Полупроводниковые диоды
Структура полупроводникового диода с электронно-дырочным переходом (а) и его условное графическое обозначение (б) приведены на рис.
Основные характеристики полупроводникового диода представляются его вольт-амперной характеристикой (ВАХ).
Диоды обычно характеризуются следующими параметрами:
1. обратный ток при некоторой величине обратного напряжения Iобр, мкА;
2. падение напряжения на диоде при некотором значении прямого тока через диод Uпр, в;
3. емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины С, пФ;
4. диапазон частот, в котором возможна работа без снижения выпрямленного тока fгр, кГц;
5. рабочий диапазон температур.
Общий вид диодов показан на рис.
Конструкция диодов малой мощности (а) и средней мощности (б)
Стабилитрон. Это полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя.
Графическое изображение полупроводниковых диодов:
а) стабилитрон; б) диод Шоттки; в) варикап; г) туннельный диод;
д) обращенный диод
. На рис. ниже приведены обратная ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона (а)
и схема простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне (б)
В стабилитронах может иметь место и туннельный, и лавинный, и смешанный пробой в зависимости от удельного сопротивления базы.
В стабилитронах с низкоомной базой (низковольтных, до 5,7 В) имеет место туннельный пробой, а в стабилитронах с высокоомной базой (высоковольтных) – лавинный пробой.
Основными является следующие параметры стабилитрона:
1. Uст – напряжение стабилизации (при заданном токе в режиме пробоя);
2. Iст.мин – минимально допустимый ток стабилизации;
3. Iст.макс – максимально допустимый ток стабилизации;
4. rст – дифференциальное сопротивление стабилитрона (на участке пробоя), 
;
5. 
(ТКН) – температурный коэффициент напряжения стабилизации.
Стабистор. Это полупроводниковый диод, напряжение на котором при прямом включении (около 0,7 В) мало зависит от тока (прямая ветвь на соответствующем участке почти вертикальная). Стабистор предназначен для стабилизации малых напряжений.
Диод Шоттки. В диоде Шоттки используется не p-n-переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Диоды Шоттки – очень быстродействующие приборы, они могут работать на частотах до десятков гигагерц (1 ГГц=1·109 Гц). У диода Шоттки может быть малый обратный ток и малое прямое напряжение (при малых прямых токах) – около 0,5 В, что меньше, чем у кремниевых приборов. Максимально допустимый прямой ток может составлять десятки и сотни ампер, а максимально допустимое напряжение – сотни вольт.
Варикап. Это полупроводниковый диод, предназначенный для работы в качестве конденсатора, емкость которого управляется напряжением. На варикап подают обратное напряжение. Барьерная емкость варикапа уменьшается при увеличении (по модулю) обратного напряжения. Характер изменения емкости у варикапа такой же, как и у обычного диода.
Туннельный диод. Это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Для примера на рис. приведена прямая ветвь вольт-амперной характеристики германиевого туннельного усилительного диода 1И104А (Iпр.макс=20 мА – постоянный прямой ток, Uобр.макс=20 мВ), предназначенного для усиления в диапазоне волн 2…10 см (это соответствует частоте более 1 ГГц).
Вольт-амперная характеристика германиевого туннельного диода
Классификация и система обозначений. Классификация современных полупроводниковых диодов (ПД) по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отражение в системе условных обозначений диодов в соответствии с ГОСТ 20859.1-89.
Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, третий (цифра) – основные функциональные возможности прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по параметрам) приборов, изготовленных по единой технологии.
Для обозначения исходного полупроводникового материала используются следующие символы:
Г, или 1 – германий или его соединения;
К, или 2 – кремний или его соединения;
А, или 3 – соединения галлия;
И, или 4 – соединения индия.
Для обозначения подклассов диодов используется одна из следующих букв:
Д – диоды выпрямительные и импульсные;
Ц – выпрямительные столбы и блоки;
В – варикапы;
И – туннельные диоды;
А – сверхвысокочастотные диоды;
С – стабилитроны;
Г – генераторы шума;
Л – излучающие оптоэлектронные приборы;
О – оптопары.
Для обозначения наиболее характерных эксплуатационных признаков приборов (их функциональных возможностей) используются следующие цифры.
Диоды (подкласс Д):
1 – выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого
тока не более 0,3 А;
2 – выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого
тока более 0,3 А, но не свыше 10 А;
4 – импульсные диоды с временем восстановления обратного
сопротивления более 500 нс;
5 – импульсные диоды с временем восстановления более 150 нс, но не
свыше 500 нс;
6 – импульсные диоды с временем восстановления 30…150 нс;
7 – импульсные диоды с временем восстановления 5…30 нс;
8 – импульсные диоды с временем восстановления 1…5 нс;
9 – импульсные диоды с эффективным временем жизни неосновных
носителей заряда менее 1 нс.
Выпрямительные столбы и блоки (подкласс Ц):
1 – столбы с постоянным или средним значением прямого тока не более
0,3 А;
2 – столбы с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10 А;
3 – блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3 А;
4 – блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10 А.
Варикапы (подкласс В):
1 – подстроечные варикапы;
2 – умножительные варикапы;
Туннельные диоды (подкласс И):
1 – усилительные туннельные диоды;
2 – генераторные туннельные диоды;
3 – переключательные туннельные диоды;
4 – обращенные диоды.
Сверхвысокочастотные диоды (подкласс А):
1 – смесительные диоды;
2 – детекторные диоды;
3 – усилительные диоды;
4 – параметрические диоды;
5 – переключательные и ограничительные диоды;
6 – умножительные и надстроечные диоды;
7 – генераторные диоды;
8 – импульсные диоды.
Стабилитроны (подкласс С):
1 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным
напряжением стабилизации менее 10 В;
2 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным
напряжением стабилизации 10…100 В;
3 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным
напряжением стабилизации более 100 В;
4 – стабилитроны мощностью не более 0,3…5 Вт с номинальным
напряжением стабилизации менее 10 В;
5 - стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным
напряжением стабилизации 10…100 В;
6 - стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным
напряжением стабилизации более 100 В;
7 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
напряжением стабилизации менее 10 В;
8 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
напряжением стабилизации 10…100 В;
9 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
напряжением стабилизации более 100 В.
Генераторы шума (подкласс Г):
1 – низкочастотные генераторы шума;
2 – высокочастотные генераторы шума.
Примеры обозначения приборов:
2Д204В – кремниевый выпрямительный диод с постоянным и средним значением тока 0,3…10 А, номер разработки 04, группа В.