Туннельный диод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Обозначение на схемах Вольт-амперная характеристика (ВАХ) туннельного диода. В диапазоне напряжений U₁ − U₂ дифференциальное сопротивление отрицательно

Тунне́льный дио́д — полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, на вольт-амперной характеристике которого при приложении напряжения в прямом направлении появляется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, обусловленный туннельным эффектом.

Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диоде квантово-механическое туннелирование электронов добавляет прогиб в ВАХ, при этом из-за высокой степени легирования

p— и n-областей напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50—150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области^[1]. При дальнейшем увеличении прямого напряжения уровень Ферми n-области поднимается относительно р-области, попадая на запрещённую зону р-области, а поскольку туннелирование не может изменить полную энергию электрона^[2], вероятность перехода электрона из n-области в p-область резко падает. Это создаёт на прямом участке ВАХ участок, где увеличение прямого напряжения сопровождается уменьшением силы тока. Данная область отрицательного

дифференциального сопротивления и используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов.

«Генерирующий детектор»[править | править код]

Впервые «генерирующий детектор» — диод, образованный контактом металла с полупроводником и имеющий отрицательное дифференциальное сопротивление — был продемонстрирован Уильямом Экклзом в 1910 году, но в то время не вызвал интереса^[3].

В начале 1920-х годов советский радиолюбитель, физик и изобретатель Олег Лосев независимо от Экклза обнаружил эффект отрицательного дифференциального сопротивления в диодах из кристаллического оксида цинка, выращенного гидротермально из водного раствора гидроксида цинка и цинката калия

[нет в источнике]. Этот эффект получил название «кристадинный» и использовался для генерации и усиления электрических колебаний в радиоприёмниках и передатчиках, но вскоре был вытеснен из практической радиотехники электровакуумными приборами. Механизм возникновения кристадинного эффекта неясен. Многие специалисты предполагают, что он вызван туннельным эффектом в полупроводнике, но прямых экспериментальных подтверждений этого (по состоянию на 2004 год) не получено. Существуют и другие физические явления, способные послужить причиной кристадинного эффекта^[3]. При этом кристадин и туннельный диод — это разные устройства, и отрицательное дифференциальное сопротивление у них проявляется на разных участках вольт-амперной характеристики ^{[источник не указан 121 день]}.

Туннельный диод[править | править код]

Впервые туннельный диод был изготовлен на основе германия в 1957 году Лео Эсаки, который в 1973 году получил Нобелевскую премию по физике за экспериментальное обнаружение эффекта туннелирования электронов в этих диодах.

Туннельный диод 1N3716 (рядом для масштаба сфотографирован джампер)

Наибольшее распространение на практике получили туннельные диоды из Ge, GaAs, а также из GaSb. Эти диоды находят широкое применение в качестве предварительных усилителей, генераторов и высокочастотных переключателей. Они работают на частотах, во много раз превышающих частоты работы тетродов — до 30…100 ГГц.

• Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов. Физматлит, 2008.

Лавинно-пролётный диод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2016; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2016; проверки требуют 5 правок.

Лави́нно-пролётный дио́д (ЛПД, IMPATT-диод) — диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Лавинно-пролётные диоды применяются в основном для генерации колебаний в диапазоне СВЧ. Процессы, происходящие в полупроводниковой структуре диода, ведут к тому, что активная составляющая комплексного сопротивления на малом переменном сигнале в определённом диапазоне частот отрицательна. На вольт-амперной характеристике лавинно-пролётного диода, в отличие от туннельного диода, отсутствует участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Рабочей для лавинно-пролётного диода является область лавинного пробоя.

Идея, лежащая в основе работы лавинно-пролётного диода, сформулирована в 1958 году

[1] У. Т. Ридом (W. Т. Read). Эффект генерации колебаний при лавинном пробое обнаружен в 1959 году А. С. Тагером, А. И. Мельниковым и другими (НПП «Исток», г. Фрязино Московской области)^[1][2]. Первый лавинно-пролётный диод был разработан в лаборатории СВЧ-диодов НИИ «Пульсар» под руководством В.М.Вальд-Перлова.

Структура ЛПД

Для изготовления лавинно-пролётных диодов используют кремний и арсенид галлия. Такие диоды могут иметь различные полупроводниковые структуры: p⁺-n-n⁺, p⁺-n-i-n⁺, m-n-n

+ (m-n — переход металл-полупроводник), n⁺-n-p-p⁺ и другие. Распределение концентраций примесей в переходах должно быть как можно ближе к ступенчатому, а сами переходы — максимально плоскими.

Принцип работы лавинно-пролётного диода рассмотрим на примере p⁺-n-n⁺ структуры. Центральная слаболегированная n-область называется базой.

При напряжении, близком к пробивному, обеднённый слой p⁺—n-перехода распространяется на всю базу. При этом напряжённость электрического поля растёт от n-n⁺-перехода к p⁺-n переходу, вблизи которого можно выделить тонкую область, в котором напряжённость превышает пробивное значение, и происходит лавинное размножение носителей. Образующиеся при этом дырки утягиваются полем в p

+-область, а электроны дрейфуют к n⁺-области. Эта область называется слоем лавинного размножения. За его пределами дополнительных электронов не возникает. Таким образом, слой лавинного размножения является поставщиком электронов.

При подаче на контакты диода переменного напряжения такого, что в течение положительного полупериода напряжение существенно больше, а в течение отрицательного — существенно меньше напряжения пробоя, ток в слое умножения приобретает вид коротких импульсов, максимум которых запаздывает по отношению к максимуму напряжения приблизительно на четверть периода (

лавинное запаздывание). Из слоя умножения периодически выходят сгустки электронов, которые движутся через слой дрейфа в течение отрицательного полупериода, когда процесс генерации электронов в слое умножения прекращается. Движущиеся сгустки наводят во внешней цепи ток, почти постоянный в течение времени пролёта. Таким образом, ток в диоде имеет вид прямоугольных импульсов. Этот режим работы диода называется пролётным (IMPATT-диоды)^[2]. КПД этого режима не превышает 0,3.

Если амплитуда переменного напряжения на диоде достигает значения, примерно равного пробивному напряжению, то в лавинной области образуется столь плотный объёмный заряд электронов, что напряжённость поля со стороны p

+-области понижается практически до нуля, а в области базы повышается до уровня, достаточного для развития процесса ударной ионизации. В результате этого процесса слой лавинного умножения смещается и формируется в области базы на фронте сгустка электронов. Таким образом, в области дрейфа образуется движущаяся в направлении n⁺-области лавина, которая оставляет за собой большое количество электронов и дырок. В области, заполненной этими носителями, напряжённость поля понижается почти до нуля. Это состояние принято называть компенсированной полупроводниковой плазмой, а режим работы лавинно-пролётного диода — режимом с захваченной плазмой (TRAPATT-диоды)^[2].

В этом режиме можно выделить три фазы.

Первая — образование лавинного ударного фронта, прохождение его через диод, оставляя его заполненным плазмой, захваченной слабым электрическим полем. Ток, текущий через диод в этой фазе, существенно увеличивается из-за дополнительного размножения носителей в базе, а напряжение на диоде за счёт образования плазмы снижается почти до нуля. Вторая фаза — период восстановления. База диода в этой фазе наполнена электронно-дырочной плазмой. Дырки из области базы дрейфуют к p⁺-области, а электроны — к n⁺-области со скоростью значительно меньшей, чем дрейфовая скорость насыщения. Плазма постепенно рассасывается. Ток в этой фазе остается неизменным. Наступает третья фаза, характеризуемая высоким значением напряжённости поля в диоде и предшествующая новому образованию лавинного ударного фронта. Наибольшую длительность имеет именно третья фаза.

Процессы режима с захваченной плазмой протекают заметно дольше, чем процессы пролётного режима. Поэтому при работе в режиме с захваченной плазмой контур настраивают на меньшую частоту. КПД режима с захваченной плазмой при этом заметно выше КПД пролётного режима и превышает 0,5.

Существует разновидность лавинно-пролётных диодов, работающих в инжекционно-пролётном режиме (BARITT-диоды)^[2].

1. ↑ ^{1 2} Лавинно-пролётный полупроводниковый диод — статья из Большой советской энциклопедии. 
2. ↑ ^{1 2 3 4} Кукарин С. В. Электронные СВЧ приборы: Характеристики, применение, тенденции развития. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1981. — С. 169—173. — 272 с., ил. — 8000 экз.

• Аваев, Н. А., Шишкин. Г. Г. Электронные приборы. — Издательство МАИ, 1996.
• Лебедев. А. И. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Физматлит, 2008.
• Кукарин С. В. Электронные СВЧ приборы: Характеристики, применение, тенденции развития. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1981. — С. 169—173. — 272 с. — 8000 экз.
• Кулешов В.Н., Удалов Н.Н., Богачев В.М. и др. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-383-00224-7.

Обсуждение:Диод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

В жизни главное: определиться 😉 (c)[править код]

В преамбуле написано, что слово диод образованно «от ди- и электрод», а в разделе история — «в 1919 году Вильям Генри Еклс ввел в оборот слово «диод», образованное от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь.» Нестыковочка, однако. 91.146.42.174 20:47, 15 марта 2008 (UTC)

• БСЭ говорит за электрОД.//Berserkerus_{21:06, 15 марта 2008 (UTC)}
• это одно и тоже. «од» в электроде и «одос» — путь, ибо электрод — электро-путь :))//Berserkerus_{21:22, 15 марта 2008 (UTC)}

А английская версия за di-odos HLock 21:22, 15 марта 2008 (UTC)

• да это одно и тоже.//Berserkerus_{21:31, 15 марта 2008 (UTC)}

Графическое обозначение полупроводникового диода не соответствует ГОСТ 2.730-73 (действующий): линия анод-катод не должна прерываться внутри треугольника. Данное обозначение соответствует не только «обычному» выпрямительному диоду. Это общее обозначение любого диода: светодиода, стабилитрона, варикапа и т.д. В схемах допустимо использовать как общее обозначение, так и специальное обозначение для конкретного типа диода. Den Siaopin 15:21, 5 мая 2008 (UTC)

• исполнено!//Berserkerus 17:14, 5 мая 2008 (UTC)

Открыватели и закрыватели[править код]

Кто же такой Шинкаренко Валерий Геннадьевич? Неужели русский физик и математик?

• Про учёного Шинкаренко Валерия Геннадьевича ни слова гугл не выдаёт. Спасибо за внимательность, это вандализм застаревший. —Jari Tezz 18:25, 12 февраля 2013 (UTC)

Вольт-амперная характеристика[править код]

Текст раздела Специальные типы диодов несколько раз ссылается на вольт-амперные характеристики различных типов диодов. Однако, ни одной вольт-амперной характеристики в разделе не приведено.

Сделал ссылку на статью Вольт-амперная характеристика.

Тем не менее, в этой статье следует либо привести упомянутые вольт-амперные характеристики, либо убрать сей замечательный образец Copy-Paste.

Argut (обс.) 18:13, 13 октября 2017 (UTC) Да, горячая тема, и админы активны невероятно

ВП:КТОТОТАМ. —Юлия 70 (обс.) 19:24, 13 октября 2017 (UTC)

Диод – Уикипедия

Диод е електронен елемент с два електрода, който има различна проводимост в зависимост от посоката на електрическия ток, т.е. позволява протичане на ток само в едната посока. Диодът може да се разглежда като вентил за електрически ток, като действието му се дължи на физическите процеси, протичащи при прилагането на напрежение върху него. Някои разновидности на полупроводниковите диоди служат и за други цели.

Двата електрода (двата извода) на диода се наричат анод и катод. За да пропуска диодът ток, трябва анодът да се свърже с положителния полюс на напрежение на източник на ток, а катодът – с отрицателния полюс.

Ранните диоди включват „детекторни кристали“ и електровакуумни лампи (лампови диоди, термоемисионни диоди). Днес диодите обикновено са направени от свръхчисти полупроводникови материали, като силиций и германий, в които е създаден P-N преход.

Ламповите и полупроводниковите диоди се развиват успоредно. Принципът на действие на термоемисионните диоди е открит от Фредерик Гътри през 1873 г.^[1] Той установява, че положително зареден електроскоп може да бъде изпразнен чрез приближаването до него на заземено парче горещ метал. Явлението не се наблюдава при отрицателно зареден електроскоп, което показва, че токът може да протича само в едната посока.

Същият принцип е преоткрит от Томас Едисън на 13 февруари 1880 г. По това време той изследва лампите с нажежаема жичка и установява, че въглеродните жички винаги изгарят в края, свързан към положителния полюс. Той открива, че в специално конструирана за целта лампа между жичката и отдалечена от нея метална пластина протича ток, но само когато жичката е свързана към положителния полюс на източника. Едисън разработва схема, при която модифицираната лампа замества резистора в постояннотоков волтметър, за което получава патент през 1883 г.^[2] Тъй като по това време това устройство няма очевидно практическо приложение, искането за патент е само предпазна мярка за случай, в който някой друг би открил такова приложение.

Двадесет години по-късно Джон Амброуз Флеминг, бивш сътрудник на Едисън, а по това време научен съветник в компанията на Гулиелмо Маркони, разбира, че ефектът на Едисън може да бъде използван като прецизен радиодетектор. Той патентова първия същински термоемисионен диод във Великобритания^[3] на 16 ноември 1904 г. и в Съединените щати година по-късно.^[4]

Принципът на действие на кристалните диоди е открит през 1874 г. от немския учен Карл Фердинанд Браун. ^[5] Браун патентова кристалния изправител през 1899 г. ^[6]. Първият радиоприемник, използващ кристален детектор, е сглобен около 1900 г. от Грийнлийф Уитиър Пикард. Пикард получил патент за силициев кристален детектор на 20 ноември 1906 г. ^[7] (Щатски патент 836 531 )

По времето на изобретяването си тези устройства са наричани просто „изправители“. Терминът „диод“ (diode) е въведен през 1919 г. от Уилям Хенри Екълс. Той идва от старогръцкото δίοδος (díodos), което означава „преход“, „път“; думата е образувана от предлога διά (diá) – „през“ и съществителното ὁδός (hodós) – „път“.

Спирателен вентил в отворена позиция позволява движението на флуида, а в затворена блокира движението му

За илюстрация на принципа на действие на диода може да се използва механичен модел, представляващ регулиране на потока на флуид през спирателен клапан. На картинката е показан сферичен спирателен (възвратен) клапан или вентил. При него спиращият потока на флуида елемент е сачма, притискана от пружина, която подпомага затварянето на клапана. Работата на изправителния диод може да се обясни най-просто като аналогична на работата на спирателния вентил: В посока на пропускане флуидът оказва някакво налягане върху сачмата. Когато това налягане нарасне над предварително зададена стойност (при диода ролята на налягане играе електрическото напрежение), сачмата се притиска плътно и потокът на флуида (при диода това е електрическият ток) се блокира. Тоест, налягането трябва да стане достатъчно голямо, за да може да преодолее съпротивлението на пружината (в случая с диода, праговото напрежение на диода). При това диодът се „отпушва“ и протича ток. При обикновения силициев диод праговото напрежение е от порядъка на 0,6 до 0,7 V.

Лампови диоди[редактиране | редактиране на кода]

Принципна схема на лампов диод

Ламповите (или термоемисионни) диоди са електровакуумни устройства, които се състоят от електроди, монтирани в стъклен съд, от който е изтеглен въздухът. На външен вид наподобяват газоразрядни лампи.

По време на работа, през нагревателя на катода протича ток, катодът се нагрява до 800 – 1000 °С и започва да отделя електрони. Когато на анода се подаде положителен потенциал, то той привлича електроните и през външната верига на уреда протича ток. Когато му се подаде отрицателен потенциал, то той отблъсква електроните и ток през уреда не протича. Катодът се покрива обикновено с оксиди на алкалоземни метали като барий и стронций, които много по-лесно емитират електрони от повърхността на катода.

Електровакуумните диоди днес се използват главно във военната техника, заради по-високата си издръжливост и устойчивостта си на въздействието на радиация.

Живачни изправителни лампи[редактиране | редактиране на кода]

Живачните изправители са използвани до 1970-те години за получаването на постоянен ток при високо променливо напрежение, специално за осигуряване с енергия на трамваите и градските железници, както и за осигуряване на напрежение на крайните лампови стъпала на големи мощни предаватели. В зависимост от конструкцията си се означават като игнитрони или тиратрони.

Живачният изправител игнитрон (от на латински: ignis – огън и електрон) представлява едноаноден йонен прибор с живачен катод и управляем дъгов разряд. Използва се като електрически вентил в мощни изправителни устройства, със средна сила на тока от няколкостотин ампера и напрежение до 5 kV.

Обикновено игнитронът представлява голям стоманен контейнер с резервоар, пълен с живак на дъното, който служи за катод по време на работа. Голям графитен или изработен от високотемпературен метал цилиндър, стоящ над резервоара, служи за анод. На запалващ електрод, изработен от високотемпературен полупроводников материал, като силициев карбид ^[8] за кратко се подава импулс с голям ток, за да се създаде облак от живачна плазма. Плазмата веднага дава накъсо пространството между живачния резервоар и анода, създавайки проводимост между основните електроди. От повърхността на живака, нагрят от получената дъга, се освобождават голямо количество електрони, които подпомагат поддържането на дъгата. Повърхността на живака служи за катод и електрическият ток протича нормално само в една посока. Веднъж възбуден, игнитронът ще продължи да пропуска ток до момента, в който или токът се прекъсне отвън, или се обърне посоката на напрежението, приложено към катода и анода.^[9]

За игнитрона е характерно незначително падане на напрежението и висок КПД (98 – 99%).

Полупроводникови диоди[редактиране | редактиране на кода]

Различни полупроводникови диоди

Диоди с полупроводников р-n преход[редактиране | редактиране на кода]

Модерните полупроводникови диоди са направени предимно от силиций, към който са добавени примеси за създаване на полупроводников P-N преход. Като полупроводник се използва също германий, селен и галиев арсенид. За получаването на този преход се правят добавки от примеси, създаващи съответно електронна и дупчеста проводимост. Връзката между тези две области е наречена p-n преход. В един p-n диод, електрическият ток може да тече от p-частта (анода) към n-частта (катода), но не и в обратната посока.

Шотки диод[редактиране | редактиране на кода]

Друг вид полупроводников диод е Шотки диод, който се образува от преход метал-полупроводник (обикновено алуминий и силиций). При него полупроводникът се състои от два слоя: слой силно легиран силиций и тънък епитаксиален слой силиций. При него се намалява значително капацитета и по този начин увеличава значително скоростта на превключване. Наречен е на немския физик Валтер Шотки. Тези диоди намират широко приложение в бързодействащите интегрални схеми.

Шокли диод (динистор)[редактиране | редактиране на кода]

Символ на Шокли диодl

Шокли диодът (наречен на Уилям Шокли) или динисторът е първото полупроводниково устройство. Той има 4-слойна структура от два P и два N кристала (подредени последователно P1 N1 P2 N2) или представлява pnpn диод. Тези 4 кристала формират три P-N прехода. Анодът на динистора е оформен на кристала P1, а катодът е на N2.

Диодите могат да бъдат класифицирани и според техническите им характеристики: в зависимост от конструкцията, от използвания материал, работната честота и според разсейваната мощност.

Волт-амперна храктеристика на p-n прехода[редактиране | редактиране на кода]

Волт-амперна характеристика на диод с p-n преход

Волт-амперната характеристика на диода показва начина, по който диодът с p-n преход се държи в електрически схеми. Формата на кривата се определя от придвижването на носителите на електрически заряди между двете зони с различна проводимост: дупчеста и електронна. Когато се създава преходът, веднага започва взаимно проникване на дупки и електрони от едната зона в другата, дължащо се на дифузията. Дупките, проникнали в N-зоната, рекомбинират с намиращите се там свободни електрони, а електроните, проникнали в Р-зоната, рекомбинират с намиращите се там дупки. В резултат на това граничните области на прехода не са вече неутрални и представляват неподвижни обменни заряди с притивоположни знаци. Тези заряди създават вътрешно електрическо поле с интензитет Е₀, което, както всяко електрическо поле, има посока от положителните товари към отрицателните. Това поле спира по-нататъшното проникване на дупки от Р в N областта и на електрони от N в Р областта.

Поради рекомбинацията на проникналите през прехода електрони и дупки граничните области в двата кристала обедняват на подвижни токоносители и тяхната електрическа проводимост се влошава, като се приближава до тази на чистия силиций. Поради тази причина обеднената зона се нарича още спиращ слой.

При прилагане на външно напрежение върху това спиращо поле (+ на N-областта, − на Р-областта), електрическото поле на спиращата зона се усилва и се разширява зоната с обемните заряди. Електроните и дупките се изтеглят от спиращия слой. При това протича много малък ток. При прилагане на външно напрежение (+ на Р-областта, − на N-областта) се намалява потенциалът на спиращия слой и при едно определено напрежение напълно се неутрализира. От външното поле се създава едно ново електрическо поле, което позволява транспорт на електрически заряди през целия диод. При достатъчно голямо напрежение протича значителен електрически ток.

Волтамперната характеристика на диода може да бъде разделена на четири зони на работа. Най-важното свойство на PN прехода е неговата еднопосочна проводимост. Това означава, че в едната посока съпротивлението му е малко, а в другата посока е голямо.

• За обратно напрежение, което е по-малко от пробивното напрежение, токът който преминава през диода е много малък. За един нормален диод той е от порядъка на микроампери. Той е зависим от температурата и при достатъчно висока температура, може да се измери ток в обратна посока от порядъка на милиампери и по-висок.
• При много голямо обратно напрежение, което е над пробивното напрежение, се увеличава рязко количеството на електроните и дупките и те се отдалечават от PN прехода. Това обикновено води до необратима повреда на прехода. От физическа гледна точка пробивът се характеризира с рязко нарастване на неосновните токоносители в прехода. То може да се дължи както на увеличаване на напрегнатостта на електрическото поле (електрически пробив), така и на повишаване на температурата (топлинен пробив). Обикновено пробивът е нежелано явление. Има случаи, когато пробивът не поврежда прехода. Това са случаите на ценерови диоди, лавинни диоди и други.
• При малки стойности на напрежението в права посока, когато положителният полюс е свързан с P областта а отрицателният полюс с N областта, външното електрическо поле е противоположно на вътрешното електрическо поле и в прехода действа тяхната разлика. При това така нареченият спиращ слой намалява. В тази зона кривата на тока расте експоненциално спрямо нарастването на напрежението.
• При увеличаването на напрежението и увеличаването на тока в права посока волтамперната характеристика на диода се определя от омическото съпротивление на полупроводника. При това кривата не е експоненциална, а близка до линейната с наклон, определян от обемното съпротивление на полупроводника. При малките силициеви диоди, работещи при номиналния си ток, има падане на напрежението от порядъка на 0,6 до 0,7 волта върху диода. При различните типове диоди този пад е различен.

Уравнение за идеален диод[редактиране | редактиране на кода]

Уравнението на Шокли за идеален диод (наречено е в чест на един от изобретателите на транзистора Шокли) характеризира диод, притежаващ идеална волт-амперна характеристика за прав и обратен ток.

Уравнението на Шокли за идеален диод е:

I=IS(eVD/(nVT)−1),{\displaystyle I=I_{\mathrm {S} }\left(e^{V_{\mathrm {D} }/(nV_{\mathrm {T} })}-1\right),}

където:

I е токът, преминаващ през диода;

I_S – токът на насищане на диода;

V_D – напрежението на диода;

V_T – термичното напрежение на диода;

n – коефициент на идеализация, известен също и като коефициент на емисията.

Коефициентът на идеализацията n обикновено е в границите от 1 до 2 (макар и в някои случаи може да бъде и по-голям) в зависимост от процеса на производство на полупроводниковия материал. В много случаи се предполага, че n примерно е равен на 1 (по такъв начин коефициентът n отпада във формулата). Факторът за идеалност не е част от уравнението на диода на Шокли и е добавен за отчитане на реалните преходни процеси. Затова в предположението n = 1 уравнението се свежда до уравнението на Шокли за идеален диод.

Термичното напрежение V_T представлява приблизително 25,85 mV при 300 K (температура, близка до „стайната температура“). За конкретната температура то може да се намери по формулата:

VT=kTq{\displaystyle V_{\mathrm {T} }={\frac {kT}{q}}\,}

където:

Токът на насищане I_S не е постоянен за различните диоди, зависи от температурата много повече от напрежението V_T. Напрежението V_D обикновено се намалява при увеличаването на T.

Уравнението на Шокли за идеален диод (или т.нар. закон на диода) е получено с допускането, че единствените процеси, предизвикващи ток в диода, са дрейфът (под въздействие на електрическия ток), дифузията и термичната рекомбинация. Също така се предполага, че токът в p-n-областта, предизвикан от термичната рекомбинация, е незначителен.

Според техническите характеристики[редактиране | редактиране на кода]

В зависимост от конструкцията

• точкови диоди: могат да бъдат германиеви или силициеви. Това са първите диоди, които се произвеждат серийно. Заменени са в момента от силициевите импулсни диоди. Наименованието им идва от технологията на производството им. Те представляват тънко волфрамово острие, запоено към германиев или силициев кристал с N проводимост. Цялата система е затворена херметично в стъклен корпус. Главната особеност на точковите диоди е малката площ на PN прехода, малката мощност и малък ток, както и малък собствен капацитет на диода. Поради това може да работи при високи честоти.
• плоскостни

Според материала, от който са направени

В зависимост от работната честота

• Нискочестотни (НЧ)
• Средночестотни (СЧ)
• Високочестотни (ВЧ)
• Свръхвисокочестотни (СВЧ)

В зависимост от разсейваната мощност

• маломощни (максимален допустим ток в права посока до 0,3 А)
• средномощни (0,3÷3 А)
• мощни (над 3 A)

Тиристор – управляем електронен ключ

Според предназначението ^[10][редактиране | редактиране на кода]

В практиката диодите се класифицират основно според предназначението им:

• Изправителни диоди – служат за преобразуване на променлив ток в постоянен – пропускат ток само в едната посока (вентилен ефект). Работят при ниски честоти (най-често между 50 и 60 Hz), тъй като с нарастване на честотата се наблюдава увеличение на капацитивните токове и диодите губят изправителните си свойства. Най-често се изготвят от силиций, поради високите пробивни напрежения (1000 – 1600 V). Имат голям брой специфични приложения в електронните схеми и се използват като основни елементи в изправителите, чиято основна функция е преобразуване на променливото напрежение от мрежата в постоянно.

• Селеновите вентили са конструирани през 1932 г. Състоят се от алуминиева плоча, върху която се нанася чист аморфен селен. След това върху селеновия слой се нанася метален слой от сплав. При тази конструкция посоката на пропускане на тока е от алуминия към сплавта. Селеновите вентили имат предимството, че при пробив се самовъзстановяват и продължават да работят, защото на мястото на искрата се образува аморфен селен, който е изолатор.

• Меднооксидните вентили са разработени от Грондал през 1927 г. Дълго време се използват като токоизправителни елементи във волтметрите и амперметрите с магнитоелектрическа система на за измерване. Притежават праволинеен участък от волтамперната си характеристика и с това праволинейност на измерването. Меднооксидният вентил представлява медна пластина, върху която има пласт меден оксид. Върху медния оксид се поставя оловна или сребърна пластина, която е анодът на вентила.

• Тунелни диоди – разновидност на полупроводниковите диоди. Действието им се основава на явлението „тунелен ефект“. Използват се в някои схеми на електронни генератори. Най-важната особеност на тунелния дион и наличността на участък с отрицателно динамично съпротивление (падащ участък) във волтамперната му характеристика. Наличността на отрицателно съпротивление при променлив ток дава възможност тунелния диод да бъде използван за генериране и усилване на електрически трептения и в някои импулсни схеми.

• Варикапи: Променят капацитета си при различни напрежения при обратно свързване. Служат за променливи кондензатори, настройвани чрез променяне на подаваното напрежение към тях. Използват се например за електронна настройка на трептящи кръгове, в параметричните усилватели, в автоматиката и др.

• Обърнати диоди. Характерно за тях е това, че тяхното съпротивление в обратна посока е по-малко отколкото в права посока. Причина за това е са високолегираните Р и N области, в резултат на което се получава твърде тесен проход. Обърнатите диоди могат да се използват като детектори.

• Светодиоди: Излъчват светлина при право свързване. Използват се за светлинна индикация, LED дисплеи и други. За направа на светодиоди се използват галиев арсенид, силициев карбид, галиев фосфит и др.

• Фотодиоди: Запушеният преход се отпушва при облъчване със светлина. Използват се за преобразуване на светлинна енергия в електрическа. Виж Фотоклетка.

• Тиристори: използват се за електрически превключватели в схеми с високо напрежение.

• Лазерен диод е лазер, в който активната среда е полупроводник подобен на използвания при светодиодите, но притежаващ оптически резонатор. Излъчват кохерентна светлина.

• PIN диод e вид диод, в който между областите с p (дупчеста проводимост) и n (електронна проводимост) се намира нелегирана (intrinsic) област на полупроводника (на английски: intrinsinc – същински). Използват се за превключване на СВЧ сигнали.

• Диод на Гън е галиево-арсениден диод, който може да генерира СВЧ трептения. При него няма PN преход и действието му се основава на откритието на Гън от 1963 г. Диодите на Гън се използват за работа в СВЧ обхвата, както в импулсен така и в непрекъснат режим. Намират приложение в радиолокацията, телеметрията, навигацията и други като генератори и усилватели.

• диодите с лавинно прелитане са германиеви, силициеви и германиевоарсенидни диоди с PN преход, които работят в режим на лавинен преход. Тези диоди се използват като генератори на СВЧ трептения.

• Магнитодиоди са полупроводникови диоди, които под въздействие на външно магнитно поле изменят съпротивлението си при протичане на ток в права посока. Понякога се нарича магниторезистор. Тяхното въздействие се основава на ефекта на Гаус. Когато през полупроводников кристал протича електрически ток и перпендикулярно на посоката на тока се приложи външно магнитно поле, то въздейства върху токоносителите и изменя траекторията им. В резултат на това нараства съпротивлението на полупроводника.

• Ламбда диоди са полупроводникови диоди, чиято волт-амперна характеристика в права посока е подобна на тази на тунелните диоди и съдържа участък с отрицателно динамично съпротивление. Ламбда диодите са високочестотни прибори, намиращи приложение в генератори, усилватели и регулатори.

Нанодиод[редактиране | редактиране на кода]

Учени от Университета в Джорджия и Университета Бен Гурион в Негев разработват диод направен от ДНК молекула. Професор от университета в Джорджия със своя тим поставя единична ДНК молекула, направена от 11 базови двойки, и я свързва към електронна схема с размери от ангстрьоми. При поставяне на слой coralyne между слоевете на НДК отрицателниите стойности на тока показват превишаване 15 пъти спрямо тока в положителна посока, което е достатъчно за един нанодиод.^[11][12]

Това постижение показва възможността за развитие в бъдеще на наноелектрониката и молекулярна електроника в това направление.

Амплитудна демодулация[редактиране | редактиране на кода]

Опростена схема за амплитудна демодулация.

Най-ранната употреба на диодите е за демодулация на амплитудно модулиран радиосигнал (AM). Сигналът се състои от редуващи се положителни и отрицателни пикове на напрежението, чиято амплитуда е пропорционална на изходния аудиосигнал. Диодът изправя радиосигнала до аудиосигнал, който се филтрира за отстраняване на атмосферния шум и се подава на усилвател, който генерира звукови вълни.

Преобразуване на електричество[редактиране | редактиране на кода]

Схема за преобразуване на променлив в постоянен ток

От диодите могат да се конструират токоизправители, които преобразуват променлив ток в постоянен ток. Типичен пример са автомобилните алтернатори, при които диодите стават по-ефективна алтернатива на традиционното динамо (електротехника).

Защита от свръхнапрежение[редактиране | редактиране на кода]

Диодите често се използват за предпазване на чувствителни електронни устройства от опасни свръхнапрежения. Обикновено те са непроводими в нормални условия, а при свръхнапрежение стават проводими. В практиката се наричат също катодни отводители.

Логически елементи[редактиране | редактиране на кода]

„И“- логическа схема реализирана с диоди

Диодите, в съчетание с други компоненти, могат да образуват логически елементи като „И“ и „ИЛИ“

Измерване на температура[редактиране | редактиране на кода]

Диодите могат да се използват за измерване на температура, тъй като свойствата им зависят от нея.

Детектор на йонизиращо лъчение[редактиране | редактиране на кода]

Полупроводниковите диоди са чувствителни към определени енергийни въздействия. Това дава възможност те да се използват за измерване на на различни видове лъчения като елементарни частици, космически лъчи и други. Тази чувствителност е и проблем при създаване на апаратура, нечувствителна към външни влияния. Това е например важно при създаване на апаратура за космически изследвания, военна апаратура и за други екстремни условия.

Индикация[редактиране | редактиране на кода]

Светодиодите масово се използват при различни устройства, за да индикират дадено състояние. Примерно в много автомобили има светодиоди на видно място, за да индикират наличието на аларми. В техниката се използват светодиоди, за да индикират, че има налично захранване към даден уред.

Общомедия разполага с мултимедийно съдържание за

Синий светодиод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Синий светодиод

Си́ний светодио́д — светоизлучающий оптоэлектронный полупроводниковый прибор с синим цветом свечения.

Задача состояла в разработке недорогих светодиодов, основанных на полупроводниках с большой шириной запрещённой зоны, поскольку энергия излучаемых фотонов, возникающих при рекомбинации электронов и дырок, зависит именно от этой величины. Полупроводниками с большой шириной запрещённой зоны являются карбид кремния, соединения элементов II и IV группы таблицы Менделеева и нитриды элементов III группы. Однако у светодиодов на основе карбида кремния оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения. У светодиодов на основе оксида цинка было слишком большое сопротивление, из-за этого они перегревались. Наиболее перспективными материалами были нитрид галлия, нитрид алюминия и нитрид индия, а также их тройные соединения.

Первый синий светодиод был создан ещё в 1971 в компании RCA. Его разработал Жак Панков^[1], создавший светодиод на основе нитрида галлия.^[2]

Первые промышленные синие светодиоды на основе карбида кремния серийно выпускались в 1980-х годах^[3], в том числе и в СССР. Однако их яркость была весьма невелика, поэтому они не получили существенного распространения.

В конце 1980-х годов Исаму Акасаки и Хироси Амано в университете Нагойи создали синие светодиоды на основе нитрида галлия, усовершенствовав метод эпитаксиального выращивания кристалла. В начале 1990-х годов японский инженер Сюдзи Накамура, работавший в то время на японскую корпорацию «Nichia Chemical Industries», создал технологию промышленного выращивания синих и зелёных светодиодов, применив жёлто-зелёные люминофоры на основе алюмо-иттриевых гранатов для покрытия синих светодиодов и создания светодиодов белого свечения. «Nichia Chemical Industries» выплатила Накамуре денежную премию, в то время эквивалентную 2000 долларов США. Изобретатель же посчитал, что его изобретение оценили недостаточно. Он обратился в суд и отсудил у «Nichia Chemical Industries» сумму в японских йенах, эквивалентную 7 млн долларов США.

К 1993 году компании «Nichia» удалось начать промышленный выпуск синих светодиодов нового типа. К 2002 году доля производства синих светодиодов у компании возросла до 60 процентов от общего объёма производства.

На этом же принципе удалось создать ультрафиолетовые светодиоды.

В 2014 году за создание синих светодиодов японцам Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамуре (гражданин США) присуждена Нобелевская премия по физике^[4].

Помимо расширения спектра дискретных индикаторов и создания полноцветных светодиодных панелей, изобретение недорогих синих светодиодов открыло путь к созданию и успешному коммерческому применению белых светодиодов на основе частичного переизлучения голубой части спектра в свет с бо́льшими длинами волн (жёлтый, красный) при помощи люминофоров — наиболее перспективных на сегодня источников белого света для освещения.

Обсуждение:Лазерный диод — Википедия

Лазеры с двойной гетероструктурой[править код]

 В этих устройствах, слой материала с низким потенциальным барьером         
 располагается между двумя слоями материала с высоким барьером. 

Может лучше сказать о материале с узкой шириной запрещённой зоной, расположенном между материалами с более широкой запрещённой зоной. Майоров Александр 23:48, 18 сентября 2005 (UTC)

Согласен, если потом добавить фразу что-то типа «что образует потенциальный барьер, перпятствующий и т.д.» Это поможет разобраться людям, плохо разбирающимся во всяких запрещённых зонах. —Panther 05:50, 19 сентября 2005 (UTC)

 Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, что область сосуществования 
 электронов и дырок («активная область») заключена в тонком среднем слое. 

Преимущество лазеров с двойной гетероструктурой состоит в том, по сравнению с лазерами на p-n переходах заключается в том, что область рекомбинации электронов и дырок («активная область») может быть уменьшена для увеличения квантового выхода и сделана меньше 10 нм. Майоров Александр 23:48, 18 сентября 2005 (UTC)

Исправление в студию! —Panther 05:50, 19 сентября 2005 (UTC)

Исправил только частично. Майоров Александр 19:54, 20 сентября 2005 (UTC)

 Это означает, что 
 количество «усиливающих» электронно-дырочных пар будет значительно больше, так как в этом процессе 
 не будут участвовать периферийные области с низким усилением. Дополнительно, свет будет отражаться 
 от самих гетеропереходов, т. е. излучение будет целиком заключено в области максимально эффективного
 усиления.

??? Майоров Александр 23:48, 18 сентября 2005 (UTC)

Я сам не пока понял, просто перевёл. Надо исправлять. —Panther 05:50, 19 сентября 2005 (UTC)

Внимательнее надо читать английский. Майоров Александр 19:54, 20 сентября 2005 (UTC)

---

1. А в английской версии больше иллюстраций. Может быть перекинуть оттуда? А то как-то трудно понять, когда такую тему на пальцах объясняют, особенно когда и пальцев-то не видно.

2. Как-то не сразу доходит на счёт горизонтальной и вертикальной. Потому как об ориентации самого кристалла остаётся только догадываться. Может быть лучше заменить на в плосткости кристалла и перпендикулярно плоскости кристалла. И опять же, на картинках понятнее.

3. Из описания не понятно. А материал самого кристалла прозрачный? Судя по тому, что, как сказано, фотоны туда-сюда летают, получается прозрачный. Во всяком случае в диапазоне излучения. А с другой стороны, ЛД от CD-RW, на мой взгляд скорее чёрный.

—StrannikM 12:19, 21 декабря 2008 (UTC)

Исправления в студию[править код]

Прошу любить и жаловать. —Майоров Александр 19:54, 20 сентября 2005 (UTC)

Перенаправление с твердотельного лазера[править код]

Твердотельный лазер может быть и не полупроводниковым. Рубиновый лазер, к примеру, никакой не полупроводниковый, и механизм накачки у него оптический. —Heller2007 05:54, 30 июля 2009 (UTC)

Почему всё таки в заглавии лазерный диод, а не полупроводниковый лазер? Честно говоря режет слух. Под диодом обычно понимают простой p-n переход, а гетеролазеры это многослойный бутерброды p и n слоёв. Может переименуем в полупроводниковый лазер? (и звучит благороднее) — Kapeks 01:07, 6 ноября 2009 (UTC)

Это не совсем так — в индустрии, на данный момент, четко различают лазерные диоды (например линейки лазерных диодов) и сами диодные лазеры. Это вещи разные — как правило диод или линейка дают неколлимированный пучек, а диодный лазер наоборот (чаще даже с выводом сразу в оптиволокно). 83.149.2.132 05:20, 25 декабря 2012 (UTC)Ant

Поддерживаю. Лазер — это скорее принцип, чем конкретная реализация. А Лазерный Диод — это воплощение принципа в конкретном изделии (группе изделий). StrannikM 17:26, 8 октября 2010 (UTC)

Обсуждение:Полупроводниковый диод — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

а где, собственно, Принцип работы сабжа? (нет даже заготовки со ссылкой на p-n-переход) —Tpyvvikky (обс.) 06:17, 23 мая 2018 (UTC)

Укажите пожалуйста в характеристике диодов у всех у них их КПД!!! Почему главная проблемма при объяснении на страницах Википедии, о различных технических устройствах, состоит в том, что КПД этих устройств, либо при их объяснении вообще не указывают, либо же это делаю очень при этом редко!!! Тогда «забракуйте» все те статьи в Википедии, в которых КПД, этих технических устройств, описываемых на них, при этом не указаны!!! 217.118.91.59 04:38, 31 августа 2015 (UTC)

• То что вы просите невозможно и бессмысленно. К практически любому отдельному электронному компоненту неприменимо понятие КПД, ибо вариантов и режимов применения может быть несметное множество. Хуже того, компонент может выполнять в схеме вспомогательную роль, не давая никакого вклада в конечную пользу узла, например элемент защиты. Поэтому о КПД компонентов никогда не говорят, говорят о КПД функционального узла и о потерях на каждом элементе этого узла в заданных режимах. ASDFS 07:13, 31 августа 2015 (UTC)

Перенаправление со статьи «Супрессор»[править код]

Сейчас с названия «Супрессор» идет перенаправление сюда. При этом практически все ссылки на этот самый «Супрессор» подразумевают термин из генетики, а никакой не диод. Насколько это название вообще распространено (а то я его впервые слышу)? Делать вместо этого перенаправления дизамбиг, сделать отдельный дизамбиг «Супрессор (значения)» или убить его вообще? 217.19.209.175 07:51, 6 сентября 2011 (UTC)

Счас нарисуем. Только такая просьба, коллеги: напишите там на Супрессор (значения) в каком смысле это относится к диоду. А то я не знаю, можно ли написать «Супрессор (электроника) — полупроводниковый диод»? Akim Dubrow 00:21, 9 марта 2012 (UTC)