Диоды и диодные схемы. Устройство, классификация и основные параметры полупроводниковых диодов

2. Диоды и диодные схемы. Устройство, классификация и основные параметры полупроводниковых диодов

Давайте теперь попытаемся соединить эти два полупроводника. Так как у одного из них недостаток электронов, а у другого - избыток, то электроны и дырки устремляются к границе между этими двумя полупроводниками (рис. 2.6). Встретившиеся электрон и дырка рекомбинируют, т. е, соединяются друг с другом. Процесс рекомбинации продолжается до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие, т. е. пока соотношение "количество электронов/количество дырок" не выровняется. В результате у p-n-перехода образуется обедненный свободными носителями двойной слой пространственного заряда. В р-области этот слой создается оставшимися после рекомбинации свободных носителей, связанными с кристаллической решеткой отрицательными ионами акцепторной примеси (т. е. элемента 3-й группы), а в п-области - положительными ионами донорной (в переводе – "дающей", элементы 5-й группы), и образующееся в результате рекомбинации электрическое поле (р-область заряжена отрицательно, п-область - положительно) противодействует дальнейшему перемещению электронов и дырок (р-область заряжается отрицательно, электрон - тоже имеет отрицательный заряд; одноименные заряды отталкиваются), т. е. наступает динамическое равновесие. Слой из рекомбинировавших электронов с дырками между двумя полупроводниками называется "p-n-переход", а разность потенциалов на р-п-переходе - потенциальным барьером. Для кремния он равен примерно 0,6 В, для германия меньше.

Рис. 2.6. р-п-переход

Во всех полупроводниках постоянно образуются и снова рекомбинируют тепловые электронно-дырочные пары, создавая некоторое количество не основных носителей тока (для р-области - электронов, для п-области - дырок). Находящиеся вблизи p-n-перехода не основные носители, прежде чем успеют рекомбинировать с основными для того типа полупроводника, в котором они "родились", могут попасть в электрическое поле потенциального барьера, "перескочить" на полупроводник противоположной проводимости (для него они будут "основными") и послужить тем самым причиной возникновения дрейфового тока (обратный ток). Так как "перескочивший" не основной носитель уменьшает потенциальный барьер, то для "компенсации" сразу же за ним основной носитель "идет с повинной" к p-n-переходу, где и рекомбинирует.

Полупроводниковый прибор с одним р-п-переходом и называется диодом. Отличительная особенность диода (благодаря наличию р-п-перехода) - он пропускает ток только в одном направлении - от n-области к р-области. Благодаря этому диоды нашли широкое применение в выпрямителях переменного напряжения.

Рис. 2.7

Классификация диодов производится по следующим признакам:

1. По конструкции: плоскостные диоды, точечные диоды, микросплавные диоды.

2. По мощности: маломощные, средней мощности, мощные.

3. По частоте: низкочастотные, высокочастотные, СВЧ.

 4. По функциональному назначению: выпрямительные диоды, импульсные диоды, стабилитроны, варикапы, светодиоды, тоннельные диоды и так далее.

Условное обозначение диодов подразделяется на два вида:

маркировка диодов;

условное графическое обозначение (УГО) - обозначение на принципиальных электрических схемах.

Новый ГОСТ на маркировку диодов состоит из 4 обозначений:

К	С	156	А
Г	Д	507	Б
I	II	III	IV

I	- показывает материал полупроводника:	Г (1) - германий; К (2) - кремний; А (3) - арсенид галлия.
II	– тип полупроводникового диода	Д - выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды; А - диоды СВЧ; С - стабилитроны; В - варикапы; И - туннельные диоды; Ф - фотодиоды; Л - светодиоды; Ц - выпрямительные столбы и блоки.
III	- цифры, показывающие разделение диодов по своим электрическим параметрам	101...399 – выпрямительные 401…499 – ВЧ-диоды 501…599 - импульсные
IV	- буква	показывает модификацию диодов в данной группе

Рис. 2.8. а) Так обозначают выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки