Полупроводниковые диоды. П/п диодом называют прибор с одним P-N-переходом и двумя выводами

П/п диодом называют прибор с одним P-N-переходом и двумя
выводами.

Полупроводниковые приборы разделяют на 1) точечные; 2) плоскостные.

По способу внесения примесей: 1) сплавные; 2) диффузионные.

Типы диодов:

1. Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменных токов (рис.12.11).

а) б)

Рис.12.11. Условное обозначение (а) и ВАХ (б) диода

Основные параметры: I_пр.max ; U_пр = (0,5 − 1,5)B;

U_{обр. max} ; I_обр; P_pac.max; C_меж.эл; f_пред.

Обозначения: Г − германий, К − кремний, А − арсенид галлия.

2. Кремниевые стабилитроны − для стабилизации напряжения. Исполь­зуется работа при обратной полярности (рис.12.12).

а) б)

Рис.12.12. Условное обозначение (а) и ВАХ (б) стабилитрона

Основные параметры: U_ст; I_ст.min; I_ст.max. .

− температурный коэффициент напряжения стабилизации (−0,05 ÷ +0,02)% С.

3. Туннельные диоды, в которых используется туннельный эффект (при эл. пробое происходит тоннелирование электронов из зоны P-слоя в зону N-слоя (рис.12.13).

Рис.12.13. Условное обозначение (а) и ВАХ (б) туннельного диода

На ВАХ есть участок с отрицательным Rд.

Основные характеристики I_п, I_п/I_в. Применяются в генераторах ВЧ колебаний, в импульсных переключателях.

4. Обращенные диоды − разновидность туннельных диодов. Они обладают вентильными свойствами там, где выпрямительные диоды не обладают. I_п − ток пика. При I_обр име­ют наибольшую проводимость (рис.12.14).

Рис.12.14. Условное обозначение (а) и ВАХ (б) обращенного диода

5. Варикапы − полупроводниковые диоды, у которых ёмкость С с увеличением U_обр уменьшается, т.е. это элемент с управляемой емкостью.

Основные параметры: 1) общая емкость С_в при U = 2−5 В.

2) К_с = С_max/С_min = (5÷20) − коэффициент перекрытия по емкости. Приме­няется в параметрических усилителях, при дистанционном управлении, в системах автоматической подстройки частоты (рис.12.15).

а) б)

Рис.12.15. Условное обозначение (а) и ВАХ (б) варикапа

6. Светодиоды, в которых P-N-переход излучает свечение. Этим свойством обладают п/п на основе карбида кремния, арсенида и фосфида галлия.
При прохождении через P-N-переход I_пр основные носители заряда инжектируют в соседние слои и рекомбинируют в граничных областях. При рекомбинации выделяется квант электромагнитной энергии (фотон) количество излучаемого света зависит от I_пр. Применяются для контроля работоспособности элект­ронных цепей, индикации (цифровые, буквенные индикаторы).

7. Фотодиоды − используют внутренний фотоэффект.

Фотодиод работает в режиме фотогенера­тора, когда внешний источник ЭДС отсут­ствует (рис.12.16) и при освещении поверхности появляется фото-ЭДС

Рис.12.16. Схема включения фотогенератора

В режиме фотопреобразователя, когда U_внеш подано в запирающем направлении (рис.12.17,а); участок оа рис.12.17 – фото-ЭДС; участок об рис.12.17 – фотодиода; на участке аб рис.12.17 – работа в режиме фотогенератора; на участке бв рис.12.17 – работа в режиме фотопреобразователя.

а) б)

Рис.12.17. Схема включения(а)и ВАХ фотодиода (б)

Солнечные фотоэлементы (батареи) на космических кораблях имеют η > 20%. Мощность солнечной батареи 200 вт/кг массы, 1кВт/м² поверхности.

Чувствительность интегральная S_I = I_ф/Ф (для германиевых S_I < 20 mA/лм).

8. Оптроны содержат в одном корпусе источник излучения (светодиод) и приемник излучения (фоторезистор –рис.12.17, а), фотодиод – (рис.12.18.б).

а б

. Рис.12.18. Схемы включения оптронов: а - фоторезисторный;

б - фотодиодный

Применение оптронов – быстродействующие реле, элементы связи в электронных цепях. Информация передается оптически.

.

ЛЕКЦИЯ 13 Транзисторы