Обзор полупроводниковых диодов

Полупроводниковые диоды - полупроводниковые приборы с двумя электродами и одним p-n переходом. Такие приборы используют главное свойство p-n перехода - одностороннюю проводимость: в прямом включении диоды обладают малым сопротивлением и хорошо проводят электрический ток, в обратном - при напряжении меньше напряжения пробоя сопротивление очень велико и ток перекрыт.

По назначению полупроводниковые диоды подразделяются на:

• выпрямительные диоды - мощные полупроводниковые приборы, позволяющие получать из переменного тока постоянный для питания нагрузки;
• импульсные диоды - полупроводниковые приборы, предназначенные для работы в быстродействующих импульсных схемах для выпрямления токов, модуляции и детектирования сигналов с частотами до нескольких сотен мегагерц;
• туннельные диоды - полупроводниковые диоды с участком вольт-амперной характекристики, обладающим отрицательным дифференциальным сопротивлением;
• лавинно-пролетные диоды - полупроводниковые приборы, основанные на лавинном умножении носителей заряда. Такие диоды применяются для генерации колебаний в диапазоне СВЧ. На вольт-амперной характеристике лавинно-пролетного диода, в отличие от туннельного диода, отсутствует участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением;
• стабилитроны - диоды, работающие на напряжении электрического пробоя в обратном направлении;
• варикапы - диоды с управляемой напряжением ёмкостью ЭДП в обратном включении.

Выпрямительные диоды применяются для выпрямления переменного тока частотой 50 Гц - 100 кГц и обычно подразделяются на:

• диоды маломощные, рассчитанные на выпрямленный ток до 0, 3 А;
• диоды среднемощные, рассчитанные на выпрямленный ток от 0, 3 до 10 А;
• диоды мощные, рассчитанные на выпрямленный ток свыше 10 А.

Стабилитроны применяются для стабилизации напряжения в источниках питания и работают в режиме обратимого лавинного или туннельного пробоя. По сравнению с обычными диодами стабилитроны имеют низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и могут поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока.

Стабилитроны используются также в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей импульсных напряжений. Импульсные ограничители применяют, например, для формирования импульсов неизменной амплитуды в устройствах измерения временных или фазовых сдвигов между сигналами.

Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах настройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

Кроме этого существуют диоды с иными видами полупроводниковых структур, отличными от p-n перехода:

• диоды Ганна - полупроводниковые приборы без p-n перехода, использующие эффект доменной неустойчивости;
• диоды Шоттки - полупроводниковые приборы со структурой металл-полупроводник с уменьшенным падением напряжения в прямом направлении.

А также фотоэлектрические приборы со структурой типа p-i-n:

• фотодиод - приемник оптического излучения, преобразующий свет в разность потенциалов;
• светодиод - диод, излучающий свет.

В p-i-n структуре средняя i-область заключена между двумя областями p-n противоположной проводимости и содержит слой нелегированного полупроводника i.