Специальные типы диодов

· Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.

· Туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.

· Обращённые диоды. Имеют гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы обращённого диода основан на туннельном эффекте.

· Точечные диоды. Ранее использовались в СВЧ технике (благодаря низкой ёмкости p-n перехода); кроме того точечные диоды имеют на обратной ветви вольт-амперной характеристики участок отрицательного дифференциального сопротивления, что использовалось для их применения в генераторах и усилителях.

· Варикапы (диоды Джона Джеумма). Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости.

· Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако выпускаются светодиоды и с излучением в ИК-диапазоне, а с недавних пор — и в УФ.

· Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет.

· Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.

· Солнечный элемент. Подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.

· Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.

· Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.

· Лавинный диод — диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений

· Лавинно-пролётный диод — диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.

· Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскостиp-n-перехода.

· Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.

· Смесительный диод — предназначен для перемножения двух высокочастотных сигналов.

· pin диод — содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Вопрос №10.
То́ чечный дио́ д — это диод с очень малой площадью электрического перехода, который может быть получен вплавлением металлической иглы с нанесенной на неё примесью в полупроводниковую пластинку с определенным типом электропроводимости.

Благодаря малой площади p-n перехода, и как следствие маленькой ёмкости перехода, точечный диод обычно имеет предельную частоту около 300—600 МГц. При использовании более острой иглы без электроформовки получают точечные диоды с предельной частотой порядка десятков гигагерц.

Малая площадь p-n перехода обуславливает также и недостатки точечного диода: максимальное обратное напряжение обычно не превышает 3—5 В, максимальный ток также сильно ограничен. Исторически точечные диоды появились раньше плоскостных, но процессы в них происходящие значительно сложнее и до сих пор полностью не изучены. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики точечного диода имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, обусловленный тепловым пробоем - этот участок называется " участком Лосева", поскольку советский физик Лосев впервые в мире использовал в 1922 г. в схемах усилителей и генераторов (кристадины). Практическое использование точечного диода в зоне участка Лосева для генерации или усиления сигналов нецелесообразно, поскольку имеется большой разброс значений отрицательного сопротивления и координат начала и конца участка в различных экземплярах. Кроме того в таком режиме имеется малая стабильность параметров во времени и мал срок службы (из-за перенапряжённого режима); частотный предел в схемах с использованием участка Лосева невелик (десятки - сотни килогерц) из-за инерционности тепловых процессах в точечном диоде. Но принципиально явление усиления и генерации двухполюсниками, впервые использованное в точечном диоде используется в диоде Ганна, туннельных диодах и др.

Плоскостные диоды, барьерная емкость которых управляется-напряжением, называются варикапами. Они работают при обратном напряжении и применяются для настройки колебательных цепей. При обратном напряжении 4 в они имеют емкость. Максимальное напряжение, соответствующее минимальной емкости 45 - г - 80 в. Величина емкости при изменении напряжения от максимума до минимума изменяется примерно в три-четыре раза. [1]

Плоскостной диод представляет собой прибор, в котором р-п переход возникает на значительной по площади (до 1000 мм2 в силовых выпрямительных диодах) границе между полупроводниками р - и n - типов. В таких диодах переход получается методами сплавления полупроводниковых пластин р - и n - типов или диффузии в исходную полупроводниковую пластину примесных атомов. Вследствие большой площади р-п перехода допустимая мощность рассеяния плоскостных диодов малой мощности с естественным охлаждением (рис. 10.6, а) достигает 1 Вт при значениях прямого тока до 1 А. Такие плоскостные диоды часто применяются в цепях автоматики и в приборостроении.

Плоскостные диоды в зависимости от площади перехода обладают емкостью в десятки пикофарад и более. Поэтому их применяют на частотах не выше десятков килогерц. Допустимый ток в плоскостных диодах бывает от десятков миллиампер до сотен ампер и больше.

Плоскостные диоды могут быть применены в любых выпрямительных схемах, рассмотренных в гл.

Плоскостные диоды имеют плоский электрический переход, линейные размеры которого, определяющие его площадь, значительно больше ширины p - n - перехода. Переход выполняют в основном методами вплавления или диффузии. Пластинку кристалла полупроводника 5 припаивают к кристаллодержателю 2 так, чтобы образовался контакт. Стеклянный изолятор покрыт светонепроницаемым лаком. Корпус служит для защиты диода от внешних воздействий.

Плоскостные диоды, как и точечные, могут быть выполнены с контактом металл - полупроводник.

Плоскостные диоды обладают междуэлектродной емкостью, доходящей до 50 пф, и поэтому могут быть использованы при частотах, не превышающих 50 кгц.

Плоскостные диоды представляют собой плоский р-я переход. Они характеризуются большими допустимыми токами (до 1 - 2я) и поэтому применяются в качестве выпрямительных элементов. Из-за большой междуэлектродной емкости использование их на высоких частотах ограничено. [9]

Плоскостные диоды позволяют выпрямлять значительные токи, но имеют относительно большую емкость, что ограничивает их применение на высоких частотах. Точечные диоды имеют емкость, во много раз меньшую, но весьма небольшая площадь контакта разрешает выпрямлять с их помощью только малые токи.