Полупроводниковые диоды и их краткая характеристика.

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n- переходом и двумя выводами, в котором используются свойства перехода. Классификация и условные графические обозначения полупроводниковых диодов приведены на рис.1.

 

Рис.1.Классификация и условные графические обозначения полупроводниковых диодов

 

В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n- типа толщиной 0,1-0,6 мм и площадью 0,5-1,5 мм²; с пластинкой соприкасается заостренная стальная проволочка. На заключительной стадии изготовления в диоде создают большой ток (несколько ампер), стальную проволочку вплавляют в полупроводник n -типа, образуя область с электропроводностью p -типа. Из-за малой площади контакта прямой ток таких диодов сравнительно невелик. По той же причине у них мала и межэлектродная область, что позволяет применять эти диоды в области очень высоких частот (СВЧ-диоды). Точеные диоды используют в основном для выпрямления.

В плоскостных диодах p-n- переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причём площадь перехода у полупроводников различных типов лежит в пределах от сотых долей квадратного микрометра (микроплоскостные) диоды до нескольких квадратных сантиметров (силовые диоды).

Электрические характеристики плоскостного диода определяются характеристиками p-n- перехода.

Рассмотрим более подробно характеристики различных групп плоскостных диодов.

Выпрямительный полупроводниковый диод − полупроводниковый диод, предназначенный для выпрямления переменного тока.

Рис.2 ВАХ выпрями- тельного диода

Вольтамперная характеристика (ВАХ) выпрямительного диода, его условное графическое изображение и буквенное обозначение даны на рис.2. Основные параметры выпрямительного диода: предельно допустимый постоянный ток диода I _пр.max и максимально допустимое обратное напряжение U _обр.max.

Для сохранения работоспособности германиевого диода его температура не должна превышать 85°С. Кремниевые диоды могут работать при температуре до 150°С. Для уменьшения разогрева мощных диодов прямым током принимают специальные меры для их охлаждения: монтаж на радиаторах, обдув и т. д.

Есть отличия вольтамперных характеристик для кремниевых и германиевых диодов:

Рис.3.ВАХ кремниевого и германиевого

У кремниевых диодов, обратный ток которых несколько меньше, чем у германиевых, начальный участок прямой ветви очень пологий. Прямое падение напряжения меньше у германиевых диодов (что и позволяет отличить один тип от другого)

Рис.4.ВАХ стабилитрона

Для получения более высокого обратного напряжения диоды можно включать последовательно. Для последовательного включения подходящими являются диоды с идентичными характеристиками. В настоящее время выпускаются так называемые диодные столбы, в которых соединены последовательно от 5 до 50 диодов. Обратное напряжение U_обр таких столбов лежит в пределах 2–40 кВ.

Более сложные соединения диодов имеют место в силовых диодных сборках. В них для увеличения прямого тока диоды соединяют параллельно, для увеличения обратного напряжения – последовательно и часто осуществляют соединения, облегчающие применение диодов в конкретных выпрямительных устройствах.