Тема: Полупроводниковый диод.

Полупроводниковые диоды — полупроводниковые электронные прибо­ры с одним р-n -переходом и двумя выводами (от анода А и катода К). Полупроводниковые диоды различают по следующим признакам;

♦ по материалу: германиевые; кремниевые и др.;

♦ по конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микро-сплавные диоды;

♦ по мощности: маломощные; средней мощности; мощные;

♦ по частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ;

♦ по функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; диоды Шоттки; стабилитроны; варикапы; светодиоды и фотодиоды; туннельные диоды и т. д.

♦ по назначению диоды делятся на выпрямительные, высоко­частотные, импульсные, стабилитроны и т. д.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразо­вания переменного тока низкой частоты в постоянный ток. Их основу составляет кристалл полупроводника двухслой­ной структуры, в котором создан р - n -переход. Кристалл защищают от внешних воздействий пластмассовым или металлическим корпусом.

На рис. 12.7 а, б соответственно показаны внешний вид и ВАХ маломощного диода в пластмассовом корпусе КД105. На рис. 12.7, в приведено условное обозначение диодов.

При прямом включении ток через диод в 10³—10⁴ раз превышает обратный ток. Практически диод пропускает ток только в одном направлении.

 

 

Рис. 12.7

Наряду с диодами широко применяются выпрямитель­ные столбы и блоки, которые содержат в одном корпусе несколько диодов. Диоды могут иметь отдельные выводы или их соединяют в выпрямительные схемы. На рис. 12.9 а, б показаны соответственно внешний вид и схема выпрямительного блока КЦ402. В диодных матри­цах и сборках, которые выпускаются в виде интегральных микросхем, несколько диодов изготовлены на одном кри­сталле полупроводника.

При выборе типа диода для конкретной схемы вы­прямления надо знать значения его предельных эксплуа­тационных параметров. К таким параметрам относятся предельно допустимый постоянный ток диода I_{пр таx} и максимально допустимое обратное напряжение U_{обр max}. Кроме того, указывается диапазон рабочих температур.

Если U_{обр max} диода меньше, чем требуется, то вклю­чают последовательно несколько диодов. Для увеличения пропускаемого прямого тока диоды можно включать параллельной. Так как ВАХ диодов даже одного типа могут существенно отличаться друг от друга, то для выравнива­ния напряжения по диодам и тока между ними включают дополнительно резисторы (рис. 12.10, а, б).

 

 

Стабилитроны представляют собой кремниевые полу­проводниковые диоды, которые нормально работают при электрическом пробое р - n -перехода. При этом напряже­ние на диоде слабо зависит от протекающего тока. Кроме того электрический пробой не вызывает разрушения р - n -перехода и при отводе тепла может существовать длительно.

Стабилитроны применяют для поддержания (стабили­зации) постоянного напряжения на нагрузке при измене­нии напряжения источника питания. Вольт-амперная ха­рактеристика стабилитрона и его условное обозначение приведены на рис. 12.11, а, б.

Рабочий участок характери­стики заключен между мини­мальным I _{ст min} и максимальным I _{ст max} значениями тока стабилитрона. При I _ст < I _{ст min} стабилитрон работает неустойчиво, а I _ст > I _{ст max} может привести к разрушению стабилитрона от перегрева.

Качество работы стабилитрона оценивается наклоном характеристики или дифференциальным сопротивлением:

r_ст = .

Чем меньше r_ст, тем стабильнее напряжение на приборе.

Стабилитроны выбираются по напряжению стабилиза­ции U_{ст ном}, номинальному току I_{ст ном}, максимальной мощности Р_{ст max}, которую может рассеять стабилитрон. Они выпускаются на напряжения от нескольких вольт до сотен вольт и токи — от миллиампер до нескольких ампер.