§1. Напівпровідникові діоди
Напівпровідниковий діод - це прилад з двошарової P-N структурою і одним P-N переходом.
ШарР- акцепторна домішка (основні носії - дірки). ШарN- донорна домішка (основні носії - електрони).
Позначення на схемах:
Катод
VабоVD-позначення діодаVS-позначення діодного складання
V7 Цифра після V, показує номер діода в схемі Анод – це напівпровідник P-типу Катод – це напівпровідник N-типу
При додатку зовнішньої напруги до діода у прямому напрямку («+» на анод, а «-» на катод) зменшується потенційний бар'єр, збільшується дифузія – діод відкритий (закороткий).
При додатку напруги у зворотному напрямку збільшується потенційний бар'єр, припиняється дифузія – діод закритий (розрив).
Вольт-амперна характеристика (вах) напівпровідникового діода
U
Uнас.= 0,3 ÷ 1 В – напруга насичення.
IaіUa - анодний струм і напруга.
Ділянки II,III,IV - зворотна гілка ВАХ (не робоча ділянка)
ДілянкаII:Якщо прикласти до діода зворотну напругу - діод закритий, але однаково через нього протікатиме малий зворотний струм (струм дрейфу, тепловий струм), обумовлений рухом основних носіїв.
ДільницяIII:Ділянка електричного пробою. Якщо прикласти досить велику напругу, неосновні носії будуть розганятися і при зіткненні з вузлами кристалічних грат відбувається ударна іонізація, яка в свою чергу призводить до лавинного пробою (внаслідок чого різко зростає струм)
Електричний пробій є оборотним, після зняття напруги P-N-перехід відновлюється.
ДільницяIV:Дільниця теплового пробою. Зростає струм, отже збільшується потужність, що призводить до нагрівання діода і він згоряє.
Тепловий пробій - незворотний.
Слідом за електричним пробоєм, дуже швидко слідує тепловий, тому діоди при електричному пробої не працюють.
Вольт-амперна характеристика ідеального діода (вентилю)
Основні параметри напівпровідникових приладів
1. Максимально допустимий середній за період прямий струм(IПР. СР.)
- це такий струм, який діод здатний пропустити у напрямі.
Величина допустимого середнього за період прямого струму дорівнює 70% струму теплового пробою.
По прямому струму діоди поділяються на три групи:
Діоди малої потужності (IПР.СР 10 А)
Діоди малої потужності не вимагають додаткового тепловідведення (тепло приділяється за допомогою корпусу діода)
Для діодів середньої та великої потужності, які не ефективно відводять тепло своїми корпусами, потрібно додаткове тепловідведення (радіатор – кубик металу, в якому за допомогою лиття або фрезерування роблять шипи, в результаті чого зростає поверхня тепловідведення. Матеріал – мідь, бронза, алюміній, силумін )
2. Постійна пряма напруга(Uпр.)
Постійна пряма напруга – це падіння напруги між анодом та катодом при протіканні максимально допустимого прямого постійного струму.
Виявляється особливо при малій напрузі живлення.
Постійна пряма напруга залежить від матеріалу діодів (германій – Ge, кремній – Si)
Германієві діоди позначають – ДД (1Д) Кремнієві діоди позначають – КД (2Д)
3. Повторювана імпульсна зворотна максимальна напруга(Uобр. max)
Електричний пробій йде амплітуднимзначенню (імпульсу) Uобр. max ≈ 0.7UЕл. пробою (10÷100 В)
Для потужних діодів Uобр. max = 1200 Ст.
Цей параметр іноді називають класом діода (12 клас -Uобр. max = 1200)
4. Максимальний зворотний струм діода(Imax ..обр.)
Відповідає максимальному зворотному напрузі (становить одиниці mA).
Для кремнієвих діодів максимальний зворотний струм вдвічі менший, ніж для германієвих.
5. Диференціальний (динамічний) опір.