Германиевые диоды характеристики: Германиевые диоды-вольт-амперная характеристика, как работает диод

Германиевые диоды-вольт-амперная характеристика, как работает диод

Как и любой полупроводниковый диод, германиевый состоит из двух, контактирующих друг с другом, частей с различными легирующими примесями. Место контакта – это особая область, в ней образуется так называемый потенциальный барьер, определяющий все свойства прибора.

Для того, чтобы диод вообще мог работать, приходится принимать особые меры по очистке германия Ge от примесей. Материал должен иметь почти идеальную кристаллическую решетку, в которую вводятся легирующие донорные (с избытком электронов) или акцепторные (с недостатком электронов) примеси. После донорного легирования говорят о n-проводимости, а после акцепторного – о p-проводимости.

Как работает диод

В качестве n-примесей для германия используют сурьму Sb, а в качестве p-примесей – галлий Ga. Атомы сурьмы при этом проявляют валентность, равную пяти, а атомы галлия – трем. Что это означает? При соединении с четырехвалентным германием в n-материале появляются лишние электроны, а в p-материале вакантные места для них, называемые просто дырками. На границе между  p и n материалами возникает разность потенциалов, диффузионный ток и потенциальный барьер, имеющий свойства односторонней проводимости. Этот слой называют p-n переходом.

Нужно отметить, что концентрации легирующих примесей чрезвычайно малы и должны дозироваться с высокой точностью

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

На рисунке изображена зависимость тока через германиевый диод средней мощности от приложенного к нему напряжения и графический символ для принципиальных схем (К – катод, А – анод).

В области прямого тока диод отпирается когда преодолен потенциальный барьер и в дальнейшем ток возрастает приблизительно по экспоненте (уравнение Шокли для идеального диода). Чрезмерный прямой ток может вызвать тепловой пробой. Обратный ток характеризуется очень малой величиной, порядка единиц-десятков мкА. Однако при слишком большом обратном напряжении может возникнуть электрический пробой. Оба вида пробоя необратимо разрушают p-n переход и прибор становится непригодным.

Область применения и история

Германиевые диоды применяются для выпрямления переменных напряжений, переменных составляющих пульсирующих напряжений, в различных нелинейных схемах: амплитудные детекторы, частотные и фазовые дискриминаторы, смесители, ограничители напряжения, логарифмирующие цепи обратных связей операционных усилителей (компрессоры, экспандеры аналоговых сигналов, логарифмирующие усилители для измерений в децибелах).

В связи с переходом на цифровые методы обработки сигналов, данные области применения германиевых (да и кремниевых) диодов сокращаются. Что касается кремния, то он начал интенсивно вытеснять германий из полупроводниковой промышленности уже в 1970-х годах, еще в доцифровую эпоху.

Исторически именно германий был первым промышленным материалом для изготовления диодов и транзисторов. Германиевые приборы резко потеснили электронные лампы, поскольку имеют значительно меньшие габариты и не потребляют энергии для нити накала. К недостаткам полупроводникового диода следует отнести тепловой шум носителей заряда, чем не страдали лампы. Однако, в большинстве случаев, этим оказалось возможно пренебречь.

Самые первые приборы содержали кристалл германия и металлическое острие, упирающееся в этот кристалл. (Нетрудно догадаться, что германий должен иметь p-тип проводимости.) В месте контакта возникал полупроводниковый p-n барьер. Сборка заключалась в стеклянный или металлостеклянный корпус. Такой диод имел очень маленькую собственную емкость и хорошо работал в качестве детекторов, в области высоких частот и малых сигналов.

Мощные германиевые диоды, выпрямители

Для изготовления полупроводникового перехода в диодах, – это основа основ работы прибора, – используются несколько основных методов: диффузия (сплавление n и p-легированных материалов) и планарная эпитаксия. Первый метод считается устаревшим и сейчас не применяется. При его использовании не удавалось снизить емкость запертого перехода, и это значительно ограничивало верхнюю рабочую частоту диода. На низкой частоте, например, промышленной 50-60 Гц, диоды вполне успешно работали в мощных выпрямителях.

Позже появился метод ионного легирования тонких кристаллов (планарная эпитаксия) и удалось значительно повысить диапазон частот, так как при новом методе паразитная емкость, о которой только что говорилось, оказалась, соответственно, ниже. Это никак не повлияло на мощность приборов, о чем еще будет сказано дальше.

Устройство диодов

Об устройстве первых диодов уже говорилось. Диффузионные приборы изготавливали вплавлением капли материала n-проводимости в каплю большего размера из материал p-проводимости или наоборот. “Большая капля” часто охлаждалась теплоотводом в мощных приборах. Для защиты диода от повреждений его заключали в герметичный, по возможности теплоотводящий корпус из металла со стеклянным изолятором и вторым электродом.

Планарные диоды часто имеют совсем другую, более современную конструкцию. Это тонкий плоский кристалл на охлаждающей подложке, подвергнутый сложной фото- и химической обработке, и облученный ионами из легирующей пушки. “Фото” – это уже устарело, используют не свет, а жесткие УФ-лучи или рентген.

Принцип напоминает традиционную фотографию: засвечивание и легирование производится через шаблоны с последующими травлениями (подобными проявке для фото). Мощные диоды могут получать, соединяя параллельно несколько других. Это делает тепловую нагрузку равномерной по подложке. Фактически это та же технология, по которой производят микросхемы. Поэтому современные мощные диоды выполняют в корпусах из реактопластов с металлическими теплоотводами.

Параметры германиевого диода

Возьмем, для примера, типичный германиевый диод средней мощности. Он имеет следующие характеристики, важные для практики:

1. Наибольший прямой ток, Iпр.                            = 10 А
2. Прямое напряжение, Uпр.                                   = 0.35 В
3. Максимальная рабочая температура, °C            = 70
4. Наибольшее обратное напряжение, Uоб.          = 50 В
5. Обратный ток, Iобр.                                             = < 2.5 мА
6. Емкость, Cd.                                                          = не нормируется
7. Максимальная рабочая частота, Fmax.               = 1000 Гц

Следует отметить, что силовые германиевые диоды в настоящее время не используются и являются большой редкостью. Они полностью вытеснены кремниевыми, как имеющими несравнимо лучшие характеристики, особенно по времени переключения, что очень важно при имеющейся тенденции постоянного возрастания рабочих частот силовых преобразователей самого различного назначения.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Германиевые и кремниевые диоды — Студопедия

Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами действие которого основано на использовании свойств односторонней проводимости р—n-перехода. Основными материалами для совре­менных диодов служат германий и кремний.

По конструкции германиевые и кремниевые диоды делятся на точечные и плоскостные.

Точечный диод (рис. 21, а) состоит из стеклянного или металли­ческого корпуса 1, в который помещены кристалл германия с n-проводимостью 2 и вольфрамовая проволочка 3, упирающаяся своим острием в этот кристалл. В результате специальной обработки под вольфрамовым острием создается область с р-проводимостью.

Точечные диоды имеют незначительную площадь запорного слоя и рассчитаны на малый рабочий ток.

У плоскостного диода (рис. 21, б) р—n-переход образуется вплавлением в кристалл германия n-типа 1 примеси индия 2.

Большая площадь р—n-перехода дает возможность использо­вать плоскостные диоды в установках со значительными токами.

Диоды, изготовленные на основе кремния, принципиально не отличаются от германиевых. Контактный р—n-переход создается сплавлением кремния с металлической, например алюминиевой пластинкой. По сравнению с германием кремний способен выдержи­вать более высокую температуру без нарушения полупроводнико­вых свойств; поэтому в кремниевых диодах допускается высокая плотность тока — до 200—300 А на один квадратный сантиметр поверхности р—n-перехода. При работе таких диодов выделяется довольно большое количество тепла, которое отводится с помощью радиаторов.

Обозначение диодов на схемах приведено на рис. 21,в.

Рис. 21. Устройство полупроводниковых диодов:

а — точечного; б — плоскостного; в — условное обозначение.

Тиристоры

Как известно, обычные полупроводниковые приборы использу­ются для выпрямления переменного тока в постоянный благодаря их вентильному свойству. Рассматривая это свойство, мы говорили, что диод начинает пропускать ток, как только к нему будет прило­жено напряжение в прямом направлении, причем ток будет прохо­дить через диод независимо от величины напряжения. При обратной полярности источника тока обычный диод запирается и через него течет очень малый обратный ток.

Рис. 22. Тиристор:

а —  неуправляемый; б — управляемый.

Сравнительно недавно были созданы специальные полупро­водниковые приборы, устройство и принцип действия которых со­вершенно отличаются от обычных диодов. Они получили название тиристоров.

Тиристор — это полупроводниковый прибор структуры р—п — р—п, содержащий три р—n-перехода (рис. 22, а). Если подключить такой прибор к источнику электроэнергии, то при любой полярнос­ти включения через него будет проходить лишь небольшой обратный ток I_oбр , т. е. тиристор будет заперт, ибо по крайней мере один из р—п-переходов окажется включенным в обратном направлении. Теперь подключим тиристор так, чтобы на зажим А был подан минус, а на зажим Б — плюс источника. При малых напряжениях прибор остается запертым, так как один из трех р—n-переходов, а именно переход П₂, оказывается включенным в обратном направлении. Если теперь постепенно увеличивать напряжение, то при каком-то его значении электроны и дырки, находящиеся в тонком слое П₂, разрывают одну из валентных связей кремния, находящегося в области перехода. Образовавшаяся при этом пара свободных заря­дов — электрон и дырка — под действием напряжения разрывают еще две связи, в результате чего появляются уже две пары свобод­ных зарядов, затем 4, 8 и т. д. пар. Подобное явление можно срав­нить с ударной ионизацией газа: в переходе П₂ возникает ионизация, количество свободных зарядов лавинообразно возрастает и проис­ходит так называемый лавинный пробой перехода. При этом тири­стор начинает свободно проводить ток от зажима Б к зажиму А. Таким образом, главное отличие тиристора от полупроводникового диода заключается в том, что он начинает проводить ток не при лю­бом, а лишь при определенном, достаточно большом напряжении. В этом отношении работа тиристора во многом схожа с работой газо­трона, который, как известно, начинает работать только в том слу­чае, если напряжение на нем достигает напряжения зажигания.

Однако приводить в действие тиристор резким повышением на­пряжения не всегда удобно, поэтому созданы специальные конструк­ции тиристоров, которые могут начинать работу при любой величине приложенного напряжения. Такие тиристоры называются управля­емыми.

Управляемый тиристор (рис. 22, б), кроме выводов А и Б, имеет еще один дополнительный вывод В, который подключен к средней n-области. Работа управляемого тиристора подобна работе неуправляемого, но здесь момент отпирания прибора зависит от величины напряжения управления, которое подается к зажимам В и Б. Теперь для начала работы тиристора нет необходимости повы­шать напряжение на выводах А и Б, а достаточно подать небольшое напряжение U_упр. Чем больше величина управляющего напряжения, тем при меньших напряжениях источника начинает работать ти­ристор. Таким образом, изменяя величину управляющего напряже­ния, можно регулировать момент включения прибора. По принципу действия тиристор можно сравнить с тиратроном, у которого момент зажигания регулируется величиной потенциала, подаваемого на сетку.

Так же как и тиратроны, управляемые тиристоры применяются в схемах выпрямителей, позволяющих регулировать величину вы­прямленного напряжения. К достоинствам тиристоров можно от­нести малое внутреннее сопротивление, большой рабочий ток и очень высокий КПД.

Транзисторы

Транзистор — это полупроводниковый триод, состоящий из двух р—n-переходов.

Транзисторы, так же как и полупроводниковые диоды, могут быть плоскостными и точечными; в настоящее время наиболее рас­пространены плоскостные транзисторы.

В металлическом герметическом корпусе 1 плоскостного тран­зистора (рис. 23, а) с помощью держателя 2 закреплен в вертикаль­ном положении кристалл германия 3 с n-проводимостью, который является базой транзистора. Основание имеет электрический кон-такт с корпусом, к кото­рому приварен контактный проводник О — вывод ба­зы. На противоположных гранях кристалла созданы области с р-проводимостью. Одна область явля­ется электродом управляющей цепи и называется эмиттером (вывод Э), а вторая область служит электродом управляемой цепи и называется коллек­тором (вывод К). Таким образом, транзистор имеет две области с дырочной про­водимостью, разделенные областью с электронной проводимостью. Сущест­вуют также транзисторы типа п—р—п, у которых эмиттер и коллектор имеют n-проводимость, а основа­ние — р-проводимость (рис. 23, б). Рассмотрим принцип работы транзистора типа n—р—п. Подклю­чим к р—n-переходу, образованному основанием и коллектором, источник постоянного тока Е_к(рис. 24), причем положительный полюс источника подключим к коллектору, а отрицательный — к базе. В этом случае между коллектором и базой потечет весьма не­значительный ток I_oбр, обусловленный неосновными носителями за­рядов. Прямой же ток I_прбудет отсутствовать, так как источник включен в обратном направлении.

Рис. 23. Устройство транзистора: с — типа р — п — р;  б —типа п — р — п.

Если теперь к левому р—n-переходу, образованному эмиттером и основанием, подключить источник Е_эс соблюдением полярности, указанной на рисунке, то между эмиттером и базой потечет ток. Запорный слой эмиттерного р—n-перехода при таком включении источника Е_эимеет малое сопротивление, что определяет переме­щение электронов из n — области в очень узкую (4—5 мкм) p-область базы. Здесь незначительная часть электронов рекомбинирует с дырками, а основное количество (98—99%), попадая в сферу дей­ствия большого напряжения источника Е_к, преодолевает сопротив­ление р—n-перехода и попадает в коллектор.

Рис. 24. Включение п — р — n-перехода.

Можно считать, что ток эмиттерного перехода I_эи ток коллек­торного перехода I_к равны по величине. При этом любому изменению тока эмиттера будут соответствовать точно такие же изменения тока коллектора. Так как сопротивление эмиттерного р—n-перехода незначительно, то для создания эмиттерного тока достаточно раз­ности потенциалов в несколько десятых долей вольта. В то же вре­мя источник Е_кподключен к коллекторному р—n-переходу в обрат­ном направлении и сопротивление этого перехода достигает несколь­ких мегом. Поэтому для создания коллекторного тока источник Е_к должен иметь значительно большее напряжение, чем источник Е_э (до нескольких десятков вольт).

Учитывая, что токи эмиттерного и коллекторного и переходов примерно равны по величине, а напряжение на эмиттерном пере­ходе значительно меньше, чем на коллекторном, можно сделать важ­ный вывод, что мощность коллекторной цепи будет во много раз большей, чем эмиттерной. Поэтому рассмотренный транзистор явля­ется усилителем мощности.

Принцип работы транзисторов типа р—n—р аналогичен. Раз­ница состоит в том, что основными носителями зарядов являются не электроны, а дырки.

Наша промышленность выпускает обширный ассортимент тран­зисторов разных типов, предназначенных для усиления, генерирова­ния или преобразования электрических колебаний. Конструкция транзисторов в зависимости от их габаритов, назначения, условий эксплуатации может быть различной, но в основе работы большинства из них лежит описанный выше принцип.

ВЫПРЯМИТЕЛИ

Германиевые диоды — — Энциклопедия по машиностроению XXL

У некоторых германиевых диодов с позолоченными выводами измеряли радиационно-индуцированные обратные токи при облучении на  [c.319]

Недостатком полупроводниковых выпрямителей является сравнительно большое обратное (запирающее) напряжение, которое для германия, селена и кремния неодинаково. На рис. 16.8 представлены характеристики различных полупроводниковых выпрямителей. Германиевые диоды, которые теперь уже едва ли можно получить, имеют наименьшее обратное напряжение, но, как и кремниевые диоды, они приобретают сквозную проводимость, если перенапряжение превысит обратное напряжение. При использовании кремниевых выпрямителей целесообразно применять диоды с высоким обратным напряжением. Хотя селеновые пластинки более велики по размерам, но зато в случае  [c.330]

Принцип работы прибора показан на рис. 49. Переменное напряжение высокой частоты возбуждается генератором и подается на германиевые диоды Дх и Да, которые включены навстречу друг другу. Каждый диод при этом пропускает только один полупериод тока.  [c.61]

Измерительная схема включает в себя два германиевых диода типа Д2Г, переменные сопротивления Re, — для грубой установки нуля и — Для точной установки нуля, а также резонансную катушку La, которая является измерительным датчиком. Напряжение высокой частоты снимается со вторичной обмотки трансформатора. Разность токов при измерении покрытия отмечается индикатором Я, по показанию которого отсчитывается соответствующая толщина покрытия. В качестве индикатора использован микроамперметр на 300 мт, зашунтированный диодом типа ДГЦ-24. Переключатель /7 служит для переключения полярности индикатора при измерении покрытий, имеющих магнитную проницаемость [i[c.63]

Генри закон 62 Генри — Дальтона закон 365 Геометрическая оптика 317 Гептан — Коэффициент теплопроводности 190 Гептоды-преобразователи 561 Германиевые диоды — см. Диоды германиевые Германий 377  [c.707]

Германиевые диоды применяются не только как выпрямители они могут выполнять также функции соответствующих электронных ламп. Германиевые диоды потребляют незначительную мощность, обладают малым тепловыделением, безынерционны (поскольку у них нет нити накала) и очень прочны. Промышленность выпускает германиевые диоды различных типов. Интересным свойством германиевых диодов является наличие у них фотоэлектрического эффекта 1791, позволяющего использовать их в качестве фотодиодов.  [c.213]

Фиг. VI 11.79. Принципиальные схемы генераторов униполярных импульсов с блоком германиевых диодов а — однофазная схема б — двухфазная схема с нулевой точкой в — двухфазная схема без нулевой точки ВГвыпрямитель германиевый 2 — сопротивления Гр— трансформатор I, II — электроды.

Одиночные протекторы подключают к защищаемому сооружению через германиевые диоды со средним значением выпрямленного тока 0,3 А, групповые — через сплавные германиевые диоды со средним значением выпрямленного тока 3. .. 10 А. Наиболее пригодны для этих целей диоды серии Д7 и особенно серии Д7Д (рис, 8.16). Распространенными также являются кремниевые диоды с порогом открывания 0,7 В и выше (в отличие от 0,3. … .. 0,5 В у германиевых типа Д7). Разработан следующий метод снижения значения порогового напряжения поляризованной протекторной установки. К протекторному вентилю подключают высокоомный источник напряжения, состоящий из соединенных последовательно источника тока (электрохимического элемента напряжением 1,5 В) G1 и сопротивления R1 (рис, 8.17). При токе протектора Jpi =» Jре — 150. .. 180 мА ток цепи смещения Jpg =  [c.249]

I— резисторов типа МЛТ 2— прово-лочных резисторов 3— транзисторов 4— германиевых диодов 5— электронных ламп  [c.140]

Усиленный электрический дренаж применяется, когда сооружение имеет положительный или знакопеременный потенциал по отношению к земле, обусловленный действием нескольких источников блуждающих токов, либо когда это экономически выгоднее, чем увеличение сечения дренажного кабеля. Принципиальная схема усиленного дренажа с выпрямителем на германиевых диодах изображена на рис. 4-14. Усиленный дренаж представляет собой  [c.261]

Рис. 94. Принципиальная схема поляризованного дренажа (а), электрическая схема дренажа ПГД-200 (б) схема переключений реостата дренажа ПГД-200 (в) Вг — рубильник для включения дренажа Sj — тумблер аля включения амперметра Яр— предохранитель на 100 а А — амперметр М-42 на величину тока 300 а Pi — сигнальное реле типа У-1719380 Д1—Д20 — германиевые диоды Д-305 1—/ 1о — сопротивления по 0,05 ом fiu—Rao — сопротивление по 0,1 ом

Питание 220 в переменного тока подается на трансформатор Тр, имеющий три вторичных обмотки одна — для питания выпрямителя электронного блока другая — для питания цепей накала электронных ламп 1Л, 2Л и сигнальных ламп 1ЛС— 8ЛС светового табло третья — для питания выпрямителя запирания электронных ламп. Выпрямители 1ВП и 2ВП собраны на. плоскостных германиевых диодах Д7—ЗК. Перед началом контроля шестерен производится включение электросхемы выключателем 1В. При этом загораются лампочки 1ЛС и 2ЛС, сигнализирующие о наличии напряжения в электросхеме прибора и о ее готовности.  [c.179]

Кольцевой фазочувствительный детектор собран на германиевых диодах типа ДГЦ-21. Сопротивления Ri, Rb, R , включенные последовательно с диодами Ди Д2, Дз, Д , служат  [c.184]

Когда контакты прерывателя разомкнуты, прерывается цепь тока базы. При этом транзистор запирается, ток в первичной обмотке исчезает, а во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. Напряжение, возникающее во вторичной обмотке Ь импульсного трансформатора и на резисторе К2, при размыкании контактов прерывателя способствует более эффективному запиранию транзистора. Для защиты транзистора от перенапряжений в результате действия токов самоиндукции, возникающих в первичной обмотке катушки зажигания, параллельно ей включен стабилитрон УВ2. Чтобы стабилитрон не вызывал короткого замыкания первичной обмотки катушки, последовательно с ним включен германиевый диод У01.  [c.95]

В момент запирания транзистора в первичной обмотке Oi катушки возникает э. д. с. самоиндукции es, которая может пробить транзистор. Для защиты транзистора от тока самоиндукции катушки зажигания служит кремниевый стабилитрон Дет, включенный параллельно транзистору. Стабилитрон пробивается, когда э. д. с. самоиндукции достигнет 100 в, транзистор же пробивается при значительно большем напряжении 60 в). Германиевый диод Ml препятствует прохождению тока от батареи через стабилитрон в обход первичной обмотки 0 катушки зажигания.  [c.110]

У приборов, разработанных до 1964 г., выпуск которых продолжается, условные обозначения состоят из двух или трех элементов. Первый элемент — буква Д—для диодов, П — для плоских транзисторов второй элемент показывает область применения приборов плоскостные германиевые диоды — 301—400, плоскостные кремниевые— 201—300, мощные германиевые низкочастотные транзисторы — 201—300, мощные кремниевые низкочастотные транзисторы — 301—400 и стабилитроны — 801— 900.  [c.57]

Основой германиевого диода (рис. 82, в) служит пластинка из кристаллического германия 13 с примесью сурьмы или мышьяка, обладающего -проводимостью. Пластинка 13 спаяна с каплей индия 12, Б результате диффузии атомы индия проникают в германиевую пластинку и образуют в ней слой с р-проводимостью (дырочной). Выпрямитель помещается в герметизированный корпус 9 с выводами-электродами 11 и 14. Неуправляемый кремниевый выпрямитель (диод) состоит из слоя кристаллического кремния с примесью фосфора или сурьмы ( -проводимость), сплавленного с пластиной алюминия. В  [c.119]

Между вторым и третьим изданиями учебника прошло четыре года. За это время наша промышленность стала использовать в массовом производстве новые материалы, например фторорганические соединения, обладаюш,ие нагревостойкостью до 300 С, новые виды электротехнической керамики с повышенной механической прочностью и хорошими электрическими свойствами, полупроводниковые изделия (германиевые диоды и триоды), тонкие листовые текстурированные стали, магнитную керамику и специальные сплавы. Авторы стремились в третьем издании учебника отразить все достижения науки в области электротехнических материалов. Но при этом, руководствуясь тем, что в учебниках должны излагаться основы соответствующей отрасли науки и передовой опыт социалистического строительства, из учебника был изъят устаревший материал и введены уточнения и дополнения на осноге опыта учебной работы советских и зарубежных вузов. Кроме того, из третьего издания были исключены методики испытания материалов, рассматриваемые в специальных руководствах.  [c.6]

Это уравнение основано на предположении, что большая часть падения напряжения npnxoflrfT H на основной объем полупроводника, а не на р — га-переход и что носители перетекают через барьерный слой. Кроме того, предполагается, что рекомбинация происходит главным образом на поверхности. Эффекты в самих р — ге-переходах или на границе с металлическим электродом не рассматривали. Косенко [47] подтвердил для германиевых диодов справедливость этого выражения, однако вместо предсказываемой теорией зависимости г ос (F — было найдено,  [c.293]

Экспериментальные данные, приведенные в работах [12, 28], показывают, что пик тока нечувствителен к радиационным повреждениям, тогда как минимум тока при облучении значительно возрастает. Из рис. 6.4 я 6.5 видно, что существенное увеличение тока в минимуме характеристики наблюдается в интервале потоков lOi —нейтрон1см для германиевых диодов и IQi —IQi нейтрон1см — для кремниевых.  [c.301]

Впоследствии аналогичные результаты были получены и тщательно изучены при облучении кремниевых и германиевых диодов электронами с энергиями соответственно 0,8 Мэе [21, 54] и 7 Мэе [55]. Эти данные хорошо объясняются механизмом появления провала тока, предложенным Яджима и Исаки [87], согласно которому туннельные эффекты обусловлены примесями или, как в данном случае, энергетическими уровнями дефектов, находящимися внутри запрещенной зоны. Поведение вольт-амперных характеристик германиевых и кремниевых диодов Исаки (см. рис. 6.4 и 6.5) качественно согласуется с вышеуказанным механизмом для провала тока. Было замечено, что кремниевый диод более чувствителен к нейтронному облучению, чем германиевый.  [c.301]

Резонаторные генераторы с частотой 1 Ггц, содержащие германиевые диоды Исаки, имели заметное уменьшение выходной мощности и небольшое увеличение частоты после облучения интегральными потоками быст-рых нейтронов 10 —ней-mponl M [12, 28].Уменьшение выходной мощности находится в удов-  [c.302]

Рис. 6.7. Волы-амперные характеристики германиевого диода Исаки 10GE-2 до облучения (кривая А) и после облучения интегральным потоком быстрых нейтронов, нейтрон 1см «. в —С —3,3 10

Катодная станция КСГ-1200-1 (рис. 22, а) собрана на германиевых диодах Д305. Питание станции может осуществляться от сети однофазного переменного тока частотой 50 гц, напряжением 110, 127 и 220 в. Максимальная мощность станции 1200 вт при напряжении 60 в, сила тока 20 а, выпрямленное напряжение можно изменять от 10 до 60 в ступенями через 5 в. Переключение производится дри помощи пакетных переключателей. Выпрямительный мост катодной станции может быть также собран на кремниевых диодах типа Д242а или Д243а. Станция работает устойчиво при температуре окружающего воздуха от —40 до +40° С и относительной влажности до 95 3%. Габаритные размеры 410 х 635 X 280 мм, масса 28 кг.  [c.120]

Катодная станция КСГ-500-1 (рис. 22, б) выполнена на германиевых диодах Д304. Максимальная мощность станции 500 вт при напряжении 50 в и силе тока 10 а. Габаритные размеры 310 х X 545 X 280 мм, масса 25 кг.  [c.120]

Поляризованная электпродренажная установка ПД1-1 имеет контакторную схему с германиевыми диодами ДГЦ21 в цепи управления и питанием от двух аккумуляторов КН-10 (рис. 34, б)  [c.150]

Точечные германиевые диоды Д1А— ДНА применяются в маломощных выпрямителях, ограничителях, умножителях напряжения (выпущены вместо ПД типов ДГЦ). Выпрямленный ток от 12 до 40 ма Ua6n от 10 до 100 в от —60 до +70 С.  [c.563]

Первые германиевые транзисторы имели почти такие же размеры, что и германиевые диоды, и отличались от них только наличием на германиевой пластинке двух проволочных контактов вместо одного. Это были так называемые точечные транзисторы. Позднее был разработан прибор другого Tiina. Этот прибор был изготовлен из тонкой пластинки монокристалличе-ского германия, обработанной таким образом, что ее поверхности обладали свойствами, отличающимися от свойств ее внутренней части. Это были так называемые плоскостные транзисторы. Германиевые транзисторы обоих типов при их применении имеют свои преимущества и недостатки. Уже первые из таких транзисторов имели очень небольшие размеры (около 0,3 гм ). Так же как и в случае Д1юдов, усовершенствование технологии их изготовления привело к уменьшению размеров и. значительному улучшению их эксплуатационных характеристик. Силовые транзисторы обычно имеют гораздо большие размеры.  [c.213]

Описание теории полупроводников и механизма действия германиевых диодов и триодов выходит за рамки этой главы. Шокли [721 разработал превосходную теорию полупроводников, а О Коннор [G1] дал четкое описание механизма действия транзисторов.  [c.214]

Первичная и вторичная катушки каждого датчика включаются (или отключаются) в измерительную схему одновременно одним двухполюсным переключателем. При подключении 3 цепь какого-либо датчика во вторичной обмотке будет индуцироваться ток и величина его при постоянстве выбранных параметров цепи (частота и напряжение выходного сигнала генератора) зависит только от положения сердеч.чкка в полости катушки. Возникающее во вторичной обмотке катушки датчика напряжение выпрямляется германиевым диодом 07Г и передается для записи или визуального контроля на электронный потенциометр.  [c.240]

Электромагнитный дренаж. Максимально допустимое обратное напряжение зависит от типа используемых германиевых диодов Вентильные дренажи Величина номинального тока и обратного напряжения зависит от типа используемых дн-одов  [c.262]

Транзисторный коммутатор ТКЮ2 обеспечивает периодическое прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания. Он состоит (см. схему рис. 28) из германиевого транзистора ГТ701-А, импульсного трансформатора ИТ, германиевого диода Ди кремниевого стабилитрона Дет, двух керамических сопротивлений / 1=2 ом и / 2=20 ом, конденсатора С] емкостью 50 мкф. Поскольку через транзистор проходит большой ток, он вместе с другими узлами транзисторного коммутатора помещен в алюминиевый оребренный корпус, обеспечивающий хороший отвод тепла, и для предохранения от влаги залит эпоксидной смолой.  [c.109]

В блоке управления ИКС используют источник стабилизированного опорного напряжения, питающийся от обмотки IV трансформатора ТРг- Вьшрямитель выполнен по мостовой схеме на четырех германиевых диодах типа Д2Е (Д]2—Д15). Выпрямленное напряжение стабилизируется кремниевым стабилитроном Д808 (ДО, на котором намотан медный резистор / б. Он обеспечивает необходимую компенсацию изменения напряжения на стабилитроне Д] при колебаниях температуры окружающей среды. Опорное напряжение снимается с переменного резистора R , последовательно которым включен резистор 7 зз, закорачиваемый тумблером ВК при смене пределов опорного напряжения (1,5—4 в). Параметры источника опорного напряжения обеспечивают возможность плавного изменения порога срабатывания входного устройства в пределах О—3 в. На рис. 42 приведен характер изменения порога срабатывания входного устройства в зависимости от величины опорного напряжения.  [c.113]

Основой германиевого диода (рис. 82, в) служит пластинка из кристаллического германия 75 с примесью сурьмы или мышьяка, обладающего и-проводимостью. Пластинка 13 спаяна с каплей нндия 12. В результате диффузии атомы индия проникают в германиевую пластинку и образуют в ней слой с р-проводнмостью (дырочной). Выпрямитель помещается в герметизированный корпус 9 с выводами-электродами 11 и 14. Неуправляемый кремниевый выпрямитель (диод) состоит из слоя кристаллического кремния с примесью фосфора или сурьмы (п-проводимость), сплавленного с пластиной алюминия. В результате диффузии алюминия в кремнии образуется слой с р-проводимостью. Управляемый кремниевый выпрямитель (тиристор) имеет четырехслойную монокристаллическую структуру типа п—р—п—р и отдельный управляющий электрод (рис. 82, г, д).  [c.357]

Д2 — Германиевый точечный диод — параметры, использование, цоколёвка. — Отечественные диоды — Диоды — Справочник Радиокомпонентов — РадиоДом

Выпрямительные диоды: Конструктивные особенности и особенности вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов

Выпрямительные диоды: обозначение, принцип работы, ВАХ

Выпрямительные диоды — это полупроводниковые приборы, которые имеют один p-n переход и два металлических вывода. Вся система заключена в пластмассовом, металлическом, стеклянном или металлокерамическом корпусе. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

Обозначение и расшифровка диодов

Обозначение выпрямительного диода на схеме согласно “ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые”.
В приложении данного ГОСТа указаны размеры в модульной сетке. Выглядит это следующим образом:

Существуют различные варианты обозначения диодов.

Согласно ОСТ 11366.919-81 следующее буквенно-цифровое обозначение:

• 1) первая буква или цифра указывает на материал:
• 1 (Г) — германий Ge
• 2 (К) — кремний Si
• 3 (А) — галлий Ga
• 4 (И) — индий In

• 2) Вторая буква — это подкласс полупроводникового прибора. Для нашего случая — это буква Д.
• 3) Третья цифра — функционал элемента в зависимости от класса (диоды, варикапы, стабилитроны и др.).

Например, для выпрямительных диодов (Д):

101…199 — диоды малой мощности с постоянным или средним значением прямого тока менее 0,3А.

201…299 — диоды средней мощности с постоянным или средним значением прямого тока от 0,3 до 10А.

Также существуют диоды большой мощности с током более 10А. Отвод тепла у диодов малой мощности осуществляется через корпус, у диодов средней и большой мощности через теплоотводящие радиаторы.

До 1982 года была другая классификация:

• первая Д — характеризовала весь класс диодов
• далее шел цифровой код:
• от 1 до 100 — для точечных германиевых диодов
• от 101 до 200 — для точечных кремниевых диодов
• от 201 до 300 — для плоскостных кремниевых диодов
• от 301 до 400 — для плоскостных германиевых диодов
• от 401 до 500 — для смесительных СВЧ детекторов
• от 501 до 600 — для умножительных диодов
• от 601 до 700 — для видеодетекторов
• от 701 до 749 — для параметрических германиевых диодов
• от 750 до 800 — для параметрических кремниевых диодов
• от 801 до 900 — для стабилитронов
• от 901 до 950 — для варикапов
• от 951 до 1000 — для туннельных диодов
• от 1001 до 1100 — для выпрямительных столбов

• третья цифра — разновидность групп однотипных приборов

Система JEDEC (США)

• первая цифра — число p-n переходов (1 — диод; 2 — транзистор; 3 — тиристор)
• далее N (типа номер) и серийный номер
• после может идти пару цифр про номиналы и отдельные характеристики диода

Система Pro Electron (Европа)

По данной системе приборы делятся на промышленные и бытовые. Бытовые кодируются двумя буквами и тремя цифрами от 100 до 999. У промышленных приборов будет идти три буквы и две цифры от 10 до 99. Для диодов:

• 1) первая буква:
• A — германий Ge
• B — кремний Si
• C — галлий Ga
• R — другие полупроводники

• 2) Вторая буква — это буква A, указывающая на маломощные импульсные и универсальные диоды.
• 3) Третья буква отвечает за принадлежность элемента к сфере специального применения (промышленность, военная). “Z”, “Y”, “X” или “W”.
• 4) Четвертая — это 2х, 3х или 4х-значный серийный номер прибора.
• 5) Дополнительный код — в нем для выпрямительных диодов указывается максимальная амплитуда обратного напряжения.

Система JIS (Япония)

Применяется в странах Азии и тихоокеанского региона.

Существуют и специальные обозначения от фирм-изготовителей, которые отличаются от приведенных выше.

Принцип действия выпрямительного диода

Полупроводники по своим электрическим свойствам являются чем-то средним между проводниками и диэлектриками.

Как ведет себя диод при прямом и обратном включении

Прямое направление — направление постоянного тока, в котором диод имеет наименьшее сопротивление.

Обратное направление — направление постоянного тока, в котором диод имеет наибольшее сопротивление.

Рассмотрим поведение тока в цепи при прямом и обратном включении на переменное и постоянное напряжение. Изначально мы будем иметь синусоиду, которая получается от источника переменного тока.

При таких способах подключения отсекается половина синусоиды положительная или отрицательная. На выходе — пульсирующий переменный ток одного знака (считай, постоянный, только загвоздка в том, что им никто не пользуется).

• анод (для прямого включения подключаем к плюсу), основание треугольника
• катод (подключаем к минусу для прямого включения) палочка

Ток течет от анода к катоду, некоторые прибегают к сравнению с воронкой. В широкое горлышко жидкость проходит быстрее, чем в узкое. Принцип работы заключается в пропускании тока при прямом включении и запирании диода при обратном включении (отсутствии тока). Всё дело в запирающем слое, который испаряется или расширяется в зависимости от способа подключения диода.

Рассмотрим поведение диода в схеме постоянного тока. На левом изображении ток, напряжение проходит — лампочка горит (черная) — это прямое включение. На правом изображении диод не пропускает достаточно тока и напряжения для загорания лампочки — обратное включение.

ВАХ выпрямительных диодов (Ge, Si)

Вольт-амперные характеристики диодов представляют собой графики зависимостей прямых и обратных токов (Y) и напряжений (X) при различных температурах.

При подаче обратного напряжения, превышающего пороговое значение, величина обратного тока возрастает и происходит пробой p-n слоя.
Стоит обратить внимание и на порядки чисел по осям. Величины обратного тока на порядок меньше прямого. Значения прямого напряжения на порядок меньше обратного. По достижении порогового значения прямого напряжения прямой ток начинает увеличиваться лавинообразно.

Разница между диодами в том, что обратный ток кремниевых диодов меньше, чем у германиевых. Поэтому, за счет большего тока, у Ge диодов пробой носит тепловой характер, у Si — преобладает электрический пробой. Мощность, рассеиваемая при одинаковых токах у германиевых диодов меньше.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Выпрямительные диоды — Студопедия

В выпрямительных диодах используется вентельное свойство электронно-дырочного перехода, т.е. при прямом напряжении сопротивление р-n-перехода мало, а при обратном напряжении – велико.

Широко распространены низкочастот­ные выпрямительные диоды, предназна­ченные для выпрямления переменного тока с частотой до единиц килогерц (иногда до 50 кГц). Эти диоды приме­няются в выпрямительных устройствах для питания различной аппаратуры. Низкочастотные диоды являются плоскостными и изготовляются из гер­мания или кремния .Они предназначены для выпрямления переменного тока с постоянным или сред­ним значением не более 10А.

Все параметры диодов обычно указываются для работы при температу­ре окружающей среды 20±5°С.

Германиевые диоды изготовляются, как правило, вплавлением индия в гер­маний n-типа. Они могут допускать плотность тока до 100 А/см² при пря­мом напряжении до 0,8 В. Предельное обратное напряжение у них не превы­шает 400 В, а обратный ток обычно бывает не более единиц миллиампер. Рабочая температура этих диодов от – 60 до + 75 ^оС. Если диоды работают при температуре окру­жающей среды выше 20 °С, то необхо­димо снижать обратное напряжение. При пониженном атмосферном давлении или неудовлетворительном охлаждении воз­можен перегрев диодов. Чтобы не до­пускать его, следует снижать выпрямлен­ный ток.

Мощные германиевые диоды рабо­тают с естественным охлаждением. Они изготовляются на выпрямленный ток до 1000 А и обратное напряжение до 150 В.

Выпрямительные кремниевые диоды в последнее время получили особенно большое распространение. Они изготов­ляются вплавлением алюминия в крем­ний n-типа, а также сплава олова с фос­фором или золота с сурьмой в кремний р-типа. Применяется и диффузионный метод. По сравнению с германиевыми кремниевые диоды имеют ряд преи­муществ. Предельная плотность прямого тока у них до 200 А/см², а предельное обратное напряжение может быть до 1000 В. Рабочая температура от –60 до +125 °С (для некоторых типов даже до +150 °С). Прямое напряжение у крем­ниевых диодов доходит до 1,5 В, т. е. несколько больше, чем у германиевых диодов. Обратный ток у кремниевых диодов значительно меньше, чем у гер­маниевых.

Для выпрямления высоких напряже­ний выпускаются кремниевые столбы в прямоугольных пластмассовых корпу­сах, залитых изолирующей смолой. Они бывают рассчитаны на ток до сотен миллиампер и обратное напряжение до нескольких киловольт. Для более удоб­ной сборки различных выпрямительных схем, например мостовых или удвоительных, служат кремниевые выпрями­тельные блоки. В них имеется несколь­ко столбов, от которых сделаны отдель­ные выводы. Мощные кремниевые дио­ды выпускаются на выпрямленный ток от 10 до 500 А и обратное напряжение от 50 до 1000 В.

В выпрямительных диодах применяются также и p-i-перехо­ды, использование которых позволяет снизить напряженность электрического поля в p-n-переходе и повысить значение обратного напряжения, при котором начинается пробой (p-i-n диоды). Для этой же цели иногда используют р⁺–р или n ⁺– n переходы. Для их получения методом эпитаксии на поверхности исходного полупроводника наращивают тонкую высокоомную пленку. На ней методом вплавления или диффузии создают p-n переходы, в результате чего получается структура гипа р⁺–р – n или n ⁺– n – р. В таких диодах успешно разрешаются противоречивые требова­ния, состоящие в том, что, во-первых, для получения малых обратных токов, малого падения напряжения в открытом состоянии и температурной стабильности характеристик необ­ходимо применять материал с возможно малым удельным сопротивлением; во-вторых, для получения высокого напряже­ния пробоя и малой емкости p-n перехода необходимо приме­нять полупроводник с высоким удельным сопротивлением.

Эпитаксиальные диоды обычно имеют малое падение напряжения в открытом состоянии и высокое пробивное напряжение.

Для выпрямительных диодов характерно, что они имеют малые сопротивления в проводящем состоянии и позволяют пропускать большие токи. Барьерная емкость их из-за большой площади p-n-переходов велика и достигает значений десятков пикофарад.

На рисунке 2.13 приведена вольт-амперная характеристики германиевого (а) и кремниевого (б) выпрямительных диодов малой мощности.

Здесь показано условное графическое обозначение выпрямительного диода (в). Вершина треугольника «стрелка» показывает направление прямого тока протекающего от большого потенциала «+» (анода) к меньшему потенциалу «–» (катоду).

Рисунок 2.13 — Вольт-амперная характеристики германиевого (а) и кремниевого (б) диодов

Из приведенных ВАХ видно, что для кремниевых диодов по сравнению с германиевым прямые ветви характеристик, построенных при одних и тех же температурах, смещены в право. Т.е для получения одинаковых прямых токов необходимо к кремниевым диодам прикладывать большее прямое напряжение, чем к германиевым.

При увеличении температуры прямая ветвь характеристик становится более крутой. Обратный ток в кремниевых диодах меньше, чем у германиевых.

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

1. Максимально допустимое обратное напряжение диода U_{обр max} — значение напряжения, приложенного в обратном на­правлении, которое диод может выдержать в течение длитель­ного времени без нарушения его работоспособности (десятки — тысячи В).

2. Средний выпрямленный ток диода I_{вп ср} — среднее за период значение выпрямленного постоянного тока, протека­ющего через диод (сотни мА — десятки А).

3. Импульсный прямой ток диода I_при— пиковое значение импульса тока при заданной максимальной длительности, скважности и формы импульса.

4. Средний обратный ток диода I_{oбр ср} — среднее за период значение обратного тока (доли мкА — несколько мА).

5. Среднее прямое напряжение диода при заданном среднем значении прямого тока U_{пр ср} (доли В).

6. Средняя рассеиваемая мощность диода Р_срд — средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях (сотни мВт—десятки и более Вт).

7. Дифференциальное сопротивление диода r_диф — отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы — сотни Ом).

Система параметров не допускает работу выпрямительных диодов в области электрического пробоя. Разновидностью выпрямительных диодов, допускающих в течение длительного интервала времени работу в области электрического лавинного пробоя на обратной ветви ВАХ,являются лавинные диоды. Эта особенность лавинных диодов позволяет эффективно применять их в качестве элементов цепей аппаратуры от импульсных перегрузок по напряжению.

На рисунке 2.14 показана конструкция кремниевых диффузионных выпрямительных диодов 2Д204А,Б,В, КД204А,Б,В. Диоды предназначены для преобразования переменного напряжения частотой до 50кГц. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с жёсткими выводами. Тип диода и схема соединения диодов с выводами приводятся на корпусе. Масса диодов не более 6г.

На рисунке 2.15 показана конструкция кремниевых эпитаксиально-диффузионных диодов 2Д245А, 2Д245Б,В. Диоды предназначены для преобразования переменного напряжения частотой до 200 кГц во вторичных источниках электропитания. Выпускаются в металлопластмассовом корпусе с гибкими выводами. Положительный электрод соединён с металлическим основанием корпуса. Тип диода приводится на корпусе. Масса диода не более 4г.

Рисунок 2.14 — Конструкция кремниевых диффузионных выпрямительных диодов 2Д204А,Б,В, КД204А,Б,В

Рисунок 2.15 — Конструкция кремниевых, эпитаксиально-диффузионных диодов 2Д245А,Б,В

Выпрямительные диоды широко применяются на высоких частотах (диапазон частот от 30 МГц до 300 МГц) для детектирования колебаний высокой частоты и используются в радиотехнической, телевизионной и другой аппаратуре.

По технологии изготовления они могут быть точечными, диффузионными или иметь мезаструктуру. В качестве высокочастотных выпрямительных диодов используется диод Шотки [4].

Диоды Шотки характеризуются наибольшим быстродей­ствием (единицы нс) и малыми значениями прямого падения напряжения (обычно при номинальном токе составляют 0,5… 0,6 В). Основной недостаток диодов Шотки заключается в малой величине обратного напряжения (до 70 В). Увеличение обратного напряжения сопровождается ростом тока утечки и прямого падения напряжения.

Быстродействие высокочастотных диодов характеризуется временем обратного восстановления диода (τ_{вост обр}). Это время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданного значения.

Эпитаксиальная технология позволяет создавать быстро­действующие диоды на большие обратные напряжения (200… 1200 В), но с повышенным значениями прямого падения на­пряжения до 1,2 В и времени обратного восстановления до 20…100 нс. Пониженные значения токов утечки и емкости переходов обеспечивают их преимущества перед диодами Шотки при работе в высокочастотных схемах.

Диффузионная технология позволяет повысить обратные напряжения быстродействующих диодов до значений выше 1200 В, но приводит к еще большим значениям прямого паде­ния напряжения до 1,4…1,5 В и времени обратного восстано­вления до 200…500 нс.

Основу конструкции высокочастотных диодов составляет стеклянный или металлокерамический патрон, в торцах которого установлены металлические контакты, имеющие выводы.

На рисунке 2.16 показана конструкция германиевых микросплавных высокочастотных диодов ГД403А, ГД403Б, ГД403В, предназначенные для применения в качестве детекторов амплитудно-модулированных сигналов в радиовещательных приёмниках. Они выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибкими выводами. Тип диода и схема соединения электродов с выводами приводится в корпусе. Масса диода не более 0,6г.

Рисунок 2.16 — Конструкция германиевых микросплавных высокочастотных диодов ГД403А, ГД403Б, ГД403В

Рисунок 2.17 – Конструкция кремниевых высокочастотных диодов

»Германиевые диоды

• 133 Kings Road, Мэдисон, Нью-Джерси 07940, США
• 973-377-9566
• [email protected]

Получить предложение

• Дом
• Компания
  • Политика компании
    • Политика магазина
    • Поток цепочки поставок вниз
    • Информация о доставке
  • Карьерные возможности
  • Отзывы
  • Пресс-релизы
  • Сертификаты
  • Свяжитесь с нами
• маг.
  • Все товары
  • Транзисторы
  • Интегральные схемы
  • Оптоэлектроника
  • Тиристоры
• Информационный бюллетень
• Учебники
• Присоединяйтесь к нашему списку электронной почты

• Дом
• Компания
  • Политика компании
    • Политика магазина
    • Поток цепочки поставок вниз
    • Информация о доставке
  • Карьерные возможности
  • Отзывы
  • Пресс-релизы
  • Сертификаты
  • Свяжитесь с нами
• маг.
  • Все товары
  • Транзисторы
  • Интегральные схемы
  • Оптоэлектроника
  • Тиристоры
• Информационный бюллетень
• Учебники
• Присоединяйтесь к нашему списку рассылки

.

Общие сведения о спецификациях, параметрах и номинальных характеристиках диодов »Электроника

Диоды

могут показаться простыми, но они имеют множество технических характеристик, параметров и номиналов, которые необходимо учитывать при выборе одного из них в качестве замены или для новой конструкции электронной схемы.

Diode Tutorial Включает:
Типы диодов
Характеристики и рейтинг диодов
PN переходный диод
СВЕТОДИОД
PIN-диод
Диод с барьером Шоттки
Варактор / варикап
Стабилитрон

Понимание технических характеристик, параметров и номинальных характеристик диодов может быть ключом к выбору правильного электронного компонента для конкретной конструкции электронной схемы.На рынке доступно огромное количество диодов, поэтому выбор необходимого не всегда может показаться легким.

Большинство спецификаций, номинальных значений и параметров относительно просты для понимания, особенно с небольшими пояснениями, но некоторые из них могут потребовать немного дополнительных пояснений, или они могут быть применимы к ограниченному количеству диодов.

Помимо технических характеристик, касающихся электрических характеристик, важна также физическая упаковка. Диоды поставляются в различных корпусах, включая корпуса с проводами, а также высокомощные диоды, которые крепятся болтами к радиаторам, и с огромным количеством высокоавтоматизированного производства и сборки печатных плат, компонентов технологии поверхностного монтажа — диоды SMD используются в огромных количествах.

Технические характеристики диодов приведены в технических паспортах и ​​содержат описание характеристик диода. Проверка рабочих параметров позволит оценить диод на предмет того, обеспечивает ли он требуемые рабочие характеристики для предполагаемой функции.

Различные параметры спецификации более применимы для диодов, используемых в различных приложениях, различных конструкциях электронных схем и т. Д. Для силовых приложений будут важны такие аспекты, как допустимый ток, прямое падение напряжения, температура перехода и т.п. емкость и напряжение включения часто представляют большой интерес.

Приведенные ниже аспекты подробно описывают некоторые из наиболее широко используемых параметров или спецификаций, используемых в технических паспортах для большинства типов диодов.

Характеристики и параметры диода

В приведенном ниже списке приведены подробные сведения о различных характеристиках диодов и параметрах диодов, которые можно найти в таблицах данных и спецификациях диодов.

• Полупроводниковый материал: Полупроводниковый материал, используемый в диоде с PN-переходом, имеет первостепенное значение, поскольку используемый материал влияет на многие из основных характеристик и свойств диодов.Кремний и германий — два широко используемых материала:
  
  • Кремний: Кремний — наиболее широко используемый материал, поскольку он обеспечивает высокие характеристики для большинства приложений и низкие производственные затраты. Технология производства кремния хорошо известна, и кремниевые диоды можно изготавливать дешево. Напряжение прямого включения составляет около 0,6 В, что является высоким показателем для некоторых приложений, хотя для диодов Шоттки оно меньше.
  • Германий: Германий менее широко используется, но обеспечивает низкое напряжение включения около 0.От 2 до 0,3 В.

  Другие материалы обычно предназначены для более специализированных диодов. Например, светодиоды используют составные материалы для обеспечения разных цветов.

• Тип диода: Хотя в основе конструкции большинства диодов лежит PN переход, разные типы диодов разработаны для обеспечения разных характеристик, и иногда они могут работать по-разному. Выбор правильного типа диода для любого конкретного применения является ключевым.Стабилитроны

  используются для обеспечения опорных напряжений, в то время как варакторные диоды используются для обеспечения переменного уровня емкости в конструкции RF в соответствии с предусмотренным обратным смещением. Выпрямительные диоды могут использовать диод с прямым PN переходом или, в некоторых случаях, они могут использовать диод Шоттки для более низкого прямого напряжения. Каким бы ни было приложение, необходимо использовать диод правильного типа для получения требуемых функций и характеристик.

• Прямое падение напряжения, Vf: Любое электронное устройство, пропускающее ток, будет развивать результирующее напряжение на нем, и эта характеристика диода имеет большое значение, особенно для выпрямления мощности, где потери мощности будут выше для высокого прямого падение напряжения.Также диодам для ВЧ-схем часто требуется небольшое прямое падение напряжения, поскольку сигналы могут быть небольшими, но все же необходимо его преодолеть.

  Напряжение на диоде с PN переходом возникает по двум причинам. Первый связан с характером полупроводникового PN перехода и является результатом упомянутого выше напряжения включения. Это напряжение позволяет преодолеть истощающий слой и протечь ток. Вторая причина возникает из-за обычных резистивных потерь в устройстве. В результате будет дана величина прямого падения напряжения при заданном уровне тока.Этот показатель особенно важен для выпрямительных диодов, через которые может проходить значительный ток.

  График прямого падения напряжения для различных уровней тока, в частности, для выпрямительных диодов, обычно приводится в технических данных. Он будет иметь диапазон типичных значений, и с его помощью можно определить диапазон падения напряжения для ожидаемых уровней переносимого тока. Затем можно определить мощность, которая будет рассеиваться в области электронного перехода диода.

• Пиковое обратное напряжение, PIV: Эти характеристики диода представляют собой максимальное напряжение, которое диод может выдерживать в обратном направлении. Это напряжение нельзя превышать, иначе устройство может выйти из строя.

  Это напряжение не является просто среднеквадратичным напряжением входящего сигнала. Каждую схему необходимо рассматривать по отдельности, но для простого однодидного полуволнового выпрямителя с некоторой формой сглаживающего конденсатора впоследствии следует помнить, что конденсатор будет удерживать напряжение, равное пику входящей формы волны напряжения.Тогда диод также будет видеть пик входящей формы волны в обратном направлении и, следовательно, в этих условиях он будет видеть пиковое обратное напряжение, равное размаху сигнала.

• Напряжение обратного пробоя, В _{(BR) R} : Это немного отличается от пикового обратного напряжения тем, что это напряжение является точкой, в которой диод выйдет из строя.

  IV характеристика диода PN, показывающая обратный пробой

  Диод может выдерживать обратное напряжение до определенной точки, а затем он выйдет из строя.В некоторых диодах и в некоторых схемах она нанесет непоправимый ущерб, хотя для Зинера / опорного напряжения диодов обратного пробоя сценария является то, что используется для опорного напряжения, хотя схема должна быть разработана, чтобы ограничить ток, протекающим, в противном случае диод может быть уничтожен.

• Максимальный прямой ток: Для конструкции электронной схемы, пропускающей любые уровни тока, необходимо обеспечить, чтобы максимальные уровни тока для диода не превышались.По мере повышения уровня тока дополнительное тепло рассеивается, и его необходимо удалить.

• Рабочая температура перехода: Как и все электронные компоненты, диоды имеют максимальную рабочую температуру. В техническом паспорте будет раздел с указанием максимальной температуры перехода. По мере повышения температуры перехода надежность в долгосрочной перспективе падает. Если превышена максимальная температура перехода, диод может выйти из строя и даже загореться.

  Следует помнить, что температура перехода относится к самому диодному переходу внутри корпуса, а не к температуре корпуса. Между температурой упаковки и температурой перехода должен быть допустимый запас. Часто кривые включаются в технические данные, чтобы можно было определить температуру перехода. Также можно рассчитать температуру перехода, зная ток, прямое падение напряжения и тепловое сопротивление: спецификации, которые упоминаются в технических характеристиках и также упоминаются здесь.

  Принимая во внимание аспекты долгосрочной надежности, всегда лучше всего эксплуатировать диод в пределах своих номиналов. Это дает хороший запас для обеспечения надежной долгосрочной работы и для диода, чтобы выдерживать любые кратковременные пики. То же самое для любого электронного компонента.

• Переход к тепловому сопротивлению окружающей среды, Θ _JA : Этот параметр спецификации диода измеряется в ° C на ватт и означает, что для каждого ватта, рассеиваемого в переходе, будет определенное повышение температуры выше температуры окружающей среды. .Это означает, что для диода с тепловым сопротивлением перехода к окружающей среде 50 ° C / Вт температура перехода будет повышаться на 50 ° C на каждый ватт рассеиваемой мощности.

  Сопротивление перехода к температуре окружающей среды на самом деле является суммой ряда отдельных областей диода: тепловое сопротивление перехода к корпусу, тепловое сопротивление корпуса и поверхности и тепловое сопротивление поверхности к окружающей среде, как показано на рисунке. формула: θ _JA = θ _JC + θ _CS + θ _SA .

  Эта общая спецификация является ключом к возможности определить фактическую рабочую температуру перехода — ключевой параметр, который необходимо контролировать при проектировании схемы, в которой диоды пропускают значительный ток, так что прошедший ток приведет к рассеянию мощности.

  Температуру перехода можно рассчитать по формуле:

  Где:
  T _J температура перехода
  T _AMB = температура окружающей среды
  Θ _JA = переход к тепловому сопротивлению окружающей среды.

• Ток утечки: Если бы был идеальный диод, то при обратном смещении тока не было бы. Обнаружено, что для реального диода с PN-переходом очень малая величина тока течет в обратном направлении из-за наличия неосновных носителей заряда в полупроводнике. Уровень тока утечки зависит от трех основных факторов. Обратное напряжение очевидно. Он также зависит от температуры, заметно повышаясь с температурой.Также обнаружено, что это очень зависит от типа используемого полупроводникового материала — кремний намного лучше германия.

  IV характеристика PN-диода, показывающая параметр

  тока утечки. Характеристика или спецификация тока утечки для диода с PN-переходом указывается при определенном обратном напряжении и определенной температуре. Спецификация обычно определяется в единицах микроампер, мкА или пикоампер, пА, так как уровни обычно очень низкие до того, как произойдет обратный пробой.

• Емкость перехода: Все диоды с PN переходом обладают емкостью перехода. Область обеднения — это диэлектрический промежуток между двумя пластинами, которые эффективно формируются на краю области обеднения и области с основными носителями. Фактическое значение емкости зависит от обратного напряжения, которое вызывает изменение области обеднения (увеличение обратного напряжения увеличивает размер области истощения и, следовательно, уменьшает емкость).

  Этот факт успешно используется в варакторах или варикапных диодах, а также в ВЧ-конструкциях генераторов переменной частоты и фильтров переменной частоты. Однако для многих других приложений, особенно для некоторых радиочастотных схем, где паразитная емкость диода может повлиять на производительность, это необходимо минимизировать. Поскольку емкость имеет важное значение, она указывается. Параметр обычно описывается как заданная емкость (обычно в пФ, поскольку уровни емкости относительно низкие) при заданном напряжении или напряжениях.Также для многих ВЧ приложений доступны специальные диоды с малой емкостью.

  Для многих применений с выпрямителями мощности емкость достаточно мала, чтобы не создавать проблем. Например, емкость перехода 1N4001 и 1N4004 составляет всего 15 пФ для обратного напряжения 4 В и менее при повышении напряжения. Диоды с более высоким напряжением могут быть меньше — 1N4007 имеет емкость перехода 8 пФ для обратного напряжения 4 вольт. Соответственно, влияние емкости замечается только при повышении частоты.Поскольку уровни емкости низкие, на частоты до 100 кГц она часто не влияет, и в большинстве случаев ею можно пренебречь вплоть до даже более высоких частот.

• Тип корпуса: Диоды могут быть установлены в различных корпусах в зависимости от их применения, и в некоторых случаях, особенно в ВЧ приложениях, корпус является ключевым элементом при определении общих характеристик ВЧ диодов.

  Также для силовых приложений, где важно рассеивание тепла, корпус может определять многие общие параметры диодов, поскольку для мощных диодов могут потребоваться корпуса, которые можно прикрепить болтами к радиаторам, тогда как малосигнальные диоды могут быть доступны с выводами или в качестве устройств для поверхностного монтажа. .Также мощные диоды могут быть доступны в виде мостовых выпрямителей, содержащих четыре диода в мосте, подходящих для выпрямления волн.

  Диоды для поверхностного монтажа, SMD-диоды используются в огромных количествах, потому что большая часть производства электроники и сборки печатных плат осуществляется с использованием автоматизированных методов, а технология поверхностного монтажа подходит для этого.

  Схема мостового выпрямителя и маркировка

  В дополнение к этому, диоды доступны как с выводами, так и с корпусами для поверхностного монтажа, в зависимости от диода.Большинство ВЧ диодов и диодов малой мощности доступны в корпусах для поверхностного монтажа, что делает их более подходящими для крупномасштабного производства.

• Схемы кодирования и маркировки диодов: Большинство используемых диодов имеют номера деталей, соответствующие схемам JEDEC или Pro-Electron. Такие числа, как 1N4001, 1N916, BZY88 и многие другие, хорошо знакомы всем, кто занимается проектированием и производством электроники.

  Однако при использовании методов автоматизированной сборки печатных плат и технологии поверхностного монтажа обнаруживается, что многие устройства слишком малы, чтобы нести полное число, которое может быть использовано в паспорте.В результате была разработана довольно произвольная система кодирования, согласно которой на упаковке устройства содержится простой двух- или трехзначный идентификационный код.

  Обычно его можно разместить на небольших корпусах диодов для поверхностного монтажа. Однако определить типовой номер SMD-диода производителя по коду корпуса на первый взгляд может быть непросто. Есть несколько полезных кодовых книг SMD, которые предоставляют данные для этих устройств. Например, код «13s» обозначает диод для поверхностного монтажа BAS125 в корпусе SOT23 или SOT323.

Пример типовых характеристик диода

Несмотря на то, что существует множество различных диодов с большим количеством различных спецификаций, иногда помогает увидеть, каковы эти различные характеристики и параметры и как они выражаются в формате, аналогичном тем, которые представлены в таблицах данных.

Огромное количество диодов имеет огромное количество различных характеристик. Некоторые диоды могут быть предназначены исключительно для выпрямления, тогда как другие могут быть разработаны, чтобы излучать свет, обнаруживать свет, действовать в качестве опорного напряжения, обеспечивают переменную емкость и тому подобные.Диоды также поставляются в различных упаковках, подавляющее большинство из которых в настоящее время продается как диоды для поверхностного монтажа для автоматизированной сборки печатных плат.

Независимо от типа диода, многие из основных технических характеристик, параметров и номиналов, упомянутых выше, будут важны. Понимание основных параметров и характеристик этих электронных компонентов при просмотре спецификаций в технических паспортах является ключом к выбору правильного диода. Понимание спецификаций позволяет принимать мудрые решения в процессе проектирования электронной схемы для любого проекта с использованием диодов.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты». . .

.

Германий-карбид кремниевые гетеропереходные диоды — Исследование характеристик устройств с увеличением толщины слоя и температуры осаждения

[1]
П. М. Гаммон, А. Перес-Томас, М. Р. Дженнингс, Г. Дж. Робертс, М. К. Дэвис, В. А. Шах, С. Э. Берроуз, Н. Р.Уилсон, Дж. А. Ковингтон и П. А. Моуби: Appl. Phys. Lett. Vol. 93 (2008), 112104.

DOI: 10.1063 / 1.2987421

[2]
А.Перес-Томас, М. Р. Дженнингс, М. Дэвис, Дж. А. Ковингтон, П. А. Моби, В. Шах и Т. Грасби: J. Appl. Phys. Vol. 102 (2007), 014505.

[3]
Р.Дж. Х. Моррис, Д. Р. Лидли, Р. Хаммонд, Т. Дж. Грасби, Т. Э. Уолл и Э. Х. С. Паркер: J. Appl. Phys. Vol. 96 (2004), 116470.

[4]
К.Н. Ту, Дж. У. Майер и Л. К. Фельдман: Электронная наука о тонких пленках, Maxwell Macmillan International (1992).

.Типичные характеристики диода

и его кривая V-I

Ⅰ Введение

Диод — двухполюсный прибор с однонаправленной проводимостью. Есть электронные диоды и кристаллические диоды. Чаще всего используются кристаллические диоды. Характеристики однонаправленной проводимости диодов используются почти во всех электронных схемах, и это играет важную роль во многих схемах. Это одно из первых полупроводниковых устройств, и его применение можно увидеть в очень широком диапазоне.Есть много характеристик диода , которые мы должны хорошо знать, давайте шаг за шагом проверим следующее содержание.

В этом видео представлены характеристики диодов при прямом и обратном смещении.

Каталог

Ⅱ Свойство проводимости

2,1 Положительный

Когда подается прямое напряжение , прямое напряжение вначале мало (германиевая трубка меньше 0,1 В, силиконовая трубка меньше 0.5 В), что недостаточно для преодоления блокирующего действия электрического поля в PN-переходе. В это время прямой ток близок к нулю, и этот сегмент называется зоной нечувствительности. Это прямое напряжение, при котором не включается диод, называется напряжением зоны нечувствительности. Когда прямое напряжение больше, чем напряжение зоны нечувствительности, электрическое поле в блоке PN-перехода преодолевается, другими словами, диод имеет прямую проводимость, и ток быстро растет по мере увеличения напряжения.При нормальном использовании напряжение на клеммах диода остается постоянным во время включения, и его также называют прямым напряжением диода.

2,2 Отрицательный

Когда приложенное обратное напряжение не превышает определенного диапазона, ток через диод представляет собой обратный ток, образованный дрейфом неосновных носителей. Поскольку обратный ток небольшой, диод находится в выключенном состоянии. Этот обратный ток также называется обратным током насыщения или током утечки.Диоды из разных материалов имеют разные обратные токи. Силиконовая трубка имеет ток от 1 мА до десятков мА, а германиевые трубки могут достигать сотен мА. Кроме того, на обратный ток сильно влияет температура. Стабильность германиевых трубок хуже, чем у кремниевых.

2.3 Обратная разбивка

Когда приложенное обратное напряжение превышает определенное значение, обратный ток внезапно увеличивается.Это явление называется электрическим пробоем. Пороговое напряжение, которое вызывает это, называется напряжением обратного пробоя диода. Кроме того, диод теряет однонаправленную проводимость при электрическом пробое. Если диод не перегревается из-за электрического пробоя, однонаправленная проводимость не может быть навсегда нарушена. После нормального восстановления напряжения диод может нормально работать, иначе диод выйдет из строя. Следовательно, обратное напряжение, подаваемое на диод, не должно превышать номинального значения, указанного в таблице технических параметров.

1） Лавина

По мере увеличения обратного напряжения PN-перехода электрическое поле в области пространственного заряда усиливается. То есть, через электроны и дырки в области пространственного заряда энергия, полученная электрическим полем, увеличивается, и электроны и дырки, движущиеся в кристалле, будут непрерывно сталкиваться с атомами кристалла. Когда энергия электронов и дырок достаточно велика, при таком столкновении электроны в ковалентной связи могут быть возбуждены с образованием свободной электронно-дырочной пары.Это явление называется ударной ионизацией. Вновь образованные электроны и дырки движутся в противоположном направлении под действием электрического поля, восстанавливают энергию и могут снова генерировать новые электронно-дырочные пары путем столкновения. Это эффект умножения текущей несущей. Когда обратное напряжение возрастает до определенного значения, умножение несущих подобно лавине на крутом снежном склоне. Носители увеличиваются намного быстрее и быстрее, в результате чего обратный ток резко увеличивается, поэтому в конце происходит лавинный пробой.

Лавинный пробой происходит в основном в диодах с низкой концентрацией примесей, и требуется относительно высокое напряжение, кроме того, напряжение пробоя обратно пропорционально концентрации.

2） Зенера

Когда прикладывается обратное напряжение на выше , в области пространственного заряда PN-перехода возникает сильное электрическое поле, которое может разрушить ковалентную связь, чтобы отделить захваченные электроны, и заставит электронно-дырочные пары образовать большой обратный ток. .Напряженность электрического поля, необходимая для пробоя Зенера, составляет около 2 * 105 В / см, что может быть достигнуто только в PN-переходе с особенно большой концентрацией примесей. Из-за большой концентрации примесей плотность заряда (т.е. примесных ионов) в области пространственного заряда также велика. Следовательно, область пространственного заряда становится узкой, а напряженность электрического поля может быть высокой. Так что пробой стабилитрона чаще всего происходит в диодах с более высокими концентрациями примесей. Если концентрация легирования мала, а область барьера широкая, пробой Зенера будет редко.

Направленность тока большинства диодов часто называют «выпрямляющими». В диоде ток может проходить только в одном направлении (это называется прямым смещением) и отключаться в обратном направлении (называемое обратным смещением). Диод можно рассматривать как электронный обратный клапан. Однако в действительности диоды демонстрируют не такую ​​идеальную направленность включения-выключения, а довольно сложные нелинейные электронные характеристики, которые определяются конкретным типом диодов.

Напряжение и ток диода не линейны, поэтому резисторы следует подключать, когда разные диоды включены параллельно.

Ⅲ Частотная характеристика

Из-за наличия емкости перехода, когда частота в некоторой степени высока, емкостное реактивное сопротивление настолько мало, что может вызвать короткое замыкание PN перехода. В этом случае диод потеряет однонаправленную проводимость и не сможет работать. Кроме того, чем больше площадь PN-перехода, тем больше емкость перехода и тем больше невозможно работать на высокой частоте.

Ⅳ Региональная рабочая характеристика

1) Переднее рабочее пространство

Диод имеет прямую проводимость, и ток проводимости определяется внешним током, а максимальный ток не превышает максимального прямого рабочего тока диода, и прямое падение напряжения постепенно увеличивается с током, но изменение не большой.

2) Зона нечувствительности

Диод находится в состоянии положительного смещения, и его напряжение прямого смещения меньше, чем его напряжение включения, поэтому диод не может быть включен, и прямой ток равен нулю.

3) Обратное рабочее пространство

Когда диод находится в обратном рабочем состоянии, его обратный ток мал. Как правило, силиконовая трубка имеет сопротивление от нескольких мкА до десятков мкА, а диод не токопроводящий. Вместе с передним рабочим пространством это рабочее пространство отражает однонаправленную проводимость диода, которая может использоваться для выпрямления и в других случаях.

4) Зона обратного пробоя

Диод тоже в обратном рабочем состоянии, но обратное напряжение большое. Хотя обратный рабочий ток диода быстро увеличивается, обратное рабочее напряжение остается практически неизменным. Эта характеристика может быть использована для стабилитрона.

Ⅴ Кривая V-I (Вольт-амперная характеристическая кривая)

Металлический проводник, когда температура существенно не изменяется, его сопротивление постоянно, поэтому его характеристика вольт-ампер кривая представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.Электрический компонент, имеющий такие вольт-амперные характеристики, называется линейным элементом, потому что их температура может определять значения сопротивления.

Закон Ома — экспериментальный закон с металлическими проводниками. Применим ли этот вывод к другим проводникам, все еще требует экспериментальной проверки. Эксперименты показали, что, кроме металлов, закон Ома также применим к растворам электролитов, но не к газовым проводникам (таким как люминесцентные лампы, газы в неоновых трубках) и полупроводниковым компонентам.То есть в этих случаях ток не пропорционален напряжению, и такие электрические компоненты называются нелинейными компонентами.

Зависимость между напряжением, приложенным к PN-переходу, и током, протекающим через диод, называется вольт-амперной характеристической кривой, как показано на рисунке:

Примечание: Падение напряжения на трубке диода: кремниевый диод (без подсветки) имеет прямое падение напряжения 0.7 В, а неоновая трубка — 0,3 В. Падение напряжения на передней трубке светодиодов зависит от цвета свечения. Существуют три контрольных значения основных цветов: падение напряжения красного светодиода составляет 2,0-2,2 В, желтого светодиода 1,8-2,0 В и зеленого светодиода 3,0-3,2 В. Номинальный ток при излучении света составляет примерно 20 мА.

Когда обратное напряжение превышает определенное значение U (BR), обратный ток резко увеличивается, что называется обратным пробоем.

Конденсатор, эквивалентный разной ширине обедненного слоя, называется барьерной емкостью Cb.

Когда на PN переход подается обратное напряжение, Cb существенно изменяется с изменением u. В соответствии с этим могут изготавливаться различные варакторные диоды.

Меньшая часть PN-перехода в стабильном состоянии называется неосновной несущей.

Когда PN-переход находится в прямом смещении, дырки, которые диффундируют из области P в область N, и свободные электроны, которые диффундируют из области N в область P, называются неравновесными неосновными носителями.

Процесс накопления и высвобождения заряда в диффузионной области такой же, как процесс зарядки и разрядки конденсатора. Этот эффект называется диффузионной емкостью.

Вам также может понравиться

Характеристики диода Шоттки и его применение

Учебное пособие по стабилитронам

: каков принцип работы стабилитронов?

Руководство по основам работы со светодиодами

.