Лекция 6. Назначение и классификация. Общие параметры диодов
Полупроводниковым диодом называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, имеющий два вывода.
В зависимости от области применения полупроводниковые диоды деля на следующие основные группы: выпрямительные, универсальные, импульсные, сверхвысокочастотные, варикапы, туннельные, обращенные, фото- и излучательные, стабилитроны.
По типу p-n-перехода различают полупроводниковые диоды плоскостные и точечные. Плоскостным называют p-n-переход, линейные размеры которого, определяющие его площадь, значительно больше толщины. К точечным относят переходы, размеры которых, определяющие их площадь, меньше толщины области объемного заряда. Система обозначений полупроводниковых диодов состоит из буквенных и цифровых элементов. Для диодов, разработанных после 1964 г., в качестве первого элемента обозначения используют букву или цифру, определяющую исходный материал, из которого изготовлен диод: «Г» или 1 — германий или его соединения, «К» или 2 — кремний или его соединения, «А» или 3 — соединения галлия. Вторым элементом служит буква, определяющая подкласс прибора (выпрямительные — «Д», стабилитроны — «С» и др.). После второго элемента идет число, характеризующее назначение прибора, номер разработки. Обозначение заканчивается буквами русского алфавита, характеризующими специальные параметры диода.
Система обозначений диодов, разработанных до 1964 г., состоит из двух или трех элементов. Первым элементом является буква «Д». Вторым элементом служит число, указывающее классификационную группу диода. Третьим элементом является буква, характеризующая разновидн6ость диода в данной группе.
Свойства полупроводниковых диодов оценивают параметрами. Различают общие параметры, которыми характеризуется любой полупроводниковый диод, специальные параметры, присущие только отдельным диодам.
К общим параметрам диодов относят: допустимую температуру перехода, допустимую мощность, рассеиваемую диодом, допустимые прямой ток и обратное напряжение.
Когда через диод проходит ток, при заданном напряжении на диоде выделяется мощность Pд = UI.
Выделение этой мощности сопровождается нагреванием диода, что приводит к росту обратного тока и увеличению вероятности возникновения теплового пробоя p-n-перехода. Для исключения теплового пробоя температура p-n-перехода должна быть меньше допустимой температуры перехода Тп max. Как правило, эта температура для германиевых диодов составляет 70°С, а для кремниевых — 125°С. Выделяемая теплота рассеивается диодом в окружающую среду, имеющую температуру Тср.Перепад температур между переходом средой определяется выражением
Тп – Тср = RтPд, (3.1)
где Rт — тепловое сопротивление, характеризующее условия отвода теплоты от диода (конструкцию корпуса, наличие радиаторов и т.д.). Величина Rт определяется экспериментально и приводится в справочниках.
При допустимой температуре перехода на диоде выделяется допустимая рассеиваемая мощность Pдmax = (Тп max – Тср) / Rт. Режим диода необходимо выбирать из условия UI ≤ Pд max.
Температура диода зависит от прямого тока. Прямой ток, при котором температура p-n-перехода диода достигает значения Тп max, называют допустимым прямым током и обозначают Iпр max.
Важным параметром диодов является допустимое обратное напряжение Uобр max, при котором не происходит пробоя p-n-перехода. Обычно Uобр max ≤ 0,8Uпроб.
Кроме вышеперечисленных, общими для всех диодов считаются параметры, определяемые по вольт-амперным характеристикам (рис. 3.1)
Рис. 3.1. Иллюстрация к определению приращений токов и напряжений по вольт-амперной характеристике диода
Прямое и обратное сопротивления диода постоянному току выражаются следующими соотношениями:
rпр = Uпр 0 / Iпр 0; rобр = Uобр 0 / Iобр 0. (3.2)
Прямое и обратное дифференциальные сопротивления (сопротивления переменному току):
rдиф.пр = 
; rдиф.обр = 
. (3.3)