Bariérové ​​a difúzne kapacity diódy. Bariérová a difúzna kapacita diódy Hodnota difúznej kapacity závisí od

Keď sa na p-n-prechod aplikuje striedavé napätie, prejavia sa kapacitné vlastnosti.

Vytvorenie p-n spojenia je spojené s objavením sa priestorového náboja vytvoreného stacionárnymi iónmi donorových a akceptorových atómov. Externé napätie aplikované na pn prechod mení množstvo priestorového náboja v prechode. teda p-n križovatka sa správa ako zvláštnosť plochý kondenzátor, ktorých dosky sú oblasti typu n a p mimo spoja a izolátorom je oblasť priestorového náboja ochudobnená o nosiče náboja a má vysoký odpor.

Táto kapacita p-n-prechodu sa nazýva bariéra ... Bariérovú kapacitu C B možno vypočítať podľa vzorca

S je oblasť p-n-križovatky; e · e 0 - relatívne (e) a absolútne (e 0) dielektrické konštanty; D je šírka pn križovatky.

Charakteristickým znakom bariérovej kapacity je jej závislosť od vonkajšieho použitého napätia. Berúc do úvahy (2.2), kapacita bariéry pre náhly prechod sa vypočíta podľa vzorca:

,

kde znamienko „+“ zodpovedá spätnému chodu a „- doprednému napätiu na križovatke.

Závislosť kapacity bariéry od spätného napätia sa nazýva kapacitno-napäťová charakteristika (pozri obr. 2.6). V závislosti od oblasti spojenia, koncentrácie dopantu a spätného napätia môže kapacita bariéry nadobudnúť hodnoty od jednotiek po stovky pikofaradov. Bariérová kapacita sa prejavuje v spätnom napätí; pri priepustnom napätí je posunutý o malý odpor r pn.

Okrem bariérovej kapacity má p-n-prechod aj takzvanú difúznu kapacitu. Difúzna kapacita je spojená s procesmi akumulácie a resorpcie nerovnovážneho náboja v báze a charakterizuje zotrvačnosť pohybu nerovnovážnych nábojov v oblasti bázy.

Difúznu kapacitu možno vypočítať takto:

,

kde t n je životnosť elektrónov v báze.

Difúzna kapacita je úmerná prúdu cez pn prechod. Pri doprednom napätí môže difúzna kapacita dosiahnuť desiatky tisíc pikofaradov. Celková kapacita p-n-prechodu je určená súčtom bariérovej a difúznej kapacity. Pri spätnom napätí C B> C DIF; pri priepustnom napätí prevláda difúzna kapacita C DIF >> C B.

Ekvivalent p-n obvod-prechod na striedavý prúd je znázornený na obr. 2.7. V ekvivalentnom obvode sú paralelne s diferenciálnym odporom p-n-prechodu r pn zapojené dva kondenzátory C B a C DIF; v sérii s r pn, objemový odpor základne r ¢ B. p-n odpor-prechod je určený objemovým odporom základne. Pri vysokých frekvenciách teda pn prechod stráca svoje nelineárne vlastnosti.

Typy diód

Diódy sú klasifikované:

1. Podľa frekvencie:

2. nízka frekvencia;

3. Stredná frekvencia;

4. vysoká frekvencia;

5. Mikrovlnné - diódy.

6. Podľa technológie výroby:

7.bod;

8. plávajúce;

9. difúzia.

10. Podľa funkčného účelu:

11. usmerňovač;

12. univerzálny;

13.LED diódy;

14. tunelové diódy.

Hlavné charakteristiky usmerňovacej diódy sú nasledujúce parametre: I pr, U pr, I pr max, U pr max, I arr, U arr max, r dif, kde r rozdiel- diferenciálny odpor diódy:.

Pre zenerovu diódu sú hlavné parametre I s min, I s max, U s min, U s max, okrem zenerovej diódy (určenej v pracovnom bode), nominálnych údajov a prierazného napätia U arr max... Uvádza sa aj TKN (teplotný koeficient napätia): alebo v % na °C: .

Pulzné diódy sa vyznačujú pracovnou frekvenciou f a impulzná odozva: na východ(čas, za ktorý dióda obnoví svoje vlastnosti), kapacita p-n-prechodu C pn a rovnaké vlastnosti ako usmerňovacie diódy: I pr, I arr atď.

Systém napájania. Klasifikácia a charakteristiky usmerňovačov. Jedno a celovlnný usmerňovač so záťažou R.

Prevažnú časť tvoria napájacie zdroje elektronické zariadenie... O 50% od hmotnosti zariadenia je napájací zdroj z dôvodu, že jeho súčasťou je zvyčajne transformátor, ktorý má veľké rozmery a hmotnosť.

Napájacia jednotka pozostáva z: transformátor, diódový obvod, vyhladzovací filter a stabilizátor .

Systém napájania - súbor primárnych a sekundárnych napájacích zdrojov.

Primárne napájacie zdroje - zariadenia, ktoré premieňajú neelektrickú energiu na elektrickú energiu (generátory atď.)

Sekundárne napájacie zdroje - zariadenia, ktoré premieňajú jeden druh elektrickej energie na iný (napríklad striedavý prúd na jednosmerný prúd) usmerňovače ), D.C. do premennej ( striedače )).

Transformátor navrhnuté tak, aby zodpovedali obvodu diódy napájaniu zo siete. Pomer počtu závitov sekundárneho a primárneho vinutia sa nazýva transformačný pomer. Druhým účelom transformátora je izolovať obvod diódy od siete, ak je záťaž uzemnená.

Diódový obvod je určený na usmernenie napätia na vstupe a získanie určitej konštantnej zložky na výstupe.

U d- zložka konštantného napätia;

ja d- zložka konštantného prúdu.

V závislosti od typu diódového obvodu je kvalita napätia na výstupe diódového obvodu rôzna. Táto kvalita hodnotí koeficient zvlnenia:

.

Faktor zvlnenia môže byť buď väčší ako 1 (pre celovlnné usmerňovače) alebo menší ako 1 (pre polvlnné usmerňovače).

Ako vyhladzovacie filtre sa používajú pasívne RC a LC filtre (častejšie sa používajú LC filtre). Jeden článok LC filtra znižuje koeficient zvlnenia maximálne 25-krát. Pre silnejšiu redukciu K p Používajú sa 2- alebo 3-článkové filtre. (ak je počet odkazov viac ako 3, je možné samobudenie).

Stabilizátor navrhnutý tak, aby ďalej obmedzoval vlnenie (znižuje K p 1000 alebo viackrát). Jeho základom je spravidla integrované obvody(Op-amp alebo špeciálne mikroobvody).

Kombinácia transformátora, diódového obvodu a vyhladzovacieho filtra sa nazýva usmerňovač ... Hlavné vlastnosti usmerňovača sú:

1) priemerný usmernený zaťažovací prúd ja 0;

2) priemerné usmernené napätie záťaže U 0;

3) koeficient zvlnenia pri zaťažení K n0;

4) vonkajšia charakteristika usmerňovač U 0 = U 0 (I 0).

Polvlnový obvod usmerňovača.

Ukážeme procesy prebiehajúce v obvode na oscilogramoch:

V kladné polcyklové napätie U 2 dióda VD sa otvorí a prúd preteká záťažou ja 2 rovný ja d... V tomto prípade má napätie na záťaži sínusový charakter s amplitúdou U 2 m(úbytok napätia na dióde zanedbávame).

V záporné polcyklové napätie U 2 dióda VD je uzavretá a privádza sa na ňu spätné napätie U arr max = U 2 m... Napätie a prúd naprieč záťažou majú teda impulzný charakter (od 0 do p- sínusový charakter a od p predtým 2p napätie a prúd sú nulové).

Definujme vlastnosti usmerňovača:

1. Efektívne napätie sekundárne vinutie transformátor:

označovať wt = u, potom alebo .

Odtiaľ je možné okamžite vidieť nevýhodu polvlnového usmerňovacieho obvodu: priemerné usmernené napätie vinutia je viac ako 2-krát menšie U 2.

, kde ja 2 m- amplitúda prúdu sekundárneho vinutia transformátora.
Poznanie vzťahu medzi U d a U 2 môžete napísať nasledujúci výraz:
I2 = 1,57 I d,kde ja d- priemerný usmernený prúd.
Tieto výrazy umožňujú určiť výkon sekundárneho vinutia transformátora, ako aj získať požiadavky na drôt vinutia sekundárneho vinutia ( P2 = U2I2).

3. Efektívna hodnota prúdu primárneho vinutia transformátora:
vzťah medzi prúdom primárneho a sekundárneho vinutia je lineárny, kde n- transformačný pomer. Na druhej strane i 2 = I 2 -I d, potom ... Určite efektívnu hodnotu prúdu ja 1 (ja 1):
.
Ďalej môžete určiť výkon P 1 primárne vinutie transformátora ( P 1 = U 1 I 1). Keď poznáte výkon primárneho a sekundárneho vinutia, môžete vypočítať typický výkon transformátora ( S):

4. Reverzné napätie na dióde

5. Frekvencia prvej harmonickej napätia na záťaži ( f n1): f n1 = f sieť = 50 Hz.
Z toho vyplýva druhá nevýhoda polvlnového usmerňovacieho obvodu. Spočíva v tom, že pri frekvencii 50 Hz pri konštrukcii vyhladzovacieho filtra sú potrebné ťažkopádnejšie L a C.

6. Koeficient zvlnenia, kde U 1 m je určená Fourierovým sériovým rozšírením krivky napätia naprieč záťažou (pre polvlnový usmerňovací obvod U 1 m> U d, čo je zároveň jeho nevýhodou).

Pretože v prúde sekundárneho vinutia je konštantná zložka rovná ja d, potom je transformátor vystavený nútenému predpätiu, preto môže byť signál na výstupe transformátora skreslený v dôsledku jeho saturácie. Aby sa tomu zabránilo, zväčší sa veľkosť transformátora.

Kvôli uvedeným nevýhodám túto schému používa sa, keď to nie je potrebné Vysoká kvalita výstupný signál.

Stredný obvod s plnou vlnou.

Obsahuje transformátor so strednou svorkou a dvoma diódami. Pozostáva z dvoch polvlnných usmerňovačov.

W'2 = W''2;

Jeho nevýhoda je okamžite viditeľná z diagramu: potreba výstupu stredného bodu transformátora a rovnaký počet závitov sekundárneho vinutia.

Nakreslíme časové diagramy:

Uvažujme o fungovaní tejto schémy.

V kladnom polcykle je dióda VD1 otvorená a prúd diódy preteká záťažou i d1... Amplitúda záťažového napätia U n max = U 2 m... V zápornom polcykle sa dióda VD1 zatvorí a dióda VD2 sa otvorí, pretože polovičné vinutia sú rovnaké, amplitúda napätia na záťaži bude tiež rovnaká U 2 m... Napätie na záťaži má impulzný charakter a frekvencia základnej harmonickej je 2-krát viac frekvencie siete ( f n1 = 2f sieť). Prúd tečúci v každom z polovičných vinutí je nenulový počas jedného polovičného cyklu. Vzhľadom na jadro transformátora sú magnetické toky vytvorené prúdmi polovičného vinutia sínusové. Preto môžeme predpokladať, že sekundárny prúd transformátora (vo vzťahu k jadru) má sínusový charakter.

Hlavné charakteristiky usmerňovača.

1. Priemerné usmernené napätie záťaže U d:
odkedy Tento usmerňovač je kombináciou dvoch polvlnných usmerňovačov, teda:.

2. Efektívna hodnota prúdu sekundárneho vinutia transformátora:
odkedy povaha prúdu pretekajúceho polovičným vinutím transformátora (v porovnaní s polovičným usmerňovačom) sa nezmenila, potom bude pomer rovnaký:.
Ďalej, keď urobíme podobné závery ako pre polovičný usmerňovač, dostaneme:

Nevýhody obvodu zahŕňajú komplikovanosť obvodu a konštrukcie transformátora.

Zmena vonkajší stres dU na p-n prechode vedie k zmene akumulovaného náboja dQ v ňom. Preto sa prechod p-n správa ako kondenzátor, ktorého kapacita je C = dQ / dU.

V závislosti od fyzikálnej povahy meniaceho sa náboja sa rozlišujú bariérové ​​(nabíjacie) a difúzne kapacity.

Bariérová (nabíjacia) kapacita je určená zmenou nekompenzovaného náboja iónov pri zmene šírky bariérovej vrstvy vplyvom vonkajšieho spätného napätia. Preto ideálny prechod elektrón-diera možno považovať za plochý kondenzátor, ktorého kapacita je určená vzťahom

kde П, d je plocha a hrúbka p-n prechod.

Zo vzťahov (1,41) a (1,31) to vyplýva

.

Vo všeobecnom prípade je závislosť nabíjacej kapacity od spätného napätia aplikovaného na p-n prechod vyjadrená vzorcom

,

kde Co je kapacita p-n prechodu pri U OBR = 0; g - koeficient v závislosti od typu p-n prechod (pre ostré p-n prechody g = 1/2 a pre hladké g = 1/3).

Kapacita bariéry sa zvyšuje so zvýšením N A a N D, ako aj s poklesom spätného napätia. Charakter závislosti C BAR = f (U OBR) je znázornený na obr. 1,13, a.

Zvážte difúznu kapacitu. So zvýšením vonkajšieho napätia aplikovaného na pn prechod v doprednom smere sa koncentrácia injektovaných nosičov v blízkosti hraníc spojenia zvyšuje, čo vedie k zmene množstva náboja spôsobeného menšinovými nosičmi v p- a n-oblastiach. . To možno považovať za prejav určitej kapacity. Keďže závisí od zmeny difúznej zložky prúdu, nazýva sa to difúzia. Difúzna kapacita je pomer prírastku vstrekovacieho náboja dQ inzh k zmene napätia dU pr, ktorá to spôsobila, t.j. ... Pomocou rovnice (1.30) je možné určiť náboj vstreknutých nosičov, napríklad otvorov v n-oblasti:

Obrázok 1.13 Závislosť bariérovej (a) a difúznej (b) kapacity p-n prechodu od napätia.

Potom sa difúzna kapacita, spôsobená zmenou celkového náboja nerovnovážnych otvorov v n-oblasti, určí podľa vzorca

.

Podobne pre difúznu kapacitu v dôsledku vstrekovania elektrónov do oblasti p,

.

Obrázok 1.13 Ekvivalentný obvod p-n prechodu.

Celková difúzna kapacita

Závislosť kapacity od priepustného napätia na p-n prechode je znázornená na obrázku 1.13, b.

Celková kapacita p-n prechodu je určená súčtom nabíjacích a difúznych kapacít:

.

o zapnutie p-n prechode v smere dopredu prevažuje difúzna kapacita a pri zapnutí v opačnom smere kapacita nabíjania.

Na obr. 1.14 ukazuje ekvivalentný obvod p-n prechodu v striedavom prúde. Obvod obsahuje diferenciálny odpor pn prechodu r D, difúznu kapacitu C DIF, bariérovú kapacitu C BAR a odpor objemu p- a n-oblastí r 1. Na základe rovnice (1.37) môžete napísať:

.

Ak pri priame začlenenie p-n prechod U pr >> j t, potom:

Pri izbovej teplote ; (1.42)

(vo vzťahu (1.42) je aktuálna hodnota dosadená v ampéroch). Zvodový odpor r УТ zohľadňuje možnosť prechodu prúdu cez povrch kryštálu v dôsledku nedokonalosti jeho štruktúry. S priamym spojením p-n križovatky S BAR<< С ДИФ, дифференциальное сопротивление r Д ПР мало и соизмеримо с r 1 , поэтому эквивалентная схе­ма принимает вид, показанный на рис. 1.15, а.

Obrázok 1.15 Zjednodušené obvody ekvivalentné s prechodom pn.

So spätným predpätím r D OBR >> r 1, S BAR >> S DIF a ekvivalentný obvod má tvar znázornený na obr. 1,15, b.

Keď sa na p-n-prechod aplikuje striedavé napätie, prejavia sa kapacitné vlastnosti.

Vytvorenie p-n spojenia je spojené s objavením sa priestorového náboja vytvoreného stacionárnymi iónmi donorových a akceptorových atómov. Externé napätie aplikované na pn prechod mení množstvo priestorového náboja v prechode. V dôsledku toho sa p-n prechod správa ako druh plochého kondenzátora, ktorého dosky sú oblasti typu n a p mimo spojenia a izolátorom je oblasť priestorového náboja ochudobnená o nosiče náboja a má vysoký odpor.

Táto kapacita p-n-prechodu sa nazýva bariéra... Bariérovú kapacitu C B možno vypočítať podľa vzorca

S je oblasť p-n-križovatky;  ·  0 - relatívne () a absolútne ( 0) dielektrické konštanty;  je šírka p-n-prechodu.

Charakteristickým znakom bariérovej kapacity je jej závislosť od vonkajšieho použitého napätia. Berúc do úvahy (2.2), kapacita bariéry pre náhly prechod sa vypočíta podľa vzorca:

,

kde znamienko „+“ zodpovedá spätnému chodu a „- doprednému napätiu na križovatke.

ryža. 2.6 Bariérová kapacita versus spätné napätie

V závislosti od oblasti spojenia, koncentrácie dopantu a spätného napätia môže kapacita bariéry nadobudnúť hodnoty od jednotiek po stovky pikofaradov. Bariérová kapacita sa prejavuje v spätnom napätí; pri priepustnom napätí je posunutý o malý odpor r pn.

Okrem bariérovej kapacity má p-n-prechod aj takzvanú difúznu kapacitu. Difúzna kapacita je spojená s procesmi akumulácie a resorpcie nerovnovážneho náboja v báze a charakterizuje zotrvačnosť pohybu nerovnovážnych nábojov v oblasti bázy.

Difúznu kapacitu možno vypočítať takto:

,

kde t n je životnosť elektrónov v báze.

Difúzna kapacita je úmerná prúdu cez pn prechod. Pri doprednom napätí môže difúzna kapacita dosiahnuť desiatky tisíc pikofaradov. Celková kapacita p-n-prechodu je určená súčtom bariérovej a difúznej kapacity. Pri spätnom napätí C B> C DIF; pri priepustnom napätí prevláda difúzna kapacita C DIF >> C B.

Ryža. 2.7 Ekvivalentný obvod striedavého p-n-prechodu

V ekvivalentnom obvode sú paralelne s diferenciálnym odporom p-n-prechodu r pn zapojené dva kondenzátory C B a C DIF; objemový odpor bázy r B je zapojený do série s r pn.

S nárastom frekvencie striedavého napätia privedeného na pn-prechod sa kapacitné vlastnosti prejavujú stále viac, r pn je posunuté kapacitným odporom a celkový odpor pn-prechodu je určený objemovým odporom základ. Pri vysokých frekvenciách teda pn prechod stráca svoje nelineárne vlastnosti.

Metódy na získanie p - n-prechodu

Prechody zliatiny sa získajú nanesením "vzorky" zliatiny kovu s nízkou teplotou topenia, ktorá obsahuje potrebnú legujúcu látku, na substrát polovodičového kryštálu. Pri zahrievaní sa vytvorí oblasť tekutej taveniny, ktorej zloženie je určené spoločným roztavením vzorky a substrátu. Po ochladení sa vytvorí rekryštalizácia. Polovodičová oblasť obohatená o atómy dopantu. Ak je typ dotovania tejto oblasti odlišný od typu dopovania substrátu, potom je to ostrý p - n-prechod, navyše jeho hutnícka hranica X 0 sa zhoduje s hranicou rekryštalizácie regiónu. V zliatinových prechodoch na tomto povrchu sa rozdiel náhle zmení (ostrý p - n-prechod). Pri vyťahovaní z taveniny dochádza pri raste polovodičového ingotu k tvorbe prechodu meranou zmenou zloženia dopantov v tavenine. Difúzne prechody sa získavajú difúziou dopujúcich látok zo zdrojov v plynnej, kvapalnej a pevnej fáze. Implantované spoje sa tvoria počas iónových implantácia dopantov. Epitaxné spojenia sa získavajú metódou epitaxného rastu alebo rastu, vrátane metódy epitaxie molekulárnym lúčom, ktorá umožňuje priestorovo najjemnejšie (s rozlíšením až 1 nm) regulovať zákon variácie N D ( x) - N a ( X)... Často sa používajú kombinované metódy: po fúzii, implantácii alebo epitaxnom raste sa vykonáva difúzna úprava štruktúry. Po obdržaní p - n-P. reguluje sa nielen legovanie R- a n-plochy, ale aj štruktúra celej prechodovej vrstvy; najmä sa dosiahne požadovaný gradient a = d(N D - N a) / dx na mieste metalurgie. prechod X = X 0 ... Vo väčšine prípadov asymetrické R + - P- alebo P + - p-p., v ktorej je doping jedného z regiónov (+) oveľa silnejší ako druhého.

aplikácie, p - n-P. má nelineárnu I - V charakteristiku s vysokým rektifikačným koeficientom, ktorý je základom pre činnosť usmerňovacích (polovodičových) diód. V dôsledku zmeny hrúbky vrstvy vyčerpania so zmenou napätia U má riadenú nelineárnu kapacitu.

Ak je zapnutý v smere dopredu, vstrekuje médium z jednej zo svojich oblastí do druhej. Vstreknuté médium môže poháňať prúd atď. p - n-prechod, rekombinácia s emisiou svetla, transformácia p - n-Prechod. do zdroja elektroluminiscenčného žiarenia, zotrvačnosť sa má oneskoriť v oblasti vstrekovania počas rýchleho prepínania napätia na R - n-P. Aktuálne p - n-P. riadené svetlom alebo iným ionizujúcim žiarením. Vlastnosti p - n-P. spôsobiť ich použitie pri dekomp. zariadenia: usmerňovač, detektor, zmiešavacie diódy, bipolárne a unipolárne tranzistory; tunelové diódy; lavínové prechodové diódy (mikrovlnné generátory); fotodiódy, lavínové fotodiódy, fototranzistory ; tyristory, fototyristory; fotobunky, solárne panely; LED diódy, vstrekovacie lasery; detektory častíc atď. R - n-junction sú posunuté Schottkyho bariérami, izotypovými heterojunkciami, planárne dopovanými bariérami.

Difúzna kapacita je virtuálna kapacita, ktorá simuluje efekt „resorpcie“ nerovnovážneho náboja minoritných nosičov vo vysokoodporovej časti s konečným časom. p-n- prechod.

Ak, ako predtým, zvážime prípad, keď kraj R je viac odolný, t.j.

n n >> p n,

potom v oblasti R elektróny sú menšinovými nosičmi a ich rovnovážna koncentrácia je nízka. Keď sa použije predpätie, hlavnými nosičmi vrstvy sú elektróny n- v obrovské množstvo prejdite na vrstvu R vytvárajúc tam vesmírny náboj nerovnovážnych menšinových nosičov.

Ak sa aplikované napätie náhle zmení na blokovacie napätie, potom prechod elektrónov z n-oblasť sa zastaví, ale elektróny vrstvy n prichytený R- vrstva (nerovnovážny priestorový náboj), sa podobne ako menšinové nosiče vrátia do vrstvy n kým vesmírny náboj menšinových nosičov je R- plocha sa nezníži do rovnováhy. Fyzicky to znamená, že po určitú dobu po zmene napätia z priameho na spätný prechod p-n- prechodom bude tiecť spätný prúd, oveľa väčší ako je rovnovážna hodnota JE(obr. 3.12, a).

Ryža. 3.12. Prejav difúznej kapacity p-n- prechod:

a- pri nízkej rýchlosti zmeny signálu;

b- pri vysokej rýchlosti zmeny signálu

Na obr. 3.12, b ukazuje sa, ako difúzna kapacita pri vysokej frekvencii kolísania napätia vedie k strate vlastnosti jednosmernej vodivosti p-n-prechod. Je zrejmé, že čím väčšia je hodnota dopredného prúdu, tým väčší je nerovnovážny náboj, čím dlhšie trvá jeho resorpcia (vybitie difúznej kapacity), tým väčšia je zotrvačnosť. p-n- prechod.

3.7. Zlomiť p-n-prechod

Zvýšenie spätného napätia na určitú kritickú hodnotu spôsobuje jav lavínového nárastu spätného prúdu, ktorý, ak neprijmete opatrenia na jeho obmedzenie, spôsobí zničenie p-n- prechod. Tento jav sa nazýva rozpad. Mechanizmus fyzického rozpadu je pomerne komplikovaný a možno ho podmienečne rozdeliť na dva typy: tepelné a elektrické.

Tepelný rozpad

Tepelný rozklad sa dá zjednodušiť nasledujúca schéma: keď tečie spätný prúd p-n- prechodu je pridelená sila P = U 0 ja 0, čo vedie k zahrievaniu objemu polovodiča. Vznikne kladné tepelné spojenie, ktoré, ak nie je zabezpečená teplotná rovnováha (v dôsledku efektívneho odvodu tepla), vedie k tepelnej deštrukcii p-n- prechod. Zabránenie úniku tepla je hlavnou technickou výzvou a dosahuje sa obmedzením množstva spätného napätia a zabezpečením dobrého odvodu tepla z p-n- prechod (inštalácia p-n-prechod na teplo odvádzajúce dosky-radiátory, aktívne vetranie).

Difúzna kapacita odráža prerozdelenie nábojov v blízkosti pn prechodu a prejavuje sa hlavne pri predpätí prechodu. Zmenou priepustného napätia na pn prechode sa zmení náboj nerovnovážnych nosičov v báze. Táto zmena náboja spôsobuje difúznu kapacitu:

Polovodičové diódy

Polovodičové diódy nazývané elektrické konvertory s jedným pn-prechodom, ktoré majú 2 elektrické výstupy.

Označenie diód zapnuté schematický diagram závisí od ich funkčného účelu. Hlavné typy diód:

1.napájacie (usmerňovacie) diódy;

2. referenčné diódy (zenerove diódy a stabilizátory);

3. impulzné diódy;

4. tunelové diódy;

5. varikapy;

6. Mikrovlnné diódy;

7. magnetódiódy;

8.LED diódy atď.

Výkonové diódy

Výkonové diódy sú určené na usmerňovanie priemyselného frekvenčného prúdu. Využívajú ventilové vlastnosti prúdovo-napäťovej charakteristiky p-n-prechodu. Obrázok 3.1. prezentované symbol dióda a jej prúdovo-napäťová charakteristika, kombinovaná s charakteristikou p-n-prechodu.

Hlavné parametre výkonových diód:

1. I pr Porov. ¾ priemerná prípustná hodnota dopredného prúdu;

2. U pr.sr. ¾ pokles napätia v priepustnom smere pri povolenom priepustnom prúde;

3. U arr. max ¾ prípustné spätné napätie diódy, ktoré nevedie k elektrickému prerušeniu;

4. Prídem. max ¾ hodnota spätného prúdu diódy pri prípustnom spätnom napätí;

5. R pridať. ¾ prípustný výkon rozptýlený zariadením;

6.t ° práca. max ¾ maximálne prípustné pracovná teplota;

7.f max ¾ medzná prevádzková frekvencia.

Vysokofrekvenčné diódy

Vysokofrekvenčné diódy sú určené na konverziu striedavý prúd jednosmerne pri významných frekvenciách striedavého prúdu (od stoviek kHz do stoviek MHz). Hlavným dôvodom nemožnosti použitia bežných usmerňovacích diód na tieto účely je ich významná bariérová kapacita. S nárastom frekvencie usmerneného signálu klesá kapacita uzavretej diódy, narúšajú sa vlastnosti ventilu a dióda prestáva plniť svoj funkčný účel. Na elimináciu tohto efektu (na minimalizáciu prechodovej kapacity) sa vo vysokofrekvenčných diódach používajú dve technologické metódy: takzvané bodové a mezozliatinové technológie.

Funkcie vysokofrekvenčnej diódy sú podobné ako funkcie usmerňovacej diódy. Označenie vysokofrekvenčnej diódy zapnuté elektrické schémy sa zhoduje s označením usmerňovacej diódy. Okrem parametrov typických pre usmerňovaciu diódu, a maximálna kapacita dióda pri nulovom spätnom napätí.

Mikrovlnné diódy (mikrovlnné diódy)

Mikrovlnné diódy sú určené na konverziu signálov elektrický prúd až desiatky MHz. Vykonáva sa pomocou bodovej technológie.

Impulzné diódy

Označenie a charakteristika prúdového napätia impulzných diód sú podobné usmerňovacie diódy... Impulzné diódy sú určené na prácu so signálmi impulzného charakteru (v spínacom režime), preto je potrebné počítať so zotrvačnosťou procesov zapínania a vypínania diód. Čas na vytvorenie priepustného napätia s náhlou zmenou priepustného prúdu a čas zotavenia spätného odporu so zmenou polarity privedeného napätia začína nadobúdať na význame. Oba tieto faktory sú určené rýchlosťou rekombinačných procesov (životnosť nosičov voľného prúdu). Pre zvýšenie rýchlosti rekombinačných procesov sa do polovodičových materiálov týchto diód vnášajú nečistoty, ktoré tvoria „pasce“ pre voľné prúdové nosiče (zlato, nikel).

Vplyvom vstupného impulzu s kladnou polaritou (obr. 3.2.) sa do oblasti bázy diódy vstreknú nosiče náboja. Zmena napätia z dopredu na spätný vedie k spätnému prúdovému rázu v dôsledku prítomnosti difúznej kapacity. Prepätie spätného prúdu možno považovať za zníženie spätného odporu diódy v dôsledku vstreknutého náboja.

Hlavné parametre pulznej diódy sú:

1.t arr = t 2 - t 1 ¾ čas zotavenia spätného odporu, t.j. časový interval od okamihu prechodu prúdu nulou (po zmene polarity priepustného napätia) až do okamihu, keď spätný prúd nastaviť malú hodnotu;

2.t pr = t 4 - t 3 ¾ čas nastolenia odporu vpred, t.j. časový interval od momentu, keď sa na diódu privedie dopredný prúdový impulz, kým sa nedosiahne vopred určená hodnota priepustného napätia na nej;

3. R ​​a = U pr. Max / I pr. Odpor impulzu;

4. I pr Max ¾ maximálny povolený impulzný prúd;

5. U pr.Max ¾ maximálne impulzné dopredné napätie;

6. R pridať. ¾ maximálny povolený stratový výkon.

Rôzne pulzné diódy sú Schottkyho dióda, v ktorom je p-n-prechod tvorený polovodičovo-kovovou štruktúrou. Charakteristickým znakom tohto prechodu je absencia akumulácie nadmerného náboja v základni. Zotrvačné vlastnosti takejto diódy súvisia s nábojom v kapacitnej bariére. Označenie Schottkyho diódy je na obr. 3.3.