Выпрямительные диоды
Полупроводниковый диод — электропреобразовательный прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным р-n- переходом.
Полупроводниковые диоды классифицируются:
по конструкции : плоскостные, точечные;
по типу исходного материала: германиевые, кремниевые, арсенидо — галлиевые и др.
по назначению (рис.1) : а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) обращенные диоды; е) диоды Шоттки; ж) светодиоды; з) фотодиоды.
Рис.1. Условное графическое обозначение полупроводниковых диодов
В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n- типа (рис.2), толщиной 0,1…0,6 мм и площадью 0,5…1,5 мм 2 ; с пластинкой соприкасается заостренная проволочка (игла) с нанесенной на нее примесью. При этом из иглы в основной полупроводник диффундируют примеси, которые создают область с другим типом электропроводности. Таким образом, около иглы образуется миниатюрный р-n- переход полусферической формы.
Для изготовления германиевых точечных диодов к пластинке германия приваривают проволочку из вольфрама, покрытого индием. Индий является для германия акцептором. Полученная область германия р- типа является эмиттерной.
Для изготовления кремниевых точечных диодов
используется кремний n- типа и проволочка, покрытая алюминием, который служит акцептором для кремния.
Рис. 2 Устройство точечных диодов
В плоскостных диодах р-n- переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причем площадь перехода у различных типов диодов лежит в пределах от сотых долей квадратного миллиметра до нескольких десятков квадратных сантиметров (силовые диоды).
Плоскостные диоды изготовляются методами сплавления (вплавления) или диффузии (рис. 3).
Рис. 3 Устройство плоскостных диодов, изготовленных
а — сплавным методом; б – диффузионным методом
В пластинку германия n- типа вплавляют при температуре около 500°С каплю индия (рис. 3, а) которая, сплавляясь с германием, образует слой германия р-типа. Область с электропроводностью р-типа имеет более высокую концентрацию примеси, нежели основная пластинка, и поэтому является эмиттером. К основной пластинке германия и к индию припаивают выводные проволочки, обычно из никеля. Если за исходный материал взят германий р- типа, то в него вплавляют сурьму и тогда получается эмиттерная область n- типа.
Диффузионный метод изготовления р-n- перехода основан на том, что атомы примеси диффундируют в основной полупроводник (рис. 3, б). Для создания р-слоя используют диффузию акцепторного элемента (бора или алюминия для кремния, индия для германия) через поверхность исходного материала.
Основными параметрами полупроводниковых
диодов являются (рис.4):
Рис. 4 ВАХ полупроводникового диода и его основные параметры
— Прямой ток диода Iпр, который нормируется при определенном прямом напряжении (обычно Uпр = 1…2В);
— Максимально допустимый прямой ток Iпр.max диода;
— Прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе Uпр.max.
— Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max, при котором диод еще может нормально работать длительное время
Uобр.max = ⅔ ∙ Uэл.проб;
— Обратный ток Iобр.max.при максимально допустимом обратном напряжении Uобр.max;
— Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратном напряжениях:
— Максимально допустимая мощность Pмах, рассеиваемая диодом, при которой обеспечивается заданная надежность диода.
Анализ ВАХ
германиевого и кремниевого диода показывает (рис.5).
Рис. 5. Зависимость ВАХ диода от температуры:
а – для германиевого диода; б – для кремниевого диода
- Падение напряжения при пропускании прямого тока у германиевых диодов составляет ΔUпр = (0,3…0,6)В, у кремниевых диодов − ΔUпр = (0,8…1,2)В.
- При подаче на полупроводниковый диод обратного напряжения в нем возникает незначительный обратный ток, обусловленный движением не основных носителей заряда через р-n- переход.При повышении температуры р-n- перехода число не основных носителей заряда увеличивается за счет перехода части электронов из валентной зоны в зону проводимости и образования пар носителей заряда электрон-дырка. Поэтому обратный ток диода возрастает.
- В случае приложения к диоду обратного напряжения в несколько сотен вольт внешнее электрическое поле в запирающем слое становится настолько сильным, что способно вырвать электроны из валентной зоны в зону проводимости (эффект Зенера). Обратный ток при этом резко увеличивается, что вызывает нагрев диода, дальнейшей рост тока и, наконец, тепловой пробой (разрушение) р-n- перехода. Большинство диодов может надежно работать при обратных напряжениях, не превышающих (0,7…0,8)Uпроб.
- Допустимое обратное напряжение германиевых диодов достигает − 100…400В, а кремниевых диодов − 1000…1500В.
- Для сохранения работоспособности германиевого диода его температура не должна превышать +85°С. Кремниевые диоды могут работать при температуре до +150°С
- Расчёт схем с диодами
Основной характеристикой диода служит его вольт-амперная характеристика (ВАХ), вид которой совпадает с характеристикой р -n- перехода. Поскольку вольтамперная характеристика не линейна, возникает проблема расчёта электрических цепей, в состав которых входит диод. Расчет, заключающийся в определении тока, проходящего через диод, проводят тремя методами:
- Графический метод. При этом необходимо использовать график зависимости тока через диод от прямого падения напряжения на диоде. Пренебрегая обратными токами р-n-переходов. Пусть необходимо определить ток в цепи, предложенной на рисунке 6 (а).
Рис. 6: а- включение диода; б-ВАХ диода
Для предложенной схемы справедливо выражение:
Из этого выражения выразим напряжение на диоде и значение тока:
Можно заметить, что первое равенство справедливо в точке пересечения двух линий:
f 1 (I D) = U D — ВАХ диода;
f 2 (I) =E — I R1 — прямая линия, соединяющая точку E на оси напряжения с точкой E/R1 на оси тока (рис. 6, б). Единственная точка пересечения является решением задачи и определяет значение установившегося тока в цепи I D и значение падения напряжения на диоде при этом токе U D .
Хотя теоретически графический метод может дать высокую точность, на практике им пользоваться неудобно и точность вычислений будет невелика, поскольку диоды даже одного типа имеют разные вольтамперные характеристики.
Применение аналитической модели диода при оперативных расчётах практически невозможно.
- Применение простейших моделей диодов . Метод основан на использовании кусочно-линейную аппроксимацию вольтамперной характеристики диода (рис. 7). Результатрасчета величины тока будет тем точнее, чем больше приложенное напряжение питания всей схемы E отличается от прямого падения напряжения на диоде. Этот метод представляет практический интерес. Рассмотрим два случая:
- Известно примерное значение рабочего прямого тока через диод. Напряжение питания схемы E незначительно больше прямого падения напряжения на диоде U д (E>U д).
Проводится касательная к точке «а» с рабочим значением тока на ВАХ и прямо смещённый диод замещается источником электродвижущей силы (-Е0) и резистором с сопротивлением R д.пр. Условное обозначение диода и его эквивалентная схема при прямом смещении показана на рисунке8 (а). Сопротивление этого резистора определяется отношением приращения падения напряжения на диоде в рабочей точке к соответствующему приращению тока через диод.
Источник э.д.с. направлен против прямого тока диода, то есть противодействует току.
Рис.7 Кусочно-линейная аппроксимация ВАХ диода
- Если напряжение питания схемы E значительно больше прямого падения напряжения на диоде (E>>U д), модель диода может быть упрощена и сведена к источнику э.д.с. с напряжением U д.пр =(0.6-0.8)В, если диод кремниевый или с напряжением U д.пр = (0.2-0.4)В, если диод германиевый. Условное обозначение диода и его эквивалентная схема при прямом смещении в этом случае показаны на рисунке 8 (б).
Рис. 8 Условное обозначение диода и схема его замещения при прямом токе: а — E>U д, б — E>>U д
C температурой прямое падение напряжения U д.пр на р-n переходе уменьшается на 2-3 мВ при повышении температуры на 10C. Если необходимо учитывать обратный ток через диод, то следует помнить, что с ростом температуры на каждые 10 0 C обратный ток германиевого диода удваивается, для кремния удвоение тока наблюдается при росте температуры на каждые 7 0 C.
Полупроводниковым диодом или полупроводниковым вентилем называется прибор, предназначенный для преобразования одних электрических величин в другие электрические величины, имеющий электроннодырочный -переход. Диод имеет два внешних вывода.
В германиевых и кремниевых диодах используются явления, происходящие в -переходах между областью кристалла германия с -проводимостью и областью с -проводимостью. Они изготовляются точечными, микроплоскостными и плоскостными.
Рис. 17-6. Германиевый точечный вентиль.
Рис. 17-7. Вольт-амперная характеристика германиевого точечного вентиля.
Точечный германиевый диод (рис. 17-6) состоит из стеклянного (или металлостеклянного) баллона диаметром около 3 и длинои 9 мм, в который впаяны два проводниковых вывода, на конце одного из них укреплен кристалл германия 1 с -проводимостью, на конце другого - тонкая заостренная проволочка - игла 2 из индия.
Рис. 17-8. Германиевый плоскостной вентиль типа Д-7.
Запирающий слой (-переход) образуется в процессе формовки диода при пропускании; импульсов тока, под действием которых атомы индия диффундируют в кристалл германия, образуя в нем полусферическую область (рис. 17-6) с дырочной проводимостью. Наибольший прямой ток этого вентиля 16 мА, максимальное допустимое обратное напряжение 50 В. Вольт-амперная характеристика вентиля показана на рис. 17-7.
Микроплоскостные диоды отличаются от точечных несколько большей поверхностью -перехода.
Плоскостной вентиль (рис. 17-8, а) состоит из пластины германия 1 с примесью мышьяка или сурьмы, имеющей электронную проводимость, и индиевой таблетки 2. При изготовлении диода они нагреваются до температуры около 500° С, при которой таблетка индия плавится, ее атомы диффундируют в германий, образуя область 2а (рис. 17-8, а) с дырочной проводимостью. На границе двух областей и создается -переход.
На рис. 17-8, б показано устройство одного из плоскостных германиевых диодов.
Рис. 17-9. Вольт-амперная характеристика плоскостного вентиля.
Рис. 17-10. Кремниевый диод типа ВК-100.
В металлическом корпусе 5 укреплен проводник 4 с рас положенным на конце кристаллом германия 1. Электрод 2 из индия соединен с одним из выводов 7 проводником 3, проходящим через изолятор 6. Выпрямленный наибольший ток вентиля 300 мА, максимальное допустимое обратное напряжение 50 В. На рис. 17-9 дана вольт-амперная характеристика плоскостного вентиля.
Германиевые диоды допускают плотность тока до 100 А/см2 при прямом напряжении до 0,8 В. Рабочая температура С.
Выпрямительные кремниевые диоды изготовляются вплавлением алюминия в кремний -типа. У этих диодов плотность тока доходит до 200 А/см2 при прямом напряжении до 1-1,2 В. Рабочий ток до 1 000 А, допустимое обратное напряжение обычно 700-800 В, иногда более 1 000 В.
В кремниевых вентилях обратный ток на несколько порядков. меньше, чем у германиевых. Рабочая температура -60 - +150° С. На рис. 17-10 показан кремниевый диод типа ВК-100 с воздушным охлаждением на номинальный ток 100 А.
Под диодом обычно понимают электровакуумные или полупроводниковые приборы, которые пропускают переменный электрический ток только в одном направлении и имеют два контакта для включения в электрическую цепь. Односторонняя проводимость диода является его основным свойством. Это свойство и определяет назначение диода:
- преобразование высокочастотных модулированных колебаний в токи звуковой частоты (детектирование);
- выпрямление переменного тока в постоянный.
Под детектированием понимают еще кроме этого обнаружение сигнала.
Классификация диодов
По исходному полупроводниковому материалу диоды делят на четыре группы:
- германиевые,
- кремниевые,
- из арсенида галлия,
- из фосфида индия.
Германиевые диоды используются широко в транзисторных приемниках, так как имеют выше коэффициент передачи, чем кремниевые .
Это связано с их большей проводимостью при небольшом напряжении (около 0,1...0,2 В) сигнала высокой частоты на входе детектора и сравнительно малом сопротивлении нагрузки (5...30 кОм).
По конструктивно-технологическому признаку различают диоды:
- точечные,
- плоскостные.
По назначению полупроводниковые диоды делят на следующие основные группы:
- выпрямительные,
- универсальные,
- импульсные,
- варикапы,
- стабилитроны (опорные диоды),
- стабисторы,
- туннельные диоды,
- обращенные диоды,
- лавинно-пролетные (ЛПД),
- тиристоры,
- фотодиоды, с
- ветодиоды и оптроны.
Диоды характеризуются такими основными электрическими параметрами :
- током, проходящим через диод в прямом направлении (прямой ток Іпр);
- током, проходящим через диод в обратном направлении (обратный ток Іобр);
- наибольшим допустимым выпрямленным ТОКОМ Івыпр.макс;
- наибольшим допустимым прямым током Іпр.доп.;
- прямым напряжением Unp;
- обратным напряжением иобР;
- наибольшим допустимым обратным напряжением иобр.макс
- емкостью Сд между выводами диода;
- габаритами и диапазоном рабочих температур.
Старая система обозначений
В соответствии с системой обозначений, разработанной до 1964 г., сокращенное обозначение диодов состояло из двух или трех элементов .
Первый элемент буквенный, Д — диод.
Второй элемент — номер, соответствующий типу диода: 1...100 — точечные германиевые, 101...200— точечные кремниевые, 201...300 — плоскостные кремниевые, 801...900 — стабилитроны, 901...950 — варикапы, 1001...1100 — выпрямительные столбы. Третий элемент — буква, указывающая разновидность прибора. Этот элемент может отсутствовать, если разновидностей диода нет.
В настоящее время существует система обозначений, соответствующая ГОСТ 10862-72. В новой, как и в старой системе, принято следующее разделение на группы по предельной (граничной) частоте усиления (передачи тока) на:
- низкочастотные НЧ (до 3 МГц),
- средней частоты СЧ (от 3 до 30 МГц),
- высокочастотные ВЧ (свыше 30 МГц),
- сверхвысокочастотные СВЧ;
По рассеиваемой мощности:
- маломощные (до 0,3 Вт),
- средней мощности (от 0,3 до 1,5 Вт),
- большой (свыше 1,5 Вт) мощности.
Новая система обозначений
Новая система маркировки диодов более совершенна. Она состоит из четырех элементов.
Первый элемент (буква или цифра) указывает исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен диод: Г или 1 — германий * К или 2 — кремний , А или 3 — арсенид галлия , И или 4 — фосфид индия .
Второй элемент — буква, показывающая класс или группу диода.
Третий элемент — число, определяющее назначение или электрические свойства диода.
Четвертый элемент указывает порядковый номер технологической разработки диода и обозначается от А до Я.
Например:
- диод КД202А расшифровывается: К — материал, кремний, Д — диод выпрямительный, 202 — назначение и номер разработки, А — разновидность;
- 2C920 — кремниевый стабилитрон большой мощности разновидности типа А;
- АИ301Б — арсенид галлиевый туннельный диод переключающей разновидности типа Б.
Иногда встречаются диоды, обозначенные по устаревшим системам: ДГ-Ц21, Д7А, Д226Б, Д18. Диоды Д7 отличаются от диодов ДГ-Ц цельнометаллической конструкцией корпуса, вследствие чего они надежнее работают во влажной атмосфере.
Германиевые диоды типа ДГ-Ц21...ДГ-Ц27 и близкие к ним по характеристикам диоды Д7А...Д7Ж обычно используют в выпрямителях для питания радиоаппаратуры от сети переменного тока.
В условное обозначение диода не всегда входят некоторые технические данные, поэтому их необходимо искать в справочниках по полупроводниковым приборам.
Одним из исключений является обозначение для некоторых диодов с буквами КС или цифрой вместо К (например, 2С) — кремниевые стабилитроны и стабисторы.
После этих обозначений стоит три цифры, если это первые цифры: 1 или 4, то взяв последние две цифры и разделив их на 10 получим напряжение стабилизации Uст.
Например:
- КС107А — стабистор, Uст = 0,7 В,
- 2С133А — стабилитрон, Uст = 3,3 В.
Если первая цифра 2 или 5, то последние две цифры показывают Uст, например:
- КС 213Б — Uст = 13 В,
- 2С 291А — Uст = 91 В.
Еесли цифра 6, то к последним двум цифрам нужно прибавить 100 В, например: КС 680А - Uст = 180 В.
Маркировка диодов
На корпусе диода обычно указывают материал полупроводника, из которого он изготовлен (буква или цифра), тип (буква), назначение или электрические свойства прибора (цифра), букву, соответствующую разновидности прибора, и дату изготовления, а также его условное обозначение.
Условное обозначение диода (анод и катод) указывает, как нужно подключать диод на платах устройств. Диод имеет два вывода, один из которых катод (минус), а другой — анод (плюс).
Условное графическое изображение на корпусе диода наносится в виде стрелки, указывающей прямое направление, если стрелки нет, то ставится знак «+».
На плоских выводах некоторых диодов (например, серии Д2) прямо выштамповано условное обозначение диода и его тип. При нанесении цветового кода, цветную метку, точку или полоску наносят ближе к аноду (рис. 1).
Для некоторых типов диодов используется цветная маркировка в виде точек и полосок (табл. 1). Диоды старых типов, в частности точечные, выпускались в стеклянном оформлении и маркировались буквой «Д» с добавлением цифры и буквы, обозначающих подтип прибора. Германиево-индиевые плоскостные диоды имели обозначение «Д7».
Рис. 1. Нанесение цветового кода на диоды.
Таблица 1 Цветовая маркировка полупроводниковых диодов.
| Тип диода |
Цвет кольца (к), точки (т) |
|
| со стороны катоде (в середине корпуса) | со стороны анода | |
|
Оранжевая т Голубая т. Зеленая т. Черная т. Красная т. |
||
|
Красная т. Оранжевая т. Желтая т. Голубая т. Зеленая и голубая т. Две желтые т. Две белые т. Две зеленые т. |
Красная т. | |
|
Желтая т. Оранжевая т. |
Зеленая т. |
|
|
Желтая т. |
||
| Белая или желтая полоса на торце корпуса |
Зеленая т. Красная т. Белая или желтая т. |
|
| Метка черного, зеленого или желтого цвета |
Черная т. Зеленая т. |
|
* Цвет корпуса коричневый.
| Тип диода |
Цвет кольца (к), точки (т) |
|
| со стороны катода (в середине корпуса} | со стороны анода | |
|
Оранжевое к. Красное к. Зеленое к. Желтое к. Голубое к. |
||
|
КД243Ж |
Фиолетовое к. Оранжевое к. Красное к. Зеленое к. Желтое к. Голубое к. |
|
| КД510А | Одно широкое и два узких зеленых к. | |
| 2Д510А | Одно широкое и одно узкое зеленое к. | |
| КД521А | 1 шир + 2 узкие | |
| КД521Б | Синие полосы | |
| КД521В | Желтые полосы | |
| КД522А | Одно узкое черное к. | Одно широкое |
| КД522Б | Два узких черных к. | Черное кольцо |
| КД522В | Три узких черных к. | + тип диода |
Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.
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/см 2 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 о С. 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/см 2 , 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 o бр 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 .
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
