Основне призначення випрямних діодів – перетворення напруги. Але це єдина сфера застосування даних напівпровідникових елементів. Їх встановлюють у ланцюги комутації та управління, використовують у каскадних генераторах тощо. Початківцям буде цікаво дізнатися, як влаштовані ці напівпровідникові елементи, а також їх принцип дії. Почнемо із загальних характеристик.

Пристрій та конструктивні особливості

Основний елемент конструкції – напівпровідник. Це пластина кристала кремнію або германію, який має дві області р і n провідності. Через цю особливість конструкції вона отримала назву площинної.

При виготовленні напівпровідника обробка кристала виробляється так: для отримання поверхні р-типу її обробляють розплавленим фосфором, а р-типу - бором, індиєм або алюмінієм. У процесі термообробки відбувається дифузія цих матеріалів та кристала. В результаті утворюється з р-n переходом між двома поверхнями з різною електропровідністю. Отриманий таким чином напівпровідник встановлюється у корпус. Це забезпечує захист кристала від сторонніх факторів впливу та сприяє тепловідводу.

Позначення:

• А – висновок катода.
• В - кристалоутримувач (приварений до корпусу).
• З – кристал n-типу.
• D – кристал р-типу.
• E – провід, що веде до виведення анода.
• F – ізолятор.
• G – корпус.
• H - Висновок анода.

Як уже згадувалося, як основи р-nДля переходу використовуються кристали кремнію або германію. Перші застосовуються значно частіше, це пов'язано з тим, що у германієвих елементів величина зворотних струмів значно вища, що суттєво обмежує допустиму зворотну напругу (вона не перевищує 400 В). Тоді як у кремнієвих напівпровідників ця характеристика може сягати 1500 У.

Крім цього, у германієвих елементів значно вже діапазон робочої температури, він варіюється в межах від -60°С до 85°С. При перевищенні верхнього температурного порога різко збільшується зворотний струм, що негативно впливає на ефективність пристрою. У кремнієвих напівпровідників верхній поріг порядку 125-150°С.

Класифікація за потужністю

Потужність елементів визначається максимально допустимим прямим струмом. Відповідно до цієї характеристики прийнята наступна класифікація:

Перелік основних характеристик

Нижче наведено таблицю з описом основних параметрів випрямляючих діодів. Ці характеристики можна отримати з даташиту ( технічного описуелемента). Як правило, більшість радіоаматорів до цієї інформації звертаються в тих випадках, коли зазначений у схемі елемент недоступний, що вимагає знайти відповідний аналог.

Зауважимо, що у більшості випадків, якщо потрібно знайти аналог тому чи іншому діоду, перших п'яти параметрів із таблиці буде цілком достатньо. При цьому бажано врахувати діапазон робочої температури елемента та частоту.

Принцип роботи

Найпростіше пояснити принцип дії випрямляючих діодів на прикладі. Для цього змоделюємо схему простого однонапівперіодного випрямляча (див. 1 на рис. 6), в якому живлення надходить від джерела змінного струмуз напругою U IN (графік 2) і йде через VD навантаження R.

Рис. 6. Принцип роботи однодіодного випрямляча

Під час позитивного напівперіоду, діод знаходиться у відкритому положенні та пропускає через себе струм на навантаження. Коли настає черга негативного напівперіоду, пристрій замикається, і живлення на навантаження не надходить. Тобто відбувається хіба що відсічення негативної напівхвилі (насправді це зовсім вірно, оскільки за даному процесі завжди є зворотний струм, його величина визначається характеристикою I обр).

В результаті, як видно з графіка (3), на виході ми отримуємо імпульси, що складаються з позитивних напівперіодів, тобто, постійний струм. У цьому полягає принцип роботи выпрямительных напівпровідникових елементів.

Зауважимо, що імпульсна напруга, на виході такого випрямляча підходить тільки для живлення малошумних навантажень, прикладом може служити зарядний пристрій для кислотного акумулятора ліхтарика. На практиці таку схему використовують хіба що китайські виробникиз метою максимального здешевлення своєї продукції. Власне, простота конструкції є її єдиним полюсом.

До недоліків однодіодного випрямляча можна віднести:

• Низький рівень ККД, оскільки відсікаються негативні напівперіоди, ефективність пристрою не перевищує 50%.
• Напруга на виході приблизно вдвічі менша, ніж на вході.
• Високий рівень шуму, що проявляється у вигляді характерного гулу з частотою мережі живлення. Його причина – несиметричне розмагнічування понижуючого трансформатора (власне саме тому для таких схем краще використовувати конденсатор, що гасить, що також має свої негативні сторони).

Зауважимо, що ці недоліки можна дещо зменшити, для цього достатньо зробити простий фільтр на базі високоємного електроліту (1 на рис. 7).

Рис. 7. Навіть простий фільтр дозволяє суттєво знизити пульсації

Принцип роботи такого фільтра є досить простим. Електроліт заряджається під час позитивного напівперіоду і розряджається, коли настає черга негативного. Місткість при цьому має бути достатньою для підтримки напруги на навантаженні. В цьому випадку імпульси дещо згладяться приблизно так, як продемонстровано на графіку (2).

Наведене рішення дещо покращить ситуацію, але ненабагато, якщо запитати від такого однонапівперіодного випрямляча, наприклад, активні колонкикомп'ютера, у них чутиметься характерне тло. Для усунення проблеми знадобиться більш радикальне рішення, а саме діодний міст. Розглянемо принцип роботи цієї схеми.

Пристрій та принцип роботи діодного мосту

Істотно відмінність такої схеми (від однонапівперіодної) полягає в тому, що напруга на навантаження подається в кожен напівперіод. Схема включення напівпровідникових випрямляючих елементів показана нижче.

Як видно з наведеного малюнка, у схемі задіяно чотири напівпровідникові випрямляючі елементи, які з'єднані таким чином, що при кожному напівперіоді працюють тільки двоє з них. Розпишемо докладно, як відбувається процес:

• На схему надходить змінна напруга Uin (2 на рис. 8). Під час позитивного напівперіоду утворюється наступний ланцюг: VD4 – R – VD2. Відповідно, VD1 і VD3 знаходяться у замкненому положенні.
• Коли настає черговість негативного напівперіоду, завдяки тому, що змінюється полярність, утворюється ланцюг: VD1 – R – VD3. У цей час VD4 та VD2 замкнені.
• Наступного періоду цикл повторюється.

Як видно за результатом (графік 3), у процесі задіяно обидва напівперіоди і як би не змінювалося напруга на вході, через навантаження воно йде в одному напрямку. Такий принцип роботи випрямляча називається двонапівперіодним. Його переваги очевидні, перерахуємо їх:

• Оскільки задіяні в роботі обидва напівперіоди, істотно збільшується ККД (практично вдвічі).
• Пульсація на виході мостової схеми збільшує частоту також удвічі (порівняно з однополуперіодним рішенням).
• Як видно з графіка (3), між імпульсами зменшується рівень провалів, відповідно згладити їх фільтр буде значно простіше.
• Величина напруги на виході випрямляча приблизно така сама, як і на вході.

Перешкоди від бруківки незначні, і стають ще менше при використанні фільтруючої електролітичної ємності. Завдяки цьому таке рішення можна використовувати в блоках живлення практично для будь-яких радіоаматорських конструкцій, у тому числі і тих, де використовується чутлива електроніка.

Зауважимо, зовсім не обов'язково використовувати чотири випрямлячі напівпровідникові елементи, достатньо взяти готове складання в пластиковому корпусі.

Такий корпус має чотири виводи, два на вхід та стільки ж на вихід. Ніжки, до яких підключається змінна напруга, позначаються знаком ~ або літерами AC. На виході позитивна ніжка позначається символом +, відповідно, негативна як -.

На принципової схемитаку збірку прийнято позначати як ромба, з розташованим усередині графічним відображенням діода.

На питання, що краще використовувати збірку або окремі діоди, не можна відповісти однозначно. За функціональністю між ними немає жодної різниці. Але збірка компактніша. З іншого боку, при її виході з ладу допоможе лише повна заміна. Якщо ж у такому разі використовуються окремі елементи, достатньо замінити випрямляючий діод, що вийшов з ладу.

Основне призначення випрямних діодів – перетворення напруги. Але це єдина сфера застосування даних напівпровідникових елементів. Їх встановлюють у ланцюги комутації та управління, використовують у каскадних генераторах тощо. Початківцям буде цікаво дізнатися, як влаштовані ці напівпровідникові елементи, а також їх принцип дії. Почнемо із загальних характеристик.

Пристрій та конструктивні особливості

Основний елемент конструкції – напівпровідник. Це пластина кристала кремнію або германію, який має дві області р і n провідності. Через цю особливість конструкції вона отримала назву площинної.

При виготовленні напівпровідника обробка кристала виробляється так: для отримання поверхні р-типу її обробляють розплавленим фосфором, а р-типу - бором, індиєм або алюмінієм. У процесі термообробки відбувається дифузія цих матеріалів та кристала. В результаті утворюється з р-n переходом між двома поверхнями з різною електропровідністю. Отриманий таким чином напівпровідник встановлюється у корпус. Це забезпечує захист кристала від сторонніх факторів впливу та сприяє тепловідводу.

Позначення:

• А – висновок катода.
• В - кристалоутримувач (приварений до корпусу).
• З – кристал n-типу.
• D – кристал р-типу.
• E – провід, що веде до виведення анода.
• F – ізолятор.
• G – корпус.
• H - Висновок анода.

Як уже згадувалося, як основа р-n переходу використовуються кристали кремнію або германію. Перші застосовуються значно частіше, це пов'язано з тим, що у германієвих елементів величина зворотних струмів значно вища, що суттєво обмежує допустиму зворотну напругу (вона не перевищує 400 В). У той час як у кремнієвих напівпровідників ця характеристика може сягати 1500 В.

Крім цього, у германієвих елементів значно вже діапазон робочої температури, він варіюється в межах від -60°С до 85°С. При перевищенні верхнього температурного порога різко збільшується зворотний струм, що негативно впливає на ефективність пристрою. У кремнієвих напівпровідників верхній поріг порядку 125-150°С.

Класифікація за потужністю

Потужність елементів визначається максимально допустимим прямим струмом. Відповідно до цієї характеристики прийнята наступна класифікація:

Перелік основних характеристик

Нижче наведено таблицю з описом основних параметрів випрямляючих діодів. Ці характеристики можна отримати з даташиту (технічного опису елемента). Як правило, більшість радіоаматорів до цієї інформації звертаються в тих випадках, коли зазначений у схемі елемент недоступний, що вимагає знайти відповідний аналог.

Зауважимо, що у більшості випадків, якщо потрібно знайти аналог тому чи іншому діоду, перших п'яти параметрів із таблиці буде цілком достатньо. При цьому бажано врахувати діапазон робочої температури елемента та частоту.

Принцип роботи

Найпростіше пояснити принцип дії випрямляючих діодів на прикладі. Для цього змоделюємо схему простого однонапівперіодного випрямляча (див. 1 на рис. 6), в якому живлення надходить від джерела змінного струму з напругою U IN (графік 2) і йде через VD на навантаження R.

Рис. 6. Принцип роботи однодіодного випрямляча

Під час позитивного напівперіоду, діод знаходиться у відкритому положенні та пропускає через себе струм на навантаження. Коли настає черга негативного напівперіоду, пристрій замикається, і живлення на навантаження не надходить. Тобто відбувається хіба що відсічення негативної напівхвилі (насправді це зовсім вірно, оскільки за даному процесі завжди є зворотний струм, його величина визначається характеристикою I обр).

В результаті, як видно з графіка (3), на виході ми отримуємо імпульси, що складаються з позитивних напівперіодів, тобто постійний струм. У цьому полягає принцип роботи выпрямительных напівпровідникових елементів.

Зауважимо, що імпульсна напруга, на виході такого випрямляча підходить тільки для живлення малошумних навантажень, прикладом може служити зарядний пристрій для кислотного акумулятора ліхтарика. На практиці таку схему використовують хіба що китайські виробники з метою максимального здешевлення своєї продукції. Власне, простота конструкції є її єдиним полюсом.

До недоліків однодіодного випрямляча можна віднести:

• Низький рівень ККД, оскільки відсікаються негативні напівперіоди, ефективність пристрою не перевищує 50%.
• Напруга на виході приблизно вдвічі менша, ніж на вході.
• Високий рівень шуму, що проявляється у вигляді характерного гулу з частотою мережі живлення. Його причина – несиметричне розмагнічування понижуючого трансформатора (власне саме тому для таких схем краще використовувати конденсатор, що гасить, що також має свої негативні сторони).

Зауважимо, що ці недоліки можна дещо зменшити, для цього достатньо зробити простий фільтр на базі високоємного електроліту (1 на рис. 7).

Рис. 7. Навіть простий фільтр дозволяє суттєво знизити пульсації

Принцип роботи такого фільтра є досить простим. Електроліт заряджається під час позитивного напівперіоду і розряджається, коли настає черга негативного. Місткість при цьому має бути достатньою для підтримки напруги на навантаженні. В цьому випадку імпульси дещо згладяться приблизно так, як продемонстровано на графіку (2).

Наведене рішення трохи покращить ситуацію, але ненабагато, якщо запитати від такого однонапівперіодного випрямляча, наприклад, активні колонки комп'ютера, у них буде чутись характерне тло. Для усунення проблеми знадобиться більш радикальне рішення, а саме діодний міст. Розглянемо принцип роботи цієї схеми.

Пристрій та принцип роботи діодного мосту

Істотно відмінність такої схеми (від однонапівперіодної) полягає в тому, що напруга на навантаження подається в кожен напівперіод. Схема включення напівпровідникових випрямляючих елементів показана нижче.

Як видно з наведеного малюнка, у схемі задіяно чотири напівпровідникові випрямляючі елементи, які з'єднані таким чином, що при кожному напівперіоді працюють тільки двоє з них. Розпишемо докладно, як відбувається процес:

• На схему надходить змінна напруга Uin (2 на рис. 8). Під час позитивного напівперіоду утворюється наступний ланцюг: VD4 – R – VD2. Відповідно, VD1 і VD3 знаходяться у замкненому положенні.
• Коли настає черговість негативного напівперіоду, завдяки тому, що змінюється полярність, утворюється ланцюг: VD1 – R – VD3. У цей час VD4 та VD2 замкнені.
• Наступного періоду цикл повторюється.

Як видно за результатом (графік 3), у процесі задіяно обидва напівперіоди і як би не змінювалося напруга на вході, через навантаження воно йде в одному напрямку. Такий принцип роботи випрямляча називається двонапівперіодним. Його переваги очевидні, перерахуємо їх:

• Оскільки задіяні в роботі обидва напівперіоди, істотно збільшується ККД (практично вдвічі).
• Пульсація на виході мостової схеми збільшує частоту також удвічі (порівняно з однополуперіодним рішенням).
• Як видно з графіка (3), між імпульсами зменшується рівень провалів, відповідно згладити їх фільтр буде значно простіше.
• Величина напруги на виході випрямляча приблизно така сама, як і на вході.

Перешкоди від бруківки незначні, і стають ще менше при використанні фільтруючої електролітичної ємності. Завдяки цьому таке рішення можна використовувати в блоках живлення практично для будь-яких радіоаматорських конструкцій, у тому числі і тих, де використовується чутлива електроніка.

Зауважимо, зовсім не обов'язково використовувати чотири випрямлячі напівпровідникові елементи, достатньо взяти готове складання в пластиковому корпусі.

Такий корпус має чотири виводи, два на вхід та стільки ж на вихід. Ніжки, до яких підключається змінна напруга, позначаються знаком ~ або літерами AC. На виході позитивна ніжка позначається символом +, відповідно, негативна як -.

На важливій схемі таку збірку прийнято позначати як ромба, з розташованим усередині графічним відображенням діода.

На питання, що краще використовувати збірку або окремі діоди, не можна відповісти однозначно. За функціональністю між ними немає жодної різниці. Але збірка компактніша. З іншого боку, при її виході з ладу допоможе лише повна заміна. Якщо ж у такому разі використовуються окремі елементи, достатньо замінити випрямляючий діод, що вийшов з ладу.

Всі ці компоненти розрізняються за призначенням, застосовуваним матеріалами, типів р-nпереходів, конструктивного виконання, потужності та інших ознак і характеристик. Широкого поширення набули випрямні, імпульсні діоди, варикапи, діоди Шотки, триністори, світлодіоди та тиристори. Розглянемо їх основні технічні характеристикиі загальні властивості, хоча в кожного типу цих напівпровідникових компонентів багато і своїх суто індивідуальних параметрів.

Це електронні прилади з одним p-n перехідом що володіють односторонньою провідністю і призначені для перетворення змінної напруги на постійне. Частота напруги, що випрямляється, як правила не більше 20 кГц. До випрямних діодів належать також і діоди Шотки.

Основні параметри випрямних діодів малої потужності при нормальній температурінаведені в таблиці 1випрямних діодів середньої потужності в таблиці 2і випрямляючих діодів великої потужності в таблиці 3

Різновидом випрямних діодів є . Ці прилади на зворотній гілці ВАХ мають лавинну характеристику подібну до стабілітронів. Наявність лавинної характеристики дозволяє застосовувати їх як елементи захисту ланцюгів від імпульсних перенапруг, у тому числі у схемі випрямлячів.

В останньому випадку випрямлячі цих діодах надійно працюють в умовах комутаційних перенапруг, що виникають в індуктивних ланцюгах в момент включення, вимикання мережі живлення або навантаження. Основні параметри лавинних діодів за нормальної температури навколишнього середовища наведені в

Для випрямлення напруги понад кілька кіловольт розроблені випрямні стовпи, які є сукупністю випрямних діодів, з'єднаних послідовно і зібраних в єдину конструкцію з двома висновками. Ці прилади характеризуються тими самими параметрами, як і випрямні діоди. Основні параметри випрямних стовпів за нормальної температури навколишнього середовища наведено в

Для зменшення габаритних розмірів випрямлячів та зручності їх монтажу випускаються випрямні блоки(складання), що мають два, чотири або більше діода, електрично незалежні або з'єднані у вигляді мосту та зібраних в одному корпусі. Основні параметри випрямляльних блоків і збирань при нормальній температурі навколишнього середовища наведено в

Діоди імпульснівідрізняються від випрямляючих малим часом зворотного відновлення або великою величиною імпульсного струму. Діоди цієї групи можуть бути використані у випрямлячах на високій частоті, наприклад, як детектор або модуляторах, перетворювачах, формувачах імпульсів, обмежувачах та інших імпульсних пристроях дивись довідкові таблиці 7 і 8

Тунельні діодивиконують функції активних елементів (приладів, здатних посилювати сигнал по потужності) електронних схемпідсилювачів, генераторів, перемикачів переважно НВЧ діапазонів. Тунельні діоди володіють великою швидкодією, малими габаритними розмірами та масою, стійкі до радіації, надійно працюють у широкому інтервалі температур, енергоекономічні

Основні параметри тунельних і обернених діодів за нормальної температури навколишнього середовища наведені в

- їх принцип дія заснований на електричному (лавинному або тунельному) пробої p-n-переходу, при якому відбувається різке збільшення зворотного струму, а напруга змінюється дуже мало. Ця властивість використана для стабілізації напруги в електричних ланцюгах. У зв'язку з тим, що лавинний пробій характерний для діодів, виготовлених на основі напівпровідника з великою шириною забороненої зони, вихідним матеріалом для стабілітронів служить кремній. Крім цього, кремній має малий тепловий струм і стійкі характеристики в широкому діапазоні температур. Для роботи в стабілітронах використовують пологу ділянку ВАХ зворотного струму дисда, в межах якого різкі зміни зворотного струму супроводжуються дуже малими змінами зворотної напруги.

Параметри стабілітронів та стабісторівмалої потужності наведені в , стабілітронів і стабісторів великої потужності - в , стабілітронів прецизійних -

Параметри обмежувачів напруги наведено в

Варикапи довідник

Це напівпровідникові діоди з електрично керованою бар'єрною ємністю переходу. Зміна ємності досягається зміною зворотної напруги. Як і в інших діодах, опір бази варикапу має бути малим. Одночасно для збільшення значення пробивної напруги бажано великий питомий опір шарів бази, що прилягають до переходу. Тому основна частина бази - підкладка - виконується низькоомною, а шар бази, що прилягає до переходу, - високоомним. Варикапи характеризуються такими основними параметрами. Загальна ємність варикапа СБ - це ємність, що включає бар'єрну ємність і ємність корпусу, тобто ємність, виміряна між висновками варикапа при заданому (номінальному) зворотному напрузі.

Світлодіод- це напівпровідниковий прилад, що перетворює електричний струм у світлове випромінювання. Він складається з одного або декількох кристалів, розміщених у корпусі з контактними висновками та оптичної системи (лінзи), що формує світловий потік. Довжина хвилі випромінювання кристала (колір) залежить від

Це такі ж світлодіоди, що тільки випромінюють світло в ІЧ діапазоні

Це найпростіший лазер напівпровідникового типу, основа конструкції якого типовий p-nперехід. Принцип роботи лазерного приладу базується на тому, що після того, як елемент інжектуються вільні носії заряду в зоні p-n- Переходу утворюється інверсія населеностей.

Напівпровідниковий обмежувач напруги – це діод, який працює на зворотній гілці ВАХ з лавинним пробоєм. Застосовується в захисних цілях від перенапруги ланцюгів інтегральних та гібридних схем, радіоелектронних елементіві т.п. За допомогою обмежувачів напруги можна захистити вхідні та вихідні схеми різних вузлів. електронної технікивід дії короткочасних перенапруг.

Інформація у довіднику представлена ​​у форматі оригінальних пдф-файлів, і для зручності завантаження розбита у добірки відповідно до англійського алфавіту

Вітчизняні діоди довідник

У довіднику даються загальні відомостіпро вітчизняні напівпровідникові діоди, а саме про випрямні, діодні матриці, стабілітрони і стабістори, варикапи, випромінюючі та свервисокі напівпровідникові прилади. А також розповідається про їх класифікацію та систему умовних позначень. Умовно - графічні позначення наводяться відповідно до ГОСТ 2.730-73, а терміни та літерні позначення параметрів відповідно до ГОСТ 25529-82. Надається трохи інформації про застосування обмежувачів напруги та правила при монтажі діодів. У додатку є габаритні креслення корпусів та алфавітно-цифровий покажчик для навігації.

Ця база даних не що інше як електронний довідник по напівпровідникових приладів що включає в себе мости і складання, та багато радіокомпонентів теж.

У довіднику понад 65 000 радіоелементів. Є інформація від усіх провідних виробників станом на грудень 2016 року. У довіднику реалізовані такі функції:

Сортування за декількома характеристиками у будь-якому порядку довідника
фільтрація майже за всіма характеристиками
редагування даних довідника
перегляд документації та креслення корпусу радіоелемента
довідковий перегляд листів даних у форматі PDF

У довідковій таблиці застосовані наступні умовні позначення:

U обр.	-	максимально-допустима постійна зворотна напруга діода;
U обр.і.макс.	-	максимально-допустима імпульсна зворотна напруга діода;
I пр.макс.	-	максимальний середній прямий струм за період;
І пр.і.макс.	-	максимальний імпульсний прямий струм за період;
I прг.	-	струм навантаження випрямного діода;
f макс.	-	максимально-допустима частота перемикання діода;
f роб.	-	робоча частота перемикання діода;
U пр при I пр	-	постійна пряма напруга діода при струмі I;
I зр.	-	постійний зворотний струм діода;
Т к.макс.	-	максимально допустима температура корпусу діода.
Т п. макс.	-	максимально допустима температура переходу діода.

Напівпровідниковими діодаминазивають одноперехідні (з одним електричним переходом) електроперетворювальні прилади з двома зовнішніми струмовідводами. В якості електричного переходу може служити електронно-дірковий перехід, контакт метал - напівпровідник або гетероперехід. На малюнку схематично показано пристрій діода з електронно-дірковим переходом 1, що розділяє р-м п-області(2 та 3) з різним типомелектропровідності.

Кристал 3 забезпечують зовнішніми струмовідводами 4 і поміщають у металевий, скляний, керамічний або пластмасовий корпус 5, що захищає напівпровідник від зовнішніх впливів (атмосферних, механічних і т. д.). Зазвичай напівпровідникові діоди мають несиметричні електронно-діркові переходи. Одна область напівпровідника (з більш високою концентрацією домішок) служить емітером, а інша (з нижчою концентрацією) базою. При прямому підключенні зовнішньої напруги до діода інжекція неосновних носіїв заряду в основному походить із сильнолегованої області емітера в слаболеговану область бази.

Кількість неосновних носіїв, що проходять у протилежному напрямку, значно менша за інжекцію з емітера. Залежно від співвідношення лінійних розмірів переходу та характеристичної довжини розрізняють площинні та точкові діоди. Площинним вважають діод, у якого лінійні розміри, що визначають площу переходу, значно більше характеристичної довжини.

Характеристичною довжиною у довіднику для діодів є найменша з двох величин - товщина бази та дифузійна довжина неосновних носіїв у базі. Вони визначають властивості та характеристики діодів. До точкових відносять діоди з лінійними розмірами переходу, меншими за характеристичною довжиною. Перехід на межі розділу областей з різним типом провідності має властивості випрямлення (односторонньої провідності) струму; нелінійністю вольт-амперної характеристики; явищем тунелювання носіїв заряду крізь потенційний бар'єр як із зворотному, і прямому зміщенні; явищем ударної іонізації атомів напівпровідника за відносно великих переходу напругах; бар'єрною ємністю та ін. Ці властивості переходу використовують для створення різних видівнапівпровідникових діодів.

По діапазону частот, у якому діоди можуть працювати, їх поділяють на низькочастотні (НЧ) та високочастотні (ВЧ). За призначенням НЧ діоди поділяють на випрямні, стабілізуючі, імпульсні, а ВЧ діоди - на детекторні, змішувальні, модулярні, параметричні, перемикальні і т. д. Іноді в особливу групу виділяють діоди, що відрізняються основними фізичними процесами: тунельні, лавинно- -, світлодіоди та ін.

За матеріалом основного кристала напівпровідника розрізняють германієві, кремнієві, арсенід-галієві та інші діоди. Для позначення напівпровідникових діодів у довіднику використовують шести та семизначний буквено-цифровий код (наприклад, КД215А, 2ДС523Г).

Перший елемент - буква (для приладів широкого застосування) або цифра (для приладів, що використовуються у пристрої спеціального призначення) - вказує матеріал, на основі якого виготовлений прилад: Г або 1 - германій; До або 2 - кремній та його сполуки; А або 3 - сполуки галію (наприклад, арсенід галію); І або 4 - з'єднання Індія (наприклад, фосфід Індія).

Другий елемент - буква, що вказує підклас чи групу приладів: Д - випрямляючі, імпульсні діоди; Ц - випрямні стовпи та блоки; В – варикапи; І – імпульсні тунельні діоди; А - НВЧ діоди; З – стабілітрони.

Третій елемент – цифра – визначає одну з основних ознак, що характеризують прилад (наприклад, призначення або принцип дії).

Четвертий, п'ятий та шостий елементи – тризначне число, що позначає порядковий номер розробки технологічного типу приладу.

Сьомий елемент – буква – умовно визначає класифікацію за параметрами приладів, виготовлених за єдиною технологією. Приклад позначення: 2ДС523Г - набір кремнієвих імпульсних приладів для пристроїв спеціального призначення з часом встановлення зворотного опору від 150 до 500; номер розробки 23, група Г. Прилади розробки до 1973 р. у довідниках. мають три та чотири елементну системи позначень.

Хоча всі діоди є випрямлячами, цей термін зазвичай застосовується до пристроїв, призначених для живлення, щоб відрізняти їх від елементів, що використовуються для невеликих сигнальних ланцюгів. Випрямний діод великої потужності застосовується для випрямлення змінного струму з низькою частотою живлення, що становить 50 Гц, за високої потужності, що випромінюється під час навантаження.

Діодні характеристики

Основним завданням діода є перетворення змінної напруги на постійнечерез застосування у випрямлювальних мостах. Це дозволяє електриці йти лише в одному напрямку, забезпечуючи роботу джерела живлення.

Принцип роботи випрямного діода зрозуміти нескладно. Його елемент складається з структури, що називається pn-переходом. Сторона p-типу називається анодом, а n-типу – катодом. Струм пропускається від анода до катода, при цьому майже повністю запобігає його протіканню у зворотному напрямку. Це називається випрямленням. Воно перетворює змінний струм на односпрямований. Пристрої цього можуть обробляти вищу електрику, ніж звичайні діоди, тому вони називаються потужними. Можливість проведення високої величини струму може бути класифікована як їхня основна особливість.

Сьогодні найчастіше використовуються кремнієві діоди. Якщо їх порівнювати з елементами з германію, вони мають велику поверхню з'єднання. Оскільки германій має низьку стійкість до тепла, більшість напівпровідників виготовлено з кремнію. Пристрої з германію відрізняються значно меншою допустимою зворотною напругою та температурою переходу. Єдина перевага, яка має діод з германію перед кремнієм, - це більш низьке значення напруги при роботі в прямому зміщенні (VF (IO) = 0,3 ÷ 0,5 для германію і 0,7 ÷ 1,4 для кремнію) .

Типи та технічні параметри випрямлячів

Сьогодні існує безліч різних різновидів випрямлячів. Їх прийнято класифікувати за:

Найбільш поширені типи - це 1A, 1,5A, 3A, 5A та 6A. Також існують стандартні пристрої з максимальним середнім випрямленим струмом до 400A. Пряма напругаможе змінюватись від 1,1 мВ до 1,3 кВ.

характеризуються такими допустимими межами:

Прикладом високопродуктивного елемента є діод з подвійним високоточним випрямлячем зі струмом 2x30А, який найкраще підходить для базових станцій, зварювальників, джерел живлення змінного/постійного струму та промислових застосувань.

Прикладне значення

Як найпростіший напівпровідниковий компонент діод цього типу має широкий спектр застосування в сучасних електронних системах. Різні електронні та електричні схеми використовують цей компонент як важливого пристроюдля отримання необхідного результату. Область застосування випрямних мостів та діодів велика. Ось кілька таких прикладів:

• включення змінного струму до постійної напруги;
• ізоляція сигналів від джерела живлення;
• посилання на напругу;
• керування розміром сигналу;
• змішуючі сигнали;
• сигнали виявлення;
• освітлювальні системи;
• лазери.

Потужні випрямляючі діоди є життєво важливим компонентомджерел живлення. Вони використовуються для регулювання електроенергії в комп'ютерах та автомобілях, а також можуть застосовуватись у зарядні пристроїдля акумуляторних батарейта комп'ютерних джерел живлення.

Крім того, вони часто використовуються і для інших цілей (наприклад, у детекторі радіоприймачів для проведення радіомодуляції). Варіант діода з бар'єром Шоттка особливо цінується в цифровій електроніці. Діапазон робочих температур від -40 до +175 °C дозволяє використовувати ці пристрої за будь-яких умов.

Роутери