В основе практического применения диодов в радиотехнике и их классификации лежит ряд свойств переходов:
1. Выпрямительные диоды.
2. Высокочастотные диоды.
3. Импульсные диоды.
Используют свойства асимметрии вольт-амперной характеристики.
4. Стабилитроны.
Используют явления электрического пробоя в переходе.
5. Варикапы.
Используют зависимость емкости перехода от приложенного напряжения.
6. Туннельные и обращённые диоды.
Используют туннельный эффект и туннельный пробой в переходе.
7. Диоды Шоттки.
Используют свойства перехода металл – полупроводник.
Диоды обозначают буквенно-цифровым кодом. Первый символ обозначает материал кристалла: 1 или Г – германий (Ge); 2 или К – кремний (Si); 3 или А – арсенид галлия (GaAs).
Следующий символ обозначает под класс прибора:
Д – выпрямительные, импульсные диоды;
Ц – выпрямительные столбы и блоки;
И – туннельные диоды;
А – СВЧ диоды;
С – стабилитроны;
В – варикапы;
Г – генераторы шума;
Л – светоизлучающие диоды;
О – оптопары;
Н – диодный тиристор;
У – триодный тиристор.
Последующая группа символов характеризует специальные свойства приборов. Например:
Конструкции диодов
По площади p-n перехода диоды подразделяются на точечные и плоскостные.
В точечных диодах p-n переход получают при помощи металлической иглы с нанесенной на острие примесью (рис. 5). При пропускании импульса тока примесь диффундирует в толщу полупроводника, образуя полусферический слой противоположного типа электропроводности.
Рис.5
Точечные диоды имеют малую емкость перехода (< 1 пФ) могут, применятся на всех частотах вплоть до СВЧ. Однако вследствие малой площади перехода точечные диоды допускают токи не более десятков миллиампер.
Плоскостные диоды изготовляют методом сплавления или диффузии. Для их изготовления в пластину исходного полупроводника вплавляется капля примеси, либо создаются условия для диффузии газообразной примеси (рис.6).
Плоскостные диоды допускают прохождение прямых токов, доходящих до сотен ампер в мощных диодах, но обладают большой емкостью до сотен пФ, что ограничивает частотный диапазон их применения областью НЧ.
Рис. 6
Диффузионная область диодов более богата примесями – она является эмиттером. Противоположная область является базой.
Выводы диодов образуются с помощью Me, образующих омический контакт с полупроводником.
Основные параметры диодов
Наряду с ВАХ диодов, свойства диодов могут быть описаны с помощью параметров, основные из которых можно определить по ВАХ. К таким параметрам относятся: UОБР ДОП, IПР MAX, UПР IОБР. Кроме этих параметров, следует выделить дифференциальное сопротивление Rдиф, статическое сопротивление Rс и емкость диода CД. Величина Rс характеризует свойства диода на постоянном токе, дифференциальное сопротивление Rдиф характеризует работу прибора на переменном токе.
Дифференциальное сопротивление легко находится из выражения для ВАХ диода: .
При обратных смещениях величина I мала и Rдиф составляет 10-10000 кОм. При прямых смещениях Rдиф составляет десятки, сотни Ом.
Сопротивление по постоянному току определяется: .
В соответствии с этими параметрами каждая точка ВАХ диода характеризуется двумя значениями сопротивления: протеканию постоянного тока диод оказывает сопротивление Rс, а протекание переменного тока малой амплитуды диод оказывает сопротивление Rдиф. При прямых смещениях Rдиф< Rс. При обратных смещениях Rдиф>Rс.
Емкость диода состоит из трех составляющих барьерной, диффузионной (в зависимости от обратного или прямого смещения) а также емкости корпуса Ск. В качестве параметра используется емкость диода, измеренная при фиксированном смещении. Этот параметр диода должен учитываться при работе прибора в импульсном режиме, а также при работе на высоких частотах.