Ювелирное обозрение

В зависимости от области применения полупроводниковые диоды делят на следующие основные группы:

· выпрямительные, универсальные, импульсные, сверхвысокочастотные, стабилитроны, варикапы, туннельные, обращенные, фотодиоды, светоизлучающие диоды, генераторы шума, магнитодиоды.

По конструктивному исполнению полупроводниковые диоды делятся на плоскостные и точечные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные (следует понимать, что существует множество разных подвидов этих технологий). В плоскостных диодах электрический переход имеет линейные размеры значительно большие толщины самого перехода. К точечным относят диоды, у которых размеры электрического перехода, определяющие его площадь, меньше толщины области объемного заряда. Такой диод образуется, например, в месте контакта небольшой пластины полупроводника и острия металлической пружины (точечно-контактные диоды).

В технологии изготовления диодов определяющей является методика внесения примесей в полупроводник, а также способ соединения кристалла полупроводника с металлическими контактами. Существует большое количество возможных форм исполнения самых разнообразных переходов, которые обладают множеством разнообразных свойств. Эти свойства могут использоваться для создания полупроводниковых диодов различного принципа действия и конструкции. Многие из таких диодов имеют свои исторически-сложившиеся названия, которые могут характеризовать конструкцию диода, физический эффект, определяющий характеристики диода, и т.д. (лавинно-пролетные диоды, туннельные диоды, диоды Шоттки, диоды Ганна, варакторы, диоды с накоплением заряда, . ).Часто эти группы диодов отличаются областью применения и/или маркировкой

Система обозначений мощных силовых диодов отлична от приведенных выше систем обозначения маломощных приборов. До 1975г. для обозначения мощных диодов использовался код, состоявший из четырех элементов, между которыми ставился дефис.

Первый элемент — буквы, описывающие тип прибора, далее (при необходимости) следуют цифры, указывающие номер разработки, например:

ВК — вентиль кремневый;

ВК2 — вентиль кремневый, 2-й модификации;

ВКДЛ — вентиль кремневый, диффузионный, лавинный.

Второй элемент — цифры, указывающие номинальный (средний) ток прибора в амперах.

Третий элемент — цифры, указывающие соответствующий класс прибора по номинальному напряжению в сотнях вольт.

Четвертый элемент — цифры, обозначающее значение прямого среднего падения напряжения в сотых долях вольта при номинальном токе.

Пример: ВКДЛ-100-11-0,65 — вентиль кремневый, диффузионный, лавинный, номинальный ток 100 А, 11 класс по напряжению, соответствующий напряжению 1100 В, среднее падение напряжения 0,65 В.

С 1975г. с введением ГОСТ 20859-75 установился следующий порядок обозначения силовых диодов:

Первый элемент — буква, обозначающая подкласс (группу) прибора (для диодов буква “В”).

Второй элемент — буква, определяющая функциональное назначение (свойства) прибора:

Ч — высокочастотный (для приборов с (f_<раб>)

Дополнительные элементы обозначения могут быть следующими:

· буква “Х” — обозначает приборы с обратной проводимостью (катодом является основание);

· класс по напряжению — числа, соответствующие сотням вольт (1 –100 В, 2 – 200 В, 3 – 300 В, . 13 – 1300 В, . 20 – 2000 В, . 50 – 5000 В);

· группа по времени обратного восстановления — цифры от 1 до 9, обозначающие, соответственно, не более 5; 4; 3,2; 2,5; 2; 1,6; 1; 0,63; 0,4 мкс (для высокочастотных и импульсных диодов).

Пример условного обозначения по ГОСТ 20859-79: Д161-200Х-8 — диод первой модификации, размер шестигранника под ключ 32 мм, штыревой конструкции с гибким выводом, максимально допустимый средний ток 200 А, обратной полярности, повторяющееся обратное напряжение 800 В.

За рубежом существует множество разнообразных систем маркировки (обозначения) полупроводниковых приборов. Наиболее распространены три системы: JEDEC, Pro Electron и JIS. Многие фирменные системы обозначений базируются на какой-либо из этих систем.

Система JEDEC принята в США и поддерживается ассоциацией предприятий электронной промышленности (Electronic Industries Alliance).

Обозначение полупроводниковых приборов в системе JEDEC имеет следующую форму:

[суффикс]

Первая цифра — цифра, отражающая количество переходов в элементе (1 для диодов).

Буква —всегда буква “N”.

Серийный номер — двух-, трех- или четырехзначное число, которое отражает порядковый номер регистрации полупроводникового прибора в EIA. Никакой дополнительной информации за исключением, возможно, времени регистрации этот номер не несет.

Суффикс — отражает разбивку приборов одного типа на различные типономиналы по характерным параметрам. Суффикс может состоять из одной или нескольких букв.

Система Pro Electron широко распространена в Европе. Она поддерживается европейской ассоциацией производителей электронных компонентов (European Electronic Component Manufacturers Association ).

Обозначение полупроводниковых приборов в системе Pro Electron состоит из четырех элементов.

Первый элемент — буква, обозначающая тип полупроводникового материала, используемого в приборе:

C — арсенид галлия;

R — другие полупроводниковые материалы.

Второй элемент — буква, обозначающая тип полупроводникового прибора:

A — маломощные импульсные и универсальные диоды;

C — маломощные низкочастотные транзисторы;

D — мощные низкочастотные транзисторы;

E — туннельные диоды;

F — маломощные высокочастотные транзисторы;

G — приборы специального назначения (например, генераторные), а также сложные приборы, содержащие в одном корпусе несколько различных компонентов;

H — магниточувствительные диоды;

K — приборы на основе эффекта Холла;

L — мощные высокочастотные транзисторы;

M — модуляторы и умножители на основе эффекта Холла;

P — светочувствительные приборы (фотодиоды, фототранзисторы и т.п.);

Q — светоизлучающие приборы (светодиоды, ИК-диоды и т.п.);

R — маломощные переключательные приборы (тиристоры и т.п.);

S — маломощные переключательные транзисторы;

T — мощные переключательные приборы;

U — мощные переключательные транзисторы;

X — умножительные диоды (варакторы и т.п.);

Y — выпрямительные диоды, бустеры;

Z — стабилитроны, стабисторы, ограничители.

Третий элемент — буква, которя ставится только для приборов, предназначенных для применения в аппаратуре специального назначения (промышленной, профессиональной, военной и т.п.). Обычно используются буквы “Z”, “Y”, “X” или “W”. В обозначениях приборов общего назначения этот элемент отсутствует.

Четвертый элемент — двух-, трех- или четырехзначный серийный номер прибора.

В обозначении могут присутствовать и некоторые дополнительные элементы. Например, такой же как и в системе JEDEC суффикс, который отражает разбивку приборов одного типа на различные типономиналы по характерным параметрам.

Для некоторых типов приборов (таких как стабилитроны, мощные диоды и тиристоры) может применяться дополнительная классификация. При этом к основному обозначению через дефис или дробь добавляется дополнительный код. Например, для стабилитронов часто применяется дополнительный код, содержащий сведения о напряжении стабилизации и его возможном разбросе (“A” – 1%, “B” – 2%, “C” – 5%, “D” – 10%, “E” – 15%). Если напряжение стабилизации — не целое число, то вместо запятой ставится буква V. В дополнительном коде для выпрямительных диодов указывается максимальная амплитуда обратного напряжения.

Например, BXY85‑C6V8 — это кремниевый стабилитрон специального назначения с регистрационным номером 85, напряжением стабилизации 6,8 В с максимальным отклонением этого напряжения от номинального значения ±5%

Дата добавления: 2016-10-30 ; просмотров: 1812 | Нарушение авторских прав

Электроника, электротехника. Профессионально-любительские решения.

Учитывая различные особенности характеристик и конфигурации диодов , их можно группировать по различным признакам. Приведём наиболее часто употребляемые классификации .

Все полупроводниковые диоды можно разделить на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные предназначены для преобразования переменного напряжения (тока) в постоянное.

По материалу проводимости

По материалу проводимости диоды можно разделить на вакуумные (ламповые) и полупроводниковые.

Хотя вакуум, как таковой, не совсем корректно называть материалом, тем не менее, это среда, в которой происходит движение электронов, а значит, вакуум обладает проводимостью, и его можно рассматривать как вполне материальный объект, обладающий конкретными электрическими свойствами.

По конфигурации p-n перехода

В зависимости от того, какое исполнение имеет p-n переход полупроводникового диода, их можно разделить на точечные и плоскостные. По технологии изготовления p-n перехода их можно разделить на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные.

По назначению

Если рассматривать функции, выполняемые диодами в различных узлах электронных и электрических схем, можно разделить их по назначению на две больших группы: Выпрямительные и специальные.

По частоте и форме переменного напряжения

Все диоды имеют предельную частоту, при которой они могут работать без отклонения их электротехнических характеристик за допустимые пределы. Ряд предельных рабочих частот различных диодов очень обширный, поэтому частотная классификация условна:

В зависимости от частоты и формы переменного напряжения:

Специальные типы

Вольтамперная характеристика диода на различных участках имеет свои особенности. Некоторые электротехнические параметры диода на отдельных участках его ВАХ так же имеют уникальные свойства, на которых основана работа того или иного типа диода. На основе этих особенностей существует классификация специальных типов:

– Диоды Шоттки;

– СВЧ-диоды;

– Стабилитроны;

– Стабисторы;

– Варикапы;

– Светодиоды;

– Фотодиоды;

– Pin диод;

– Лавинный диод;

– Лавинно-пролётный диод;

– Диод Ганна;

– Туннельные диоды;

– Обращённые диоды.

По мощности

В зависимости от конструктивных особенностей, разные диоды способны рассеивать в пространство различную мощность, которая ограничивается тепловым разрушением материала проводимости или p-n перехода. Таким образом, диоды делят на:

– Маломощные;

– Средней мощности;

– Большой мощности (силовые).

Полупроводниковые диоды (выпрямительные, стабилитроны, туннельные, обращенные и т.д.) относятся к обширному классу полупроводниковых приборов, применяющихся при построении электронных устройств, систем управления, радиотехнических и вычислительных комплексов.

Полупроводниковые диоды являются простейшими полупроводниковыми приборами. Их работа основана на процессах протекания тока в p–n-переходе. Полупроводниковый диод имеет два вывода (один от p– области, другой от n-области). Они соответственно называются анодом и катодом. Диод представляет собой пассивный нелинейный элемент (двухполюсник).

На условном графическом обозначении направление стрелки диода совпадает с направлением прямого тока. Классификация и условные графические обозначения полупроводниковых диодов приведены на рис. 7.8.

Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, в котором используется свойство p–n-перехода – односторонняя проводимость. Выпрямительные диоды применяются для выпрямления переменного тока.

Полупроводниковый стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя на обратной ветви ВАХ p–n-перехода слабо зависит от тока. Он служит для стабилизации напряжения.

Помимо выпрямительных диодов широко применяются импульсные диоды, у которых площадь p–n-перехода значительно меньше, чем у выпрямительных диодов, в связи с чем они имеют малую длительность переходных процессов. Они используются в качестве ключевых элементов в схемах импульсной техники.

Еще одной разновидностью диодов являются диоды Шоттки. Диод Шоттки – это полупроводниковый диод, выпрямительные свойства которого основаны на использовании выпрямляющего электрического перехода между металлом и полупроводником. На основе выпрямляющего перехода Шоттки создаются выпрямительные, импульсные и сверхвысокочастотные полупроводниковые диоды, отличающиеся от диодов с p–n-переходом лучшими частотными свойствами.

Сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды предназначены для преобразования и обработки сверхвысокочастотного сигнала (более 300 МГц).

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором благодаря использованию высокой концентрации примесей возникает очень узкий барьер и наблюдается туннельный механизм переноса зарядов через p–n-переход. Характеристика туннельного диода имеет область отрицательного сопротивления, т.е. область, в которой положительному приращению напряжения соответствует отрицательное приращение тока. Это свойство может быть использовано для генерации и усиления электромагнитных колебаний. Туннельные диоды способны работать на частотах до сотен ГГц.

Обращенным называют диод на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении. Из принципа действия обращенных диодов ясно, что они, во-первых, способны работать при очень малых сигналах. Во-вторых, они обладают очень хорошими частотными свойствами, так как в них имеет место туннельный эффект.

Варикап – это полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Светодиод – полупроводниковый диод с относительно большой шириной запрещенной зоны. Излучение квантов видимого света вызвано самопроизвольной рекомбинацией носителей заряда при прохождении прямого тока через выпрямляющий электрический переход.

Фотодиод – полупроводниковый диод, обратный ток которого зависит от освещенности. Обычно в качестве фотодиодов используют полупроводниковые диоды с p–n-переходом, смещенным в обратном направлении внешним источником питания. При поглощении квантов света в p–n-переходе образуются новые носители заряда. Неосновные носители, возникшие в прилегающих к p–n-переходу областях, диффундируют к p–n-переходу и проходят через него под действием электрического поля. В результате при освещении фотодиода обратный ток через него возрастает на величину, называемую фототоком.

Очень важным с точки зрения предоставляемых им возможностей полупроводниковым прибором является оптопара. Оптопара – это полупроводниковый прибор, состоящий из в общем случае из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь и обеспечена электрическая изоляция.

В частном случае в качестве одного элемента оптопары – излучателя – может быть использован светодиод, а в качестве второго элемента – фотоприемника может быть использован фотодиод (рис. 7.9).

Эти элементы помещаются в общий корпус оптопары. Основным достоинством применения оптопар является почти идеальная гальваническая развязка управляющих цепей от исполнительных при сохранении сильной функциональной оптической связи. Можно отметить также однонаправленность оптической связи и отсутствие обратной реакции приемника излучения на излучатель.

После краткого рассмотрения предложенной классификации полупроводниковых диодов остановимся более подробно на параметрах и характеристиках двух типов, которые нашли наиболее массовое применение: выпрямительного диода и стабилитрона.

Вольт – амперные характеристики германиевых и кремниевых выпрямительных диодов показаны на рис. 7.10.

Обратный ток для диодов широкого применения измеряется в микроамперах (обратите внимание на разный масштаб измерений по оси ординат для прямого и обратного тока), и его, как правило, можно не принимать во внимание до тех пор, пока обратное напряжение на диоде не достигнет значения напряжения пробоя.

Прямое падение напряжения, обусловленное прямым током через диод, составляет от 0.2 до 0.8 В. Таким падением напряжения можно пренебречь, и тогда диод можно рассматривать как проводник, пропускающий ток только в одном направлении.

Параметры выпрямительного диода:

– постоянный прямой ток, протекающий через диод в прямом направлении;

– постоянный обратный ток;

– максимально допустимый средний выпрямленный ток, который может длительно проходить через диод, не вызывая изменения его параметров;

– максимальный выпрямленный прямой ток;

– постоянное прямое напряжение;

– максимально допустимое обратное постоянное напряжение;

– общая емкость диода;

– рассеиваемая мощность при прямом включении диода;

– статическое сопротивление открытого диода в заданной точке ВАХ с координатами и;

– статическое сопротивление закрытого диода в заданной точке ВАХ с координатами и;

– коэффициент выпрямления.

Значения параметров зависят от типа диода. Для сравнения в табл. 7.1 приведены значения указанных параметров для маломощных германиевого и кремниевого диодов. Приведенные в табл. 7.1 параметры определены при значениях прямого тока до 1 мА.

,

,

,

,

,

,