Общие сведения о диодах

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Полупроводниковый диод – это полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами, в котором используется то или иное свойство выпрямляющего электрического перехода.

В полупроводниковых диодах выпрямляющим электрическим переходом может быть электронно-дырочный (p–n) переход, либо контакт «металл – полупроводник», обладающий вентильным свойством, либо гетеропереход.

В зависимости от типа перехода полупроводниковые диоды имеют следующие структуры (рис. 2.1):

а) с p–n -переходом или гетеропереходом, в такой структуре кроме выпрямляющего перехода, должно быть два омических перехода, через которые соединяются выводы диода;

б) с выпрямляющим переходом в виде контакта «металл – полупроводник», имеющей всего один омический переход.

В большинстве случаев полупроводниковые диоды с р-n -переходами делают несимметричными, т.е. концентрация примесей в одной из областей значительно больше, чем в другой. Поэтому количество неосновных носителей, инжектируемых из сильно легированной (низкоомной) области, называемой эмиттером диода, в слабо легированную (высокоомную) область, называемую базой диода, значительно больше, чем в противоположном направлении.

Классификация диодов производится по различным признакам:

· по типу полупроводникового материала – кремниевые, германиевые,

· из арсенида галлия;

· по назначению – выпрямительные, импульсные, стабилитроны, варикапы и др.;

· по технологии изготовления электронно-дырочного перехода – сплавные, диффузионные и др.;

· по типу электронно-дырочного перехода – точечные и плоскостные.

Основными классификационными признаками являются тип электрического перехода и назначение диода.

В зависимости от геометрических размеров p–n -перехода диоды подразделяют на плоскостные и точечные.

Плоскостными называют такие диоды, у которых размеры, определяющие площадь p–n -перехода, значительно больше его ширины. У таких диодов площадь p–n -перехода может составлять от долей квадратного миллиметра до десятков квадратных сантиметров.

Плоскостные диоды (рис. 2.2) изготавливают методом сплавления или методом диффузии.

Плоскостные диоды имеют сравнительно большую величину барьерной ёмкости (до десятков пикофарад), что ограничивает их предельную частоту до 10 кГц.

Промышленностью выпускаются плоскостные диоды в широком диапазоне токов (до тысяч ампер) и напряжений (до тысяч вольт), что позволяет их использовать как в установках малой мощности, так и в установках средней и большой мощности.

Точечные диоды имеют очень малую площадь p–n -перехода, причем линейные размеры ее меньше толщины p–n -перехода.

Точечные р–n -переходы (рис. 2.3) образуются в месте контакта монокристалла полупроводника и острия металлической проволочки – пружинки.

Для обеспечения более надежного контакта его подвергают формовке, для чего уже через собранный диод пропускают короткие импульсы тока.

В результате формовки из-за сильного местного нагрева материал острия пружинки расплавляется и диффундирует в кристалл полупроводника, образуя слой иного типа электропроводности, чем полупроводник. Между этим слоем и кристаллом возникает p–n -переход полусферической формы.

Благодаря малой площади p–n -перехода барьерная ёмкость точечных диодов очень незначительна, что позволяет использовать их на высоких и сверхвысоких частотах.

По аналогии с электровакуумными диодами, ту сторону диода, к которой при прямом включении подключается отрицательный полюс источника питания, называют катодом, а противоположную – анодом.

Дата добавления: 2015-06-04