DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

 

 

                Diodą półprzewodnikową nazywamy element wykonany z półprzewodnika, zawierającego jedno złącze - najczęściej p-n z dwiema końcówkami wyprowadzeń.

Charakterystyka diody oraz jej parametry są podobne, a nawet niekiedy takie same jak złącza p-n . Ze względu na swą budowę, dioda przepuszcza prąd w jednym kierunku, natomiast w kierunku przeciwnym - w minimalnym stopniu.

         Diody stosowane są w układach analogowych i cyfrowych. W układach analogowych wykorzystywana jest zależność rezystancji dynamicznej od napięcia lub prądu wejściowego, lub też zmiany pojemności w funkcji napięcia. W układach cyfrowych istotne są natomiast właściwości przełączające diody.

         Diody półprzewodnikowe stosuje się w układach prostowania prądu zmiennego,

w układach modulacji i detekcji, przełączania, generacji i wzmacniania sygnałów elektrycznych.

         Każda dioda ma pewną częstotliwość graniczną, po przekroczeniu której nie zachowuje się jak dioda, lecz jak kondensator.

        

Klasyfikację diod można przeprowadzić ze względu na:

   materiał (krzemowe, germanowe z arsenku galu);

   konstrukcję (ostrzowe i warstwowe; stopowe i dyfuzyjne: mesa, planarne i epiplarne);

   strukturę fizyczną złącza (p-n, m-s, heterozłącza);

   zastosowanie (prostownicze, uniwersalne, impulsowe, stabilitrony - Zenera, pojemnościowe - warikapy i waraktory, tunelowe, mikrofalowe: detekcyjne

     i mieszające);

   przebiegające zjawiska (Zenera, Gunna, lawinowe, tunelowe).

 

Różnorodność tych typów jest związana z:

   poziomem i rozkładem koncentracji domieszek, mających wpływ na charakterystykę prądowo-napięciową;

   rozmiarami geometrycznymi poszczególnych obszarów półprzewodnika i rodzajem obudowy.

     Parametry diod mogą być charakterystyczne lub dopuszczalne (graniczne).

Wartość prądu nasycenia diod germanowych jest rzędu uA, a diod krzemowych - nA.

Ze wzrostem temperatury prąd nasycenia podwaja swoją wartość (dla diody

krzemowej co 6oC, a dla germanowej co 10oC).

 

CHARAKTERYSTYKA POSZCZEGÓLNYCH TYPÓW DIOD:

 

     Diody prostownicze są przeznaczone do prostowania napięcia bądź prądu

przemiennego o małej częstotliwości. Prostowanie jest to przetwarzanie prądu

przemiennego na prąd jednokierunkowy. Diody te zaczynają przewodzić prąd dopiero

po przekroczeniu pewnej wartości napięcia w kierunku przewodzenia (dla diod

krzemowych wynosi ona ok. 0,7 V, a dla germanowych ok. 0,3 V).

 

     Diody stabilizacyjne są to diody przeznaczone do stabilizacji lub ograniczania

napięć. Diody stabilizacyjne pracują przy polaryzacji w kierunku zaporowym,

charakteryzując się niewielkimi zmianami napięcia pod wpływem dużych zmian prądu. 

Diody te wykorzystują zjawisko Zenera lub lawinowe.

 

     Diody pojemnościowe (warikapy i waraktory) pracują przy polaryzacji

zaporowej, charakteryzując się zmienną pojemnością napięcia.

Ze względu na małe wymiary diod pojemnościowych, dużą wytrzymałość na udary

i małą zależność od zmian temperatury, mogą one w wielu wypadkach zastąpić

kondensatory zmienne lub ceramiczne.       

 

     Diody przełączające - do nich zaliczane są diody: tunelowe, ładunkowe,

ostrzowe, Schottky`ego.

Zastosowanie: w przełącznikach, we wzmacniaczach o małych szumach

i w generatorach mikrofalowych.

        

     Diody generacyjne i wzmacniające:

tunelowe

lawinowe Reada i Impatt

Gunna

 

Dioda Gunna jest to element, którego działanie polega na specyficznej zależności

prędkości elektronów od natężenia pola elektrycznego (zjawisko Gunna), czego

rezultatem jest istnienie ujemnej konduktacji w diodzie.

Diody Gunna są stosowane w generatorach mikrofalowych o częstotliwości rzędu

GHz.

Materiały dydaktyczne: