Диод (теория)

Полупроводниковый диод представляет собой устройство, содержащее p-n переход и имеющее два выхода. В зависимости от назначения полупроводниковые диоды делятся на выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные, стабилитроны, варикапы и другие.

Диод (теория)

Выпрямительные диоды используются для выпрямления переменного тока, используя вентильные свойства перехода: низкое сопротивление в прямом направлении и высокое сопротивление в обратном направлении.

К основным характеристикам выпрямительных диодов относятся максимально допустимый прямой ток и падение напряжения на диоде при этом токе, а также максимально допустимые обратное напряжение и обратный ток при этом напряжении. С увеличением прямого тока температура перехода увеличивается и может произойти тепловой отказ. Температура германиевых диодов не должна превышать 85 °С, а кремниевых — 150 °С. В процессе эксплуатации мощные диоды для охлаждения крепятся на специальные радиаторы, и иногда они перегорают.

Увеличение обратного напряжения, подаваемого на диод, может привести к лавинному пробою, избегая указания допустимого обратного напряжения для каждого диода, примерно равного 0,7-0,8 напряжения лавинного пробоя.

Для выпрямительных диодов тепловой и лавинный пробой являются необратимыми процессами, выводящими диод из строя.

Выпрямительные диоды делятся на маломощные с допустимым прямым током до 0,3 А, средней мощности — до 10 А и мощные, допустимый прямой ток которых превышает 10 А. Применяются только средние и маломощные диоды в отечественной радиоаппаратуре.

Импульсные и высокочастотные диоды принципиально не отличаются от выпрямительных, но характеризуются дополнительными параметрами: собственной емкостью, временем нарастания прямого сопротивления и временем восстановления обратного сопротивления. Собственная емкость на высокой частоте снижает обратное сопротивление. Для его уменьшения необходимо уменьшить размер кристалла, что приводит к уменьшению среднего прямого тока через диод. Для импульсных диодов, кроме среднего, в паспорте указывается максимальный ток в импульсе, который может быть намного выше среднего тока, так как кристалл имеет свойство остывать в паузе между импульсами.

Наличие собственной емкости диода позволяет использовать его в качестве конденсатора при подаче обратного напряжения. С увеличением обратного напряжения ширина обедненного слоя увеличивается, что эквивалентно увеличению расстояния между обкладками конденсатора, а емкость диода уменьшается. Изменяя обратное напряжение, подаваемое на диод, можно регулировать его емкость. Такие диоды называются варикапами. Промышленность выпускает широкий ассортимент варикапов с максимальной емкостью от единиц до сотен пикофарад. Преимущество варикапов состоит в том, что при необходимости одновременного изменения емкости нескольких конденсаторов варикапы могут быть конструктивно расположены в разных местах аппарата и вдали от контроля их емкости.

Туннельные диоды отличаются высокой концентрацией примесей и очень малой зоной обеднения, что приводит к наличию падающего участка вольт-амперной характеристики, на котором динамическое сопротивление диод минус. В области обратного тока туннельный диод подобен простому диоду с очень крутой характеристикой обратного тока. К основным параметрам туннельных диодов относятся пиковое напряжение и ток (точка 1), отношение пикового тока к току долины (точка 2), динамическое отрицательное сопротивление и рабочая частота. Секция с отрицательным сопротивлением позволяет использовать туннельные диоды в усилителях и генераторах вплоть до очень высоких частот (до 1000 МГц). Время переходных процессов в туннельных диодах достигает долей наносекунды (10-9 с). Они имеют слабую зависимость от температурных параметров.

Bestchart
Добавить комментарий