Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с двумя электродами, а также одним электронно-дырочным переходом или подобными структурами в полупроводнике.

Принцип действия полупроводникового диода

В основе принципа действия полупроводникового диода — свойства электронно-дырочного перехода, в частности, сильная асимметрия вольт-амперной характеристики относительно нуля. Таким образом различают прямое и обратное включение. В прямом включении диод обладает малым электросопротивлением и хорошо проводит электрический ток. В обратном — при напряжении меньше напряжения пробоя сопротивление очень велико и ток перекрыт.

Принцип действия универсального диода

Вольт-амперная характеристика диода описывается уравнением Шоттки:

$I=I_{0}\left(e^{\frac {U}{\eta U_{T}}}-1\right);$

где

• $I$ — ток через диод,
• $U$ — напряжение между выводами,
• $I_0$ — темновой ток насыщения,
• $\eta$ — коэффициент идеальности,
• $U_{T}={\frac {k_{B}T}{q_{e}}}$ — термическое напряжение (около 25 мВ при 300 К),
• $T$ — абсолютная температура p—n-перехода,
• $q_{e}\approx 1,6\times 10^{-19}$ Кл — элементарный заряд,
• $k_{B}\approx 1,38\times 10^{-23}$ Дж/К — постоянная Больцмана.

Темновой ток насыщения — ток утечки диода, определяемый его конструкцией, является масштабным коэффициентом. Коэффициент идеальности — также конструктивная характеристика диода. Для идеального диода равен 1, для реальных диодов колеблется от 1 до 2 в зависимости от различных параметров (резкость перехода, степень легирования и пр.)

Типы полупроводниковых диодов

Диоды: а) общее обозначение, б) симметричный, в) туннельный, г) обращённый, д) диод Шоттки; е, ж) стабилитроны; з) варикап; и) термодиод; к) выпрямительный столбик; л, м) диодные сборки; н, о) выпрямительный мост.

Под понятием полупроводникового диода собрано множество приборов с различным назначением. Приборы с одним p—n-переходом;

1. универсальный;
2. выпрямительный диод — достаточно мощный, позволяющий получать из переменного тока постоянный для питания нагрузки;
3. импульсный диод;
4. лавинно-пролётный диод;
5. туннельный диод — диод с участком, обладающим отрицательным дифференциальным сопротивлением;
6. стабилитрон — диод работающий на напряжении электрического пробоя в обратном направлении;
7. варикап — диод с управляемой напряжением ёмкостью ЭДП в обратном включении;

Приборы с иными разновидностями полупроводниковых структур:

1. диод Ганна — полупроводниковый прибор без p—n-перехода, использующий эффект доменной неустойчивости;
2. диод Шоттки — прибор со структурой металл — полупроводник, с уменьшенным падением напряжения в прямом направлении;

Фотоэлектрические приборы:

1. фотодиод — диод, преобразующий свет в разность потенциалов;
2. светодиод — диод, излучающий свет.

Также, помимо прочего, к диодам относят:

1. динистор (диод Шокли), неуправляемый тиристор, имеющий слоистую p—n—p—n-структуру;

Основные характеристики полупроводниковых диодов

См. также характеристики электронных компонентов.

• U_{обр max} — максимально допустимое постоянное обратное напряжение,
• U_{обр и max} — максимально допустимое импульсное обратное напряжение,
• I_{пр ср max} — максимально допустимый средний прямой ток,
• I_{пр и max} — максимально допустимый импульсный прямой ток,
• t_вос — время восстановления,
• P_max — максимальная рассеиваемая мощность,
• C_д — ёмкость перехода,
• f_{max — максимально допустимая частота переключения,}
• U_пр при I_{пр — постоянное прямое напряжение диода при указанном токе,}
• I_обр — постоянный обратный ток.

См. также

• полупроводниковый прибор
• транзистор
• тиристор

Источники

1. БСЭ: Полупроводниковый диод [1]