Полупроводниковые элементы. Диоды.

Полупроводниковым диодом называют прибор с одним p-n-переходом, имеющим два вывода: анод А и катод К.

 

Рисунок 11- ВАХ диода

 

При включении p-n_перехода под прямое напряжение Uпр сопротивление p-n-перехода Rпр снижается, а ток Inp возрастает. При обратном напряжении Uобр обратный ток Iобp неосновных носителей заряда оказывается во много сотен или тысяч раз меньше прямого тока. При напряжении U > Uобрmax (см. точку на вольтамперной характеристике (ВАХ) диода (рис. 11)) начинается лавинообразный процесс нарастания обратного тока Iобp, соответствующий электрическому пробою p-n-перехода,

переходящий (если не ограничить ток) в необратимый тепловой пробой (после точки б на рис. 11).

Из ВАХ диода следует, что он обладает неодинаковой электрической проводимостью в прямом и обратном направлениях его включения. Поэтому полупроводниковые диоды используют в схемах выпрямления переменного тока. Так как напряжение на полностью открытом диоде не превышает 0,5…0,7 В, то для приближенных расчетов диод рассматривают как вентиль: открыт — закрыт, имеющий ВАХ, изображенную на рис. 12.

Рисунок 12- ВАХ диода для приближенных расчетов

 

Анализ типовых ВАХ диодов показывает, что прямое напряжение Uпр на германиевом диоде почти в два раза меньше, чем на кремниевом, при одинаковых значениях прямого тока Iпр, а обратный ток Iобр кремниевого диода значительно меньше обратного тока германиевого при одинаковых обратных напряжениях Uобр. К тому же, германиевый диод начинает проводить ток при ничтожно малом прямом напряжении Uпр, а кремниевый – только при Uпр = 0,4…0,5 В.

Исходя из этих свойств, германиевые диоды применяют как в схемах выпр-ямления переменного тока, так и для обработки сигналов малой амплитуды (до 0,3 В), а кремниевые, наиболее распространённые – как в схемах вып-рямления, так и в схемах устройств, в которых обратный ток недопустим или должен быть ничтожно мал. К тому же, кремниевые диоды сохраняют работоспособность до температуры окружающей среды 125…150 _С, тогда как германиевые могут работать только до 70 ⁰С.