Полупроводниковый диод

История создания и развития диодов

Сверху — обозначение по ГОСТ 2.730-73выпрямительного полупроводникового диода на схемах.Ниже — внешний вид типичных представителей полупроводниковых диодов. На корпусе прибора катод обычно обозначается кольцом или точкой.

Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в 1873 году британский учёный Ф. Гутри обнаружил, что отрицательно заряженный шар электроскопа при его сильном накаливании теряет заряд, но если его зарядить положительно, то заряд не теряется. Объяснить это явления в то время не могли. Это явление вызвано термоэлектронной эмиссией и затем использовалось в электровакуумных диодах с накаливаемым катодом. Термоэлектронная эмиссия были заново открыта 13 февраля 1880 года Томасом Эдисоном в его опытах по продлению срока службы накаливаемой нити в лампах накаливания, и затем, в 1883 году, запатентовано им (патент США № 307031). Однако Эдисон в дальнейшем его не изучал.

Впервые диод с термоэлектронной эмиссией был запатентован в Британии Джоном Амброзом Флемингом (научным советником компании Маркони и бывшим сотрудником Эдисона) 16 ноября 1904 года (патент США № 803684 от ноября 1905 года).

В 1874 году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл выпрямляющие свойства кристаллических диодов, а в 1899 году Браун запатентовал кристаллический выпрямитель. Джэдиш Чандра Боус развил далее открытие Брауна в устройство, применимое для приёма радиоволн. Около 1900 года Гринлиф Пикард создал первый радиоприёмник на кристаллическом диоде. 20 ноября 1906 года Пикард запатентовал кремниевый кристаллический детектор (патент США № 836531).

В конце XIX века устройства подобного рода назывались выпрямителями, и лишь в 1919 году Вильям Генри Иклс ввёл в обиход термин «диод».

Ключевую роль[источник не указан 363 дня] в разработке первых советских полупроводниковых диодов в 1930-х годах сыграл физик Б. М. Вул.

Типы диодов

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны коронного и тлеющего разряда), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Ламповые диоды

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается проходящим через него током из специальной цепи накала или отдельной нитью накала. Благодаря этому часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду. Если электрическое поле направлено в противоположную сторону, поле препятствует движению электронов, и тока (практически) нет.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый диод в стеклянном корпусе. На фотографии виден полупроводник с подходящими к нему контактами

Полупроводниковый диод состоит либо из полупроводников p-типа и n-типа (полупроводников с разным типом примесной проводимости), либо из полупроводника и металла (диод Шоттки). Контакт между полупроводниками называется p-n переходом и проводит ток в одном направлении (обладает односторонней проводимостью).

Специальные типы диодов

Цветные светодиоды

Светодиод ультрафиолетового спектра излучения (увеличен)

• Стабилитрон (диод Зенера) — диод, работающий в режиме (обратимого) пробоя p-n-перехода (см. обратную ветвь вольт-амперной характеристики). Используются для стабилизации напряжения.
• Туннельный диод (диод Лео Эсаки) — диод, в котором используются квантовомеханические эффекты. На вольт-амперной характеристике имеет область так называемого «отрицательного сопротивления». Применяются как усилители, генераторы и пр.
• Обращённый диод — диод, имеющий гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы такого диода основан на туннельном эффекте.
• Точечный диод — диод, отличающийся низкой ёмкостью p-n-перехода и наличием на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Ранее использовались в СВЧ-технике (благодаря низкой ёмкости p-n-перехода) и применялись в генераторах и усилителях (благодаря наличию на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением).
• Варикап (диоды Джона Джеумма) — диод, обладающий большой ёмкостью при запертом p-n-переходе, зависимой от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости (управляемых напряжением).
• Светодиод (диоды Генри Раунда) — диод, отличающийся от обычного диода тем, что излучает фотоны при рекомбинации электронов и дырок в p-n-переходе. Выпускаются светодиоды с излучением в инфракрасном, видимом, а с недавних пор — и в ультрафиолетовом диапазоне.
• Полупроводниковый лазер — диод, близкий по устройству к светодиоду, но имеющий оптический резонатор. Излучает когерентный свет.
• Фотодиод — диод, управляемый светом.
• Солнечный элемент — диод, похожий на фотодиод, но работающий без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
• Диод Ганна — диод, используемый для генерации и преобразования частоты в СВЧ-диапазоне.
• Диод Шоттки — диод с малым падением напряжения при прямом включении.
• Лавинный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое (см. обратный участок вольт-амперной характеристики). Применяется для защиты цепей от перенапряжений.
• Лавинно-пролётный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
• Магнитодиод — диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
• Стабистор — диод, при работе которых используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.
• Смесительный диод — диод, предназначенный для перемножения двух высокочастотных сигналов.
• pin-диод — диод, обладающий меньшей ёмкостью за счёт наличия между сильнолегированными полупроводниками p- и n-типов материала, характеризующегося собственной проводимостью. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Распространенные неисправности

Порой полупроводниковые приборы перестают функционировать, что объясняется естественной амортизацией или завершением установленного эксплуатационного срока. Существуют и другие типы неисправностей, к которым следует отнести:

1. Пробой перехода. При таком явлении полупроводник становится обычным проводником, который не имеет установленных свойств и не удерживает электрический ток в установленном направлении. Решить проблему можно с помощью стандартного мультиметра, подающего звуковой сигнал и определяющего уровень сопротивления.
2. Обрыв перехода. Представляет собой обратный процесс, в результате которого прибор превращается в изолятор. Электрический ток в таком случае пропускается только в одном направлении. Чтобы определить место обрыва, необходимо задействовать тестер с работающими щупами. Если эти элементы недостаточно качественные, то провести точную и правильную диагностику не удастся.
3. Нарушение герметичности. Любая утечка является серьезной угрозой для нормальной работы полупроводниковых приборов.

Типы пробоев

Существует несколько типов пробоев, которые происходят при росте показателей обратного тока. К ним относятся:

1. Тепловые пробои.
2. Электрические пробои.

Первая опасность происходит при несбалансированной работе теплоотводящего элемента или при перегреве r-n-перехода из-за воздействия чрезмерно высоких показателей тока. Проблема теплового пробоя может привести к массе неприятных последствий, включая:

1. Рост колебания атомов из состава кристалла.
2. Взаимодействие электронов с проводимой областью.
3. Стремительный рост температурных показателей.
4. Деформационные процессы в структуре кристаллов.
5. Полное повреждение радиокомпонента.

Что касается электрического пробоя, то его нельзя назвать необратимым процессом, ведь при такой неприятности кристалл остается работоспособным. Поэтому вовремя принятые меры позволят сохранить диод от разрушения, а также продлить срок его службы.

В зависимости от типа электрические пробои бывают туннельными и лавинными. В первом случае неприятность развивается из-за прохождения чрезмерно высокого напряжения через узкие переходы, в результате чего электроны свободно проскакивают сквозь пробой. Образуются такие дефекты при появлении в молекулах большого количества примесей. Явление вызывает рост обратного тока и снижение напряжения.

Что касается лавинных пробоев, то они случаются из-за воздействия сильных полей, которые разгоняют носитель до пиковых показателей, а затем вышибают из атомов массу валентных электронов. Из-за этого электроны попадают в проводимую область, теряя свои свойства. Специфическое поведение, напоминающее по характеру схождение лавины, стало называться лавинным пробоем.

Без сомнений, современные электроприборы и различные радиотехнические изобретения не могут полноценно функционировать без полупроводниковых диодов. И чтобы продлить срок службы бытовой техники с этими элементами, необходимо знать о принципе их работы, основных неисправностях и способах борьбы с ними.

Рабочие характеристики диода.

На графиках, характеризующих работу диода, прямой ток обозначают Iпр., а обратный Iобр. А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления — прямой ток Iпр., и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления — обратный ток Iобр. — Эти свойства диодов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в постоянный.

Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпp.) или пропускным, а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр.) или непропускным.

При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром. Внутреннее сопротивление открытого диода — величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт — амперной характеристикой диода (ВАХ).

Такую характеристику вы видите на (рис. 2). Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр., а внизу — обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпp., влево — обратного напряжения. На такой вольт — амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь вольт — амперной характеристики, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр. диода в сотни раз больше тока Iобр. Так, например, уже при прямом напряжении Uпp. = 0,5 В ток Iпр. равен 50 мА (точка (а) на характеристике), при Uпp. = 1 В он возрастает до 150 мА (точка (б) на характеристике), а при обратном напряжении Uобр. = 100 В обратный ток Iобр. не превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитайте, во сколько раз при одном и том же прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного.

Рис. 2 Вольт — амперная характеристика полупроводникового диода.

Рис. 3 Схематическое устройство (а) и внешний вид некоторых плоскостных диодов (б).

Прямая ветвь идет круто вверх, как бы прижимаясь к вертикальной оси. Она характеризует быстрый рост прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения. Обратная же ветвь, как видите, идет почти параллельно горизонтальной оси, характеризуя медленный рост обратного тока. Наличие заметного обратного тока — недостаток диодов. Примерно такие вольт — амперные характеристики имеют все германиевые диоды. Вольт — амперные характеристики кремниевых диодов чуть сдвинуты вправо. Объясняется это тем, что германиевый диод открывается и начинает проводить ток при прямом напряжении 0,1-0,2 В, а кремниевый при 0,5-0,6 В. Прибор, на примере которого я рассказал вам о свойствах диода, состоял из двух пластин полупроводников разной электропроводности, соединенных между собой плоскостями. Подобные диоды называют плоскостными.

Точечный кремниевый диод

Точечные кремниевые диоды обладают большим прямым сопротивлением, поэтому исследовались маломощные плоскостные диоды типа Д219А, Д223 я Д226Б, которые, как показали измерения, имеют минимальную емкость яри обратном смещении.
 

Некоторые точечные кремниевые диоды изготовляют методом вплавления тонкой алюминиевой проволочки в кристалл кремния с n — типом электропроводности.
 

Выпускаются также точечные кремниевые диоды, основные преимущества которых заключаются в более слабой зависимости параметров от температуры и меньшей междуэлектродной емкости.
 

Отечественная промышленность выпускает также точечные кремниевые диоды с применением кремния, обладающего рчпрсводимостью. Основные преимущества их перед германиевыми диодами заключаются В более слабой зависимости параметров от температуры и меньшей между-электродиой емкости. Кремниевые диоды используются главным Образом в устройствах сверхвысоких частот.
 

Для приемных и измерительных устройств сантиметрового диапазона волн выпускаются точечные кремниевые диоды.
 

Для моделирования участков трубопроводов AT принята схема диодного функционального преобразователя на точечных кремниевых диодах, аппроксимирующая квадратичную зависимость потерь напора от расхода воды тремя отрезками прямых. Установка требуемой величины гидравлического сопротивления производится с помощью сменной колодки с сопротивлениями типа ММТ.
 

В схемах амплитудною детектора и АРУ транзисторных приемников используются германиевые точечные диоды типов Д1, Д2 и Д9, в схемах стабилизаторов напряжения применяются точечные кремниевые диоды типов Д101А, Д220 и селеновые диоды типа 7ГЕ2А — С.
 

В схемах амплитудного детектора и АРУ транзисторных приемников используются германиевые точечные диоды типов Д1, Д2 и Д9, в схемах стабилизаторов напряжения применяются точечные кремниевые диоды типов Д101А, Д220 и селеновые диоды типа 7ГЕ2А — С, а в схемах зарядных устройств — плоскостные германиевые диоды Д7А, Д7Ж, кремниевый диод типа Д226А и им аналогичные.
 

Кремниевые диоды также как и германиевые бывают плоскостными и точечными. Точечные кремниевые диоды имеют очень малую величн — 1 ну междуэлектродной емкости ( порядка 0 5 пф) и применяются при частотах до тысяч мега — ее.
 

По своему устройству и принципу действия кремниевые вентили аналогичны германиевым и также могут быть подразделены на точечные и плоскостные. Однако точечные кремниевые диоды практически не нашли себе применения в выпрямительных устройствах, а употребляются только в высокочастотных и сверхвысокочастотных цепях тока. В выпрямительных устройствах применяются плоскостные кремниевые диоды.
 

Решение вопроса о том, можно ли пренебречь емкостью вентиля, зависит и от параметров цепи, в которую он включен. Для ориентировки укажем, что емкость селеновых вентилей составляет 0 01 — 0 02 мкф на квадратный сантиметр активной площади элемента, германиевые точечные диоды имеют емкость порядка 1 пф. Точечные кремниевые диоды обычно можно считать безынерционными при частотах до нескольких сотен килогерц.
 

Принцип работы этих схем состоит в следующем. Напряжение на диоде, подключенном через большое сопротивление R1 к источнику питания, благодаря его экспоненциальной вольт-амперной характеристике, почти не зависит от изменения напряжения источника. Для точечного кремниевого диода это напряжение при некотором среднем токе примерно равно 0 8 В. Эмиттерный повторитель поддерживает на сопротивлении RE постоянное напряжение, а следовательно, постоянный эмиттерный ток и ток в нагрузке, включенной в коллекторную цепь. В схеме применяется германиевый транзистор, напряжение на эмит-терном сопротивлении которого равно напряжению на диоде за вычетом напряжения эмиттер — база, примерно равного 0 2 В. Таким же является и стабилизированный ток в нагрузке.
 

Типы диодов

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны коронного и тлеющего разряда), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Ламповые диоды

Основная статья: Электровакуумный диод

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается проходящим через него током из специальной цепи накала или отдельной нитью накала. Благодаря этому часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду. Если электрическое поле направлено в противоположную сторону, поле препятствует движению электронов, и тока (практически) нет.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый диод в стеклянном корпусе. На фотографии виден полупроводник с подходящими к нему контактами

Основная статья: Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод состоит либо из полупроводников p-типа и n-типа (полупроводников с разным типом примесной проводимости), либо из полупроводника и металла (диод Шоттки). Контакт между полупроводниками называется p-n переходом и проводит ток в одном направлении (обладает односторонней проводимостью).

Специальные типы диодов

Цветные светодиоды

Светодиод ультрафиолетового спектра излучения (увеличен)

• Стабилитрон (диод Зенера) — диод, работающий в режиме (обратимого) пробоя p-n-перехода (см. обратную ветвь вольт-амперной характеристики). Используются для стабилизации напряжения.
• Туннельный диод (диод Лео Эсаки) — диод, в котором используются квантовомеханические эффекты. На вольт-амперной характеристике имеет область так называемого «отрицательного сопротивления». Применяются как усилители, генераторы и пр.
• Обращённый диод — диод, имеющий гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы такого диода основан на туннельном эффекте.
• Точечный диод — диод, отличающийся низкой ёмкостью p-n-перехода и наличием на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Ранее использовались в СВЧ-технике (благодаря низкой ёмкости p-n-перехода) и применялись в генераторах и усилителях (благодаря наличию на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением).
• Варикап (диоды Джона Джеумма) — диод, обладающий большой ёмкостью при запертом p-n-переходе, зависимой от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости (управляемых напряжением).
• Светодиод (диоды Генри Раунда) — диод, отличающийся от обычного диода тем, что излучает фотоны при рекомбинации электронов и дырок в p-n-переходе. Выпускаются светодиоды с излучением в инфракрасном, видимом, а с недавних пор — и в ультрафиолетовом диапазоне.
• Полупроводниковый лазер — диод, близкий по устройству к светодиоду, но имеющий оптический резонатор. Излучает когерентный свет.
• Фотодиод — диод, управляемый светом.
• Солнечный элемент — диод, похожий на фотодиод, но работающий без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
• Диод Ганна — диод, используемый для генерации и преобразования частоты в СВЧ-диапазоне.
• Диод Шоттки — диод с малым падением напряжения при прямом включении.
• Лавинный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое (см. обратный участок вольт-амперной характеристики). Применяется для защиты цепей от перенапряжений.
• Лавинно-пролётный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
• Магнитодиод — диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
• Стабистор — диод, при работе которых используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.
• Смесительный диод — диод, предназначенный для перемножения двух высокочастотных сигналов.
• pin-диод — диод, обладающий меньшей ёмкостью за счёт наличия между сильнолегированными полупроводниками p- и n-типов материала, характеризующегося собственной проводимостью. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
3. Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

1. Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
2. Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

1. Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
2. Попадание электронов в проводимую зону.
3. Резкое повышение температуры.
4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Плоскостной кремниевый диод

Плоскостные кремниевые диоды имеют идеальные характеристики выпрямления при весьма высокой температуре ( до 165 С); они могут дать ток 1 5 а без внешнего охлаждения, имеют очень небольшой обратный ток, даже при очень высокой температуре, и незначительное снижение напряжения при полной нагрузке; приборы полностью герметизированы.
 

Плоскостные кремниевые диоды, предназначенные для стабилизации постоянного напряжения или для получения опорного ( образцового неизменного) напряжения, называются кремниевыми стабилитронами, опорными диодами. Они представляют собой разновидность кремниевых диодов с повышенной концентрацией носителей зарядов в полупроводниках.
 

Плоскостные кремниевые диоды типа Д202 — Д211 применяются для выпрямления переменного тока в источниках питания радиоаппаратуры.
 

Некоторые плоскостные кремниевые диоды с р — п-переходом обладают обратными характеристиками, сравнимыми с характеристиками электронных ламп. Их обратный ток меньше, чем у германиевых диодов, благодаря чему их обратное сопротивление изменяется с температурой значительно меньше, чем у германиевых диодов.
 

У плоскостного кремниевого диода в пластину из кремния с проводимостью п вплавлен элемент III группы, например алюминий. Пограничный слой кремния, куда проникают атомы алюминия, приобретает дырочную проводимость.
 

В плоскостных кремниевых диодах в пластинку из кремния с электронной проводимостью вместо индия вплавляют алюминиевый столбик, который создает область с дырочной проводимостью.
 

Промышленность выпускает плоскостные кремниевые диоды типов Д205 — Д211 для выпрямителей средней мощности и типов ВК-Ю и ВК-50 для выпрямителей большой мощности.
 

Основными недостатками плоскостных кремниевых диодов являются шумы в области лавинного пробоя и отсутствие насыщения обратной ветви вольтамперной характеристики, что показано на фиг. Шумы широко изменяются от прибора к прибору и, по-видимому, не являются обязательным свойством кремниевых переходов, так как у некоторых образцов приборов шумы отсутствуют Шумы почти всегда ограничены областью малых токов на характеристике лавинного пробоя, иногда связаны с определенным напряжением, имеют обычно белым спектр и в некоторых случаях зависят от температуры. Имеются предположения, что в некоторых приборах шумы обусловлены механическими повреждениями ( трещинами) в области р-п переходов.
 

В другом полупроводниковом модуляторе используются плоскостные кремниевые диоды, емкость которых зависит от напряжения. Этот модулятор, представляющий собой, по существу, параметрический усилитель, может давать усиление по мощности. Используя его, можно получить весьма малый дрейф по напряжению в узких температурных диапа — зонах. Принцип работы модулятора иллюстрируется на фиг.
 

Установлено, что в случае плоскостного кремниевого диода эта формула вполне точна только для прямого тока, но что обратные токи не насыщаются. Поэтому было сделано предположение , что вследствие малого времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии обратный ток из-за генерирования носителей ловушками в области пространственного заряда больше тока насыщения неосновных носителей, диффундирующих в эту область. Обратный ток ловушек пропорционален ширине области пространственного заряда.
 

На рис. 9.3, а показана конструкция плоскостного кремниевого диода средней мощности.
 

Как отмечалось в § 1.12, отличительной особенностью плоскостного кремниевого диода является резкое изменение обратного тока при малых изменениях обратного напряжения в области сильных полей. Эту особенность кремниевых диодов используют при создании стабилизаторов напряжения — стабилитронов.
 

Как уже отмечалось в § 4.3, отличительной особенностью плоскостного кремниевого диода является резкое изменение обратного тока при малых изменениях обратного напряжения в области сильных полей. Эту особенность кремниевых переходов используют для создания стабилизаторов напряжения — стабилитронов.
 

Для ослабления влияния перегрузок пепь R / — ИП1 зашунтирована шестью плоскостными кремниевыми диодами Дзо — Д — в прямом включении. При нормальной работе прямое напряжение на каждом диоде незначительно ( максимальная величина его составляет U изм. При этом напряжение на каждом диоде не превышает 0 7 в, п общее напряжение на цепи RO — ИП1 не превышает 4 2 в, то есть микроамперметр перегружен менее чем в 3 раза, что практически уже не представляет опасности.
 

Что обозначает маркировка

Маркировка на диодах

Каждый полупроводниковый диодный элемент обладает определенной маркировкой. Она может отличаться в зависимости от характеристик изделия, его вида, мощности и прочих параметров.

Маркировка, которая нанесена на такого рода компоненты электрических схем, является аббревиатурой и отражает параметры устройства. К примеру, маркировка КД196В расшифровывается следующим образом:

• кремниевый диод, имеющий напряжение пробоя до 0,3 В;
• напряжение 9,6 (цифра 96);
• модель третьей разработки.

Чтобы приобрести необходимый полупроводник, нужно внимательно изучить маркировку и знать, как она расшифровывается.