заряда и является незначительным.

Рисунок 2.2. – Обратное включение p-n перехода.

При прямом включении (рис 2.3) к p-n переходу прикладывается внешнее напряжение U_вн , причем отрицательный потенциал к слою с n проводимостью, а положительный потенциал к слою с p проводимостью.

Рисунок 2.3. – Прямое включение p-n перехода.

Протекающий по цепи ток определяется диффузионной составляющей и зависит от концентрации основных подвижных носителей заряда и является значительным.

Обозначение полупроводникового диода на принципиальной схеме представлено на рис. 2.4.

Рисунок 2.4. Обозначение полупроводникового диода на принципиальных схемах.

Электрод, к которому прикладывается положительный потенциал и при этом по цепи протекает электрический ток, называется анодом, а электрод, к которому прикладывается положительный потенциал и при этом по цепи протекает электрический ток, называется катодом.

Вольтамперная характеристика (ВАХ).

Зависимость тока протекающего через полупроводниковый диод от приложенного к его выводам напряжения называется вольтамперной характеристикой.

Рисунок 2.5. – Вольтамперная характеристика диода.

Классификация диодов и основные рабочие параметры

Диоды классифицируются по назначению, конструктивно-технологическим особенностям, роду используемого материала:

• по назначению

1. выпрямительные;

2. стабилитроны;

3. высокочастотные;

4. импульсные;

5. варикапы;

• по конструктивно-технологическим особенностям

1. плоскостные;

2. точечные;

• по роду используемого материала

1. германиевые;

2. кремниевые и т.д.

Основные параметры диодов:

1. средний прямой ток – среднее значение выпрямленного тока, который может длительно протекать через диод при допустимом его нагреве;

2. среднее прямое напряжение , однозначно определяемое по ВАХ при заданном значении );

3. постоянный обратный ток ;

4. постоянное обратное напряжение ;

5. диапазон рабочих частот f, в пределах которого ток диода не уменьшается ниже заданного значения;

6. емкость диода при обратном включении .

Параметры предельного электрического режима диодов: - максимально допустимое постоянное обратное напряжение, которое длительно выдерживает диод без нарушения нормальной работы ( берется на 20% меньше напряжения пробоя ); - максимально допустимый постоянный прямой ток диода; - максимально допустимая температура корпуса; Р_max – максимально допустимая рассеиваемая мощность; f_max – максимальная рабочая частота.

Рисунок 2.6. - Внешний вид полупроводниковых диодов.