Классификация диодов | Volt-info

   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:

— Низкочастотные диоды;

— Высокочастотные диоды;

— Импульсные диоды.

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).

Классификация диодов [править]Типы диодов по назначению

Вопрос №7. Маркировка ламп

лампы накаливания 

Приняты следующие обозначения ламп.

Первые буквы:

• В — вакуумная лампа;

• Б — биспиральная лампа с аргоновым наполнителем;

• Г — газонаполненная лампа с аргоновым наполнителем.

Остальные буквы:

• Н — колба лампы содержит окись неодима для улучшения спектра излучения;

• БК — биспиральная лампа с криптоновым наполнителем;

• РН — различного назначения;

• О — опаловая, колба молочно–белого цвета;

• С — стекло колбы имеет синий цвет.

Далее:

• 215–225 В (или иной) — диапазон напряжения, в котором рекомендуется эксплуатировать лампу;

• 60 Вт (или иная) — потребляемая электрическая мощность;

• Е27 — тип цоколя: Е — винтовой диаметром 27 мм.

Лампы люминесцентные

Лампы люминесцентные предназначены для общего и местного освещения в закрытых помещениях. Они питаются от лампа сети переменного тока напряжением 127 и 220 В и частотой 50 Гц. Включаются в сеть вместе с пускорегулирующей аппаратурой, обеспечивающей зажигание лампы, нормальный режим работы и устранение радиопомех. Тип цоколя — G13 (G8 для ламп малой мощности).

Световая отдача люминесцентных ламп в несколько раз больше, чем у ламп накаливания. Представляют собой стеклянную вакуумированную трубку–колбу, наполненную парами ртути низкого давления. Стенки трубки изнутри покрыты слоем люминофора. Пары ртути в электрическом разряде излучают свет главным образом в ультрафиолетовом диапазоне.

Излучение разряда поглощается люминофором и переизлучается в видимую область спектра. Используют люминесцентные лампы мощностью 4, 6, 8, 13, 14, 16, 18, 20, 30, 36, 40, 65 и 80 Вт.

Цифры и буквы в наименовании ламп обозначают:

• Л — люминесцентная лампа;

• Ц — лампа с улучшенной цветопередачей;

• Д — лампа дневной цветности;

• Б — лампа белой цветности;

• ТБ — лампа тепло–белая;

• У — лампа универсальная;

• Э — лампа экологическая.

Ртутная лампа

В газоразрядных лампах высокого давления источником света служит дуговой разряд в парах металлов лампавысокого давления. В зависимости от сорта паров металла светоотдача в расчете на единицу затраченной электроэнергии в 10–20 раз больше, чем у ламп накаливания. Стеклянная колба с цоколем типа Е27, Е40 или с различными специальными цоколями имеет форму цилиндра или эллипсоида.

У ртутных ламп колба покрыта изнутри люминофором, преобразующим ультрафиолет в видимый свет. Внутри колбы помещен так называемый реактор с двумя электродами и подводящими токопроводами. В нем заключены пары металла и формируется дуговой разряд. Для горения лампы необходима, как правило, особая пускорегулирующая аппаратура (ПРА), которая поджигает и поддерживает дуговой разряд.

В ртутных лампах горение дугового разряда происходит в парах ртути высокого давления. 

Лампы используют для общего освещения промышленных помещений и открытых пространств. Они питаются через пускорегулирующие аппараты от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Буквы в маркировке обозначают:

Натриевая лампа

Горение дугового разряда осуществляется в парах натрия. Лампа излучает характерный желтый свет. Как правило, натриевые лампы горят примерно в полтора–два раза дольше ртутных.

Лампы разрядные натриевые созданы для применения в светильниках наружного и внутреннего освещения. Они включаются в сеть переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц последовательно с балластным дросселем. Параллельно с лампой включается универсальное зажигающее устройство.

Буквы в маркировке:

Вопрос №8. Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) или кинескоп – электронный прибор, предназначенный для превращения электрических сигналов в световые. ЭЛТ являются основной частью телевизора.

Принцип работы электронно-лучевой трубки

Электронный луч образуется в электронной пушке, где помещен катод, который и испускает поток электронов. Для того, чтобы образовался поток, катод нагревают специальной нитью накала. В пушке располагается так называемый «управляющий электрод», который способен увеличивать или уменьшать напряжение.

Если увеличить напряжение, то и интенсивность электронного луча тоже увеличится, а следовательно, изображение на экране будет ярче. Уменьшение напряжения на управляющем электроде приводит к формированию более тусклого изображения. На выходе из электронной пушки располагается анод, который представляет собой трубу в виде конуса. Здесь (в аноде) электронный луч ускоряется.

Выйдя из анода, электронный луч попадает в отклоняющую систему, которая представляет собой либо систему магнитов, либо электростатическая система. С помощью этой системы направление луча изменяется. Конечным пунктом пути электронного луча является экран кинескопа. Слой люминофора способен самостоятельно испускать электроны (светиться), если на него воздействует электронный луч. Таким образом происходит превращение электрический импульсов в световые импульсы.

Вопрос №9. Полупроводниковый диод 

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.

• Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

• Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.

• Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала

• Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

• Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

• Параметрические

• Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения. ^[2]

• Умножительные

• Настроечные

• Генераторные

[Править]Типы диодов по размеру перехода

• Плоскостные

• Точечные

[Править]Типы диодов по конструкции

• Диоды Шоттки

• СВЧ-диоды

• Стабилитроны

• Стабисторы

• Варикапы

• Светодиоды

• Фотодиоды

• Pin диод

• Лавинный диод

• Лавинно-пролётный диод

• Диод Ганна

• Туннельные диоды

• Обращённые диоды

Вопрос №10. Полупроводниковый р-н переход

p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов,триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Области пространственного заряда

В полупроводнике p-типа концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В полупроводнике n-типа концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок. Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный ток — носители заряда, хаотично двигаясь, перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше. При такой диффузии электроны и дырки переносят с собой заряд. Как следствие, область на границе станет заряженной, и область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе раздела, получит дополнительный отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получит положительный заряд, приносимый дырками. Таким образом, граница раздела будет окружена двумя областями пространственного заряда противоположного знака.

Электрическое поле, возникающее вследствие образования областей пространственного заряда, вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие, и перетекание зарядов прекращается.

Вопрос №11. ВАХ полупроводникового диода.

Как следует из соотношения (2.16) и рисунка 2.17, вольт-амперная характеристика идеального p-n перехода имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых напряжений ток p-n перехода диффузионный и экспоненциально возрастает с ростом приложенного напряжения. В области отрицательных напряжений ток p-n перехода — дрейфовый и не зависит от приложенного напряжения.

Рис. 2. Типичная вольтамперная характеристика полупроводникового диода с р — n-переходом: U — напряжение на диоде; I — ток через диод; U*oбр и I*oбр — максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; Ucт — напряжение стабилизации

Вопрос №12. Стабилитрон.

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

Характеристики стабилитронов:

Напряжение стабилизации — значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока стабилизации. Пробивное напряжение диода, а значит, напряжение стабилизации стабилитрона зависит от толщины p-n-перехода или от удельного сопротивления базы диода. Поэтому разные стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации (от 3 до 400 В).

Температурный коэффициент напряжения стабилизации — величина, определяемая отношением относительного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации. Значения этого параметра у различных стабилитронов различны. Коэффициент может иметь как положительные так и отрицательные значения для высоковольтных и низковольтных стабилитронов соответственно. Изменение знака соответствует напряжению стабилизации порядка 6В.

Дифференциальное сопротивление — величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому приращению тока в заданном диапазоне частот.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность — максимальная постоянная или средняя мощность, рассеиваемая на стабилитроне, при которой обеспечивается заданная надёжность.

Вопрос №13. Стаби́стор. Варикап.

Стаби́стор (ранее нормистор) — полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации^[1], которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов.

Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Основная часть стабисторов — кремниевые диоды. Кроме кремниевых стабисторов промышленность выпускает и селеновые поликристаллические стабисторы, которые отличаются простотой изготовления, а значит, меньшей стоимостью. Однако селеновые стабисторы имеют меньший гарантированный срок службы (1000 ч) и узкий диапазон рабочих температур.

Варикап (от англ. vari(able) — «переменный», и cap(acity) — «ёмкость») — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты,частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

При отсутствии внешнего напряжения в p-n-переходе существуют потенциальный барьер и внутреннее электрическое поле. Если к диоду приложить обратное напряжение, то высота этого потенциального барьера увеличится. Внешнее обратное напряжение отталкивает электроны в глубь n-области, в результате чего происходит расширение обеднённой области p-n-перехода, которую можно представить как простейший плоский конденсатор, в котором обкладками служат границы области. В таком случае, в соответствии с формулой для ёмкости плоского конденсатора, с ростом расстояния между обкладками (вызванной ростом значения обратного напряжения) ёмкость p-n-перехода будет уменьшаться. Это уменьшение ограничено лишь толщиной базы, далее которой переход расширяться не может. По достижении этого минимума с ростом обратного напряжения ёмкость не изменяется.

Вопрос №14. Тири́стор.

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

6.5. Классификация диодов по их функциональному назначению

В разделе 6.3 было показано, что при работе в импульсном режиме переключения диода происходит не мгновенно, а через некоторое время, которое зависит от времени восстановления обратного сопротивления перехода, которое называют так же временем накопления t_s.

Для маломощных диодов время восстановления составляет 10 – 100 нС. Для мощных диодов эта величина лежит в диапазоне миллисекунд. Для уменьшения этого времени используют диоды Шотки с переходом металл – полупроводник. На рисунке 6.19 приведено условное обозначение диода Шотки.

Рис.6.19. Условное обозначение диода Шотки

Диоды предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный называют выпрямительными. Для этих диодов не предъявляют высоких требований к быстродействию и стабильности параметров. Для выпрямительных диодов характерно то, что они имеют малые сопротивления в проводящем состоянии и позволяют пропускать большие токи.

К основным характеристикам выпрямительных диодов относят:

1. Допустимое обратное напряжение U_обр – значение напряжения приложенного в обратном направлении, которое диод выдерживает длительное время без нарушения работоспособности.

2. Средний прямой ток I_{пр ср} – допустимое значение постоянного тока протекающего в прямом направлении.

3. Средняя рассеиваемая мощность Р_ср – средняя за период выпрямления мощность рассеиваемая диодом.

Рис. 6.20 поясняет механизм работы выпрямительного диода.

Рис.6.20. Работа диода в режиме выпрямления

При положительной полуволне входного напряжения, U_вx диод открывается и через сопротивление нагрузки R_н течет ток нагрузки, создавая положительную полуволну выходного напряжения U_вых. При отрицательной полуволне диод запирается и ток в нагрузку не идет. И как следствие этого, практически отсутствует падение напряжения на R_н (U_вых=0).

Импульсные диоды имеют малые величины емкостей переходов и малое время накопления. Поэтому они имеют малые длительности переходных процессов, их используют в импульсных цепях и высокочастотных схемах.

Полупроводниковые стабилитроны предназначены для стабилизации напряжений. Их работа основана на использовании явления электрического пробоя p-n-перехода при включении диода в обратном направлении. У стабилитронов при достаточно небольших обратных напряжениях возникает пробой p-n-перехода. Режим работы выбирается так, что существенного нагрева не происходит. На рис.6.21 показан пример вольтамперной характеристики (ВАХ) (а) и схема включения стабилитрона для стабилизации напряжения на нагрузке (б).

Рис.6.21. Включение стабилитрона и его ВАХ

Стабилитроны обеспечивают стабилизацию напряжения в диапазоне от 3 до 200 В. Их прямое напряжение около 0,6 В. Эффект стабилизации основан на том, что большое изменение тока на «ветви пробоя» I вызывает малое изменение напряжения стабилизации U. Стабилизация тем лучше, чем круче идет кривая на участке пробоя, что соответствует меньшему дифференциальному внутреннему сопротивлению r_c=U/I.

Полупроводниковые приборы, предназначенные для использования в качестве управляемой электрическим напряжением емкости называют варикапами. На рис.6.22 показано условное обозначение варикапа.

Рис.6.22. Условное обозначение варикапа

Варикапы работают в широких пределах изменения емкости при их включении в обратном направлении. Закон изменения емкости определяется выражением

,

где С(0) – емкость при нулевом напряжении на диоде, U_H –контактная разность потенциалов, n=2 для резких переходов, n=3 для плавных переходов. Благодаря высокой добротности варикапы используются для построения колебательных контуров, управляемой напряжением резонансной частотой в области сверхвысоких частот.

На рис.6.23 приведены типовые зависимости емкости переходов от обратного напряжения U_ак различных варикапов.

Рис.6.23. Зависимость емкости p-n-перехода от напряжения при обратном включении варикапа

Класс полупроводниковых приборов, использующих излучающие свойстваp-n-переходов, называют светодиодами. Свечение светодиодов вызывается рекомбинацией носителей заряда при смещении перехода в прямом направлении. В процессе рекомбинации выделяется энергия, которая в светодиодах выделяется в виде кванта света – фотона. Такой процесс происходит в полупроводниках с узкой незапрещенной зоной (арсенид галлия, аммонит индия и т.д.). На рис.6.24 показано условное обозначение светодиода.

Рис.6.24. Условное обозначение светодиода

Яркость свечения на рабочем участке пропорциональна току светодиода. На рис. 6.25 показан пример яркостной характеристики красного светоизлучающего диода типа АЛ 102А.

Рис.6.25. Яркостная характеристика светоизлучающего диода типа АЛ 102А

На этом графике к — кандела – единица силы света.

Разновидность диодов, которые генерируют пары электрон – дырка в области p-n-перехода и прилегающих к нему областях под действием излучения называют фотодиодами. В этих полупроводниковых приборах под воздействием света возникает фототок. Фотодиод может работать без внешнего источника напряжения, выдавая в нагрузку фототок при его освещении (фото-генераторный режим) и может работать с внешним источником напряжения как диод, ток, в цепи которого зависит как от источника напряжения, так и от светового потока (фотодиодный режим).

Фотодиоды характеризуются вольтамперными характеристиками, которые строятся для различных световых потоков Ф, измеряемых в люменах (лм) или различных освещенностях, измеряемых в люксах (лк).

На рис.6.26 приведено условное обозначение фотодиода и пример его вольтамперной характеристики (ВАХ) для различных световых потоков (Ф₁<Ф₂<Ф₃).

Рис.6.26. Условное обозначение и типовая ВАХ фотодиода

Схема включения фотодиода с внешним источником показана на рис.6.27.

Рис.6.27. Схема включения фотодиода с внешним источником питания

Еще одной характеристикой фотодиода является его спектральная чувствительность . На рис.6.28 показан пример графиков спектральной чувствительности глаза человека, кремниевых и германиевых фотодиодов.

Рис.6.28. Примеры относительной спектральной чувствительности

Для обозначения различных видов диодов используется специальный буквенно-цифровой код.

Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, третий (цифра) – основные функциональные возможности прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый элемент – буква – определяет классификацию приборов, изготовляемых по единой технологии. Например, диод 2Д204В – кремниевый выпрямительный диод с постоянным и средним значением тока 0,3…10 А, номер разработки 04, группа В.

Рис.6.29. Обозначения полупроводниковых диодов

44.Классификация полупроводниковых диодов.

Определение и условное графическое обозначение Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с одним выпрям-ляющим электрическим переходом и двумя выводами, в котором использу-ется то или иное свойство выпрямляющего перехода.

В качестве выпрямляющего электрического перехода используется элек-тронно-дырочный переход (p—n-переход), разделяющий p— и n-области кри-сталла полупроводника (также в качестве выпрямляющего электрического перехода может использоваться выпрямляющий переход металл-полу-проводник). К p— и n-областям кристалла привариваются или припаиваются металлические выводы (называются анодом и катодом соответственно), и вся система заключается в металлический, металлокерамический, стеклян-ный или пластмассовый корпус.

В условном графическом обозначении (рисунок 2) полупроводникового диода треугольник является анодом, черточка – катодом. Прямой ток про-ходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно ка-тода. Следовательно, треугольник можно рассматривать как острие стрелки, показывающей условное направление прямого тока. Именно в этом направ-лении при прямом токе движутся дырки, электроны же движутся в проти-воположном направлении.

Классификация диодов

Современные полупроводниковые диоды классифицируют по назначе-нию, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конст-руктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому ма-териалу (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация диодов Признак классификации	Наименование диода
Площадь перехода	Точечный Плоскостной
Полупроводниковый материал	Германиевый Кремниевый Арсенид галлия
Назначение	Выпрямительный Универсальный Импульсный Сверхвысокочастотный (СВЧ диод) Стабилитрон (стабистор) Варикап Обращенный
Принцип действия	Лавинно-пролетный Туннельный Диод Ганна Диод Шотки Излучающий Фотодиод Оптопара (оптрон)

Выпрямительные диоды классифицируют по мощности и частоте. По мощ-ности различают диоды малой мощности (I_{пр. max} ≤ 0,3 А), средней мощности (0,3 А ≤ I_{пр. max} ≤ 10 А), большой мощности (I_{пр. max} > 10 А). По частоте: низко-частотные (f_max ³ Гц) и высокочастотные (f_max > 10³ Гц).

Универсальными называют высокочастотные диоды, применяемые для выпрямления, модуляции, детектирования и других нелинейных преобразо-ваний электрических сигналов, частота которых не превышает 1000 МГц.

Импульсными называют полупроводниковые диоды, используемые в ка-честве ключевых элементов в схемах при воздействии импульсов малой длительности. На схемах универсальные и импульсные диоды изображают-ся так же, как и выпрямительные диоды.

ки, в которых переход выполнен на основе контакта металл–полупроводник. У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов, их быстродействие зависит только от скорости процесса перезаряда барьерной емкости. Вольт-амперная характеристика диодов Шотки напоминает характери-стику диодов на основе p—n-переходов, отличие состоит в то, что прямая ветвь представляет собой идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи достаточно малы (доли – десятки нА). Диоды Шотки применяют также в вы-прямителях больших токов и в логарифмирующих устройствах. Условное обо-значение диода Шотки приведено на рисунке 7, ж.

Сверхвысокочастотными (СВЧ) называются полупроводниковые дио-ды, используемые для преобразования и обработки (детектирования, уси-ления, умножения, генерирования и управления уровнем мощности) сверхвысокочастотного сигнала (до сотен гигагерц). СВЧ диоды в зависи-мости от исполняемой функции подразделяют на смесительные, детек-торные, параметрические, умножительные, регулирующие, генераторные (диоды Ганна и лавинно-пролетные диоды). В схемах они изображаются так же, как и выпрямительные диоды.

Полупроводниковыми стабилитронами (рисунок 7, б) называются дио-ды, предназначенные для стабилизации напряжения. Для стабилизации вы-сокого напряжения (U > 3 В) используется обратная ветвь вольт-амперной характеристики. Для стабилизации небольших значений напряжения (U ≤ ≤1 В) используют прямую ветвь, а применяемые в этом случае диоды назы-вают стабисторами. В схемах двуполярной стабилизации напряжения при-меняется симметричный стабилитрон (рисунок 7, в).

Варикапами (рисунок 7, г) называются полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость емкости p—n-перехода от обратного на-пряжения. Варикапы подразделяются на подстрочные и умножительные (или варакторы). Основной характеристикой варикапа служит вольт-фарадная характеристика (рисунок 8) – зависимость емкости варикапа от значения приложенного обратного напряжения.

К туннельным относят диоды, у кото-рых за счет туннельного эффекта на пря-мой ветви ВАХ (рисунок 9, область 1) существует область с отрицательным дифференциальным сопротивлением (об-ласть 2). В области 3 ВАХ прибор полно-стью выходит из пробоя и ведет себя как обычный диод. Условное графическое обозначение представлено на рисунке 7, д. По своему назначению туннельные диоды подразделяют на усилительные, генера-торные, переключающие

Обращенными (рисунок 7, е) назы-вают полупроводниковые диоды, в которых вследствие туннельного эф-фекта проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом. ВАХ обращенного диода представлена на рисунке 10.

Излучающие диоды (рисунок 7, з) – полупроводниковые диоды, излучающие из p—n-перехода кванты энергии. По ха-рактеристике излучения делятся на две группы: с излучением в видимой области спектра – светодиоды; диоды с излуче-нием в инфракрасной области спектра, получившие название ИК-диоды.

Фотодиоды (рисунок 7, и) – полу-проводниковые диоды, принцип дейст-вия которых основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием кван-тов света свободных носителей заряда.

Фотодиоды (рисунок 7, и) – полу-проводниковые диоды, принцип дейст-вия которых основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием кван-тов света свободных носителей заряда.

[Править] Классификация диодов [править] Типы диодов по назначению

• Выпрямительныедиоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

• Импульсныедиоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.

• Детекторныедиоды предназначены для детектирования сигнала

• Смесительныедиоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

• Переключательныедиоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

• Параметрические

• Ограничительныедиоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.^[2]

• Умножительные

• Настроечные

• Генераторные

[Править] Типы диодов по размеру перехода

• Плоскостные

• Точечные

[Править] Типы диодов по конструкции

• Диоды Шоттки

• СВЧ-диоды

• Стабилитроны

• Стабисторы

• Варикапы

• Светодиоды

• Фотодиоды

• Pin диод

• Лавинный диод

• Лавинно-пролётный диод

• Диод Ганна

• Туннельные диоды

• Обращённые диоды

[Править] Другие типы

Лекция 6 Биполярные транзисторы. Обозначения.

Цель обучающая:

1. Усвоение обучающимися знаний по теме урока.

Цель развивающая:

1. Развитие аналитического, синтезирующего и абстрактного мышления, умений применять знания на практике.

2. Развитие умений учебного труда, инициативы, уверенности в своих силах.

3. Развитие умений действовать самостоятельно.

Цель воспитательная

1. Стремиться воспитать чувство аккуратности.

2. Способствовать воспитанию чувства гордости за избранную профессию.

3. Умению управлять эмоциями, бережного отношения друг к другу.

Тип урока: Урок изучения нового материала и первичного закрепления

Средства обучения: Вербальные: голос, речь, учебная литература, проектор.

Ход урока

1. Организационный момент:

   1. Проверка состояния аудитории, внешнего вида студентов.

   2. Наличие бейджей, учебных принадлежностей: ручки, тетради.

   3. Присутствие студентов на занятии.

2. Опрос или тестирование.

3. Выдача нового материала:

   1. Биполярный транзистор (определение).

   2. Устройство транзистора

   3. Количественное своеобразие структуры транзистора.

4. Закрепление.

5. Домашнее задание.

6. Итог урока (Рефлексия). Проверка выполнения работы. Выставление оценок.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, с двумя p—n переходами, имеющий три вывода.

Устройство транзистора

Биполярный транзистор в своей основе содержит три слоя полупроводника (p—n—p или n—p—n) и соответственно 2 p—n перехода. Средний слой и соответствующий вывод называют базой, один из крайних слоев называется коллектором, а другой крайний слой – эммитером.

Транзистор называют биполярным, так как в процессе протекания электрического тока участвуют носители электричества двух знаков – электроны и дырки.

Транзисторы типа n—p—n получили наибольшее распространение по сравнению с p—n—p, так как обычно имеют лучшие параметры.

Своеобразие транзистора определяется особенностями его конструкции. Основными элементами транзистора являются два соединенных p—n перехода. Формальное представление структуры транзистора, приведено на рисунке.

Классификация полупроводниковых диодов

Классификация полупроводниковых диодов.

Первый элемент обозначает полупроводниковый материал из

которого изготовлен прибор:

Г или 1 — германий

К или 2 — кремний

А или 3 — галлий (например, для арсенид галлия)

И или 4 — индий (например, для фосфид индия)

Второй элемент — определяет подкласс :

Д — диоды выпрямительные и импульсные

Ц — выпрямительные столбы и блоки

В — варикапы

И — туннельные диоды

А — сверхвысокочастотные диоды

С — стабилитроны

Г — генераторы шума

Д — излучающие оптоэлектронные приборы

О — оптроны

Н — диодные тиристоры

У — триодные тиристоры.

Третий элемент — основные функциональные возможности прибора.

Четвёртый элемент – число, обозначающее порядковый номер разработки

технологического типа.

Для обозначения стабилитронов до 1981 года в качестве третьего и четвёртого

элементов присваивались числа:

малой мощности (Р ≤ 0,3 Вт):

от 101 до 199 — с напряжением стабилизации 0,1 … 9,9 В;

от 210 до 299 — с напряжением стабилизации 10 … 99 В;

от 301 до 399 —с напряжением стабилизации 100 … 199 В;

средней мощности (0,3 Вт < Р ≤ 5 Вт):

от 401 до 499 — с напряжением стабилизации 0,1 … 9,9 В;

от 510 до 599 — с напряжением стабилизации 10 … 99 В;

от 601 до 699 — с напряжением стабилизации 100 … 199 В;

большой мощности (Р > 5 Вт):

от 701 до 799 — с напряжением стабилизации 0,1 … 9,9 В;

от 810 до 899 — с напряжением стабилизации 10 … 99 В;

от 901 до 999 — с напряжением стабилизации 100 … 199 В.

Пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по

параметрам) приборов, изготовленных по единой технологии..

Диоды (подкласс Д):

1 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого

тока менее 0,3 А

2 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого

тока 0,3-10 А

4 — импульсные диоды с временем восстановления обратного сопротивления

более 500 нс

5 — импульсные диоды с временем восстановления 150-500 нс

6 — импульсные диоды с временем восстановления 30-150 нс

7 — импульсные диоды с временем восстановления 5-30 нс

8 — импульсные диоды с временем восстановления 1-5 нс

9 — импульсные диоды с эффективным временем жизни неосновных

носителей заряда менее 1 нс.

Выпрямительные столбы и блоки (подкласс Ц):

1 — столбы с постоянным или средним значением прямого тока менее 0,3 А

2 — столбы с постоянным или средним значением прямого тока 0,3-10 А

3 — блоки с постоянным или средним значением прямого тока менее 0,3 А

4 — блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3-10 А

Варикапы (подкласс В):

1 —подстроечные варикапы

2 — умножительные варикапы

Туннельные диоды (подкласс И):

1 — усилительные туннельные диоды

2 — генераторные туннельные диоды

3 — переключательные туннельные диоды

4 — обращённые диоды

Сверхвысокочастотные диоды (подкласс А):

1 — смесительные диоды

2 — детекторные диоды

3 — усилительные диоды

4 — параметрические диоды

5 — переключательные и ограничительные диоды

6 — умножительные и настроечные диоды

7 — генераторные диоды

8 — импульсные диоды

Стабилитроны (подкласс С):

1 — стабилитроны мощностью менее 0,3 Вт с номинальным напряжением

стабилизации менее 10 В

2 — стабилитроны мощностью менее 0,3 Вт с номинальным напряжением

стабилизации 10 … 100 В

3 — стабилитроны мощностью менее 0,3 Вт с номинальным напряжением

стабилизации более 100 В

4 — стабилитроны мощностью 0,3-5 Вт с номинальным напряжением

стабилизации менее 10 В

5 — стабилитроны мощностью 0,3-5 Вт с номинальным напряжением

стабилизации 10…100 В

6 — стабилитроны мощностью 0,2-5 Вт с номинальным напряжением

стабилизации более 100 В

7 — стабилитроны мощностью 5-10 Вт с номинальным напряжением

стабилизации менее 10 В

8 — стабилитроны мощностью 5 -10 Вт с номинальным напряжением

стабилизации 10… 100 В

9 — стабилитроны мощностью 5 … 10 Вт с номинальным напряжением

стабилизации более 100 B.

Генераторы шума (подкласс Г):

1 — низкочастотные генераторы шума;

2 — высокочастотные генераторы шума.

Излучающие оптоэлектронные приборы (подкласс Л):

Источники инфракрасного излучения:

1 — излучающие диоды;

2 — излучающие модули.

Приборы визуального представления информации:

3 — светоизлучающие диоды;

4 — знаковые индикаторы;

5 — знаковые табло;

6 — шкалы;

7 — экраны.

Оптроны (подкласс О):

Р — резисторные оптроноы;

Д — диодные оптроны;

У — тиристорные оптроны;

Т — транзисторные оптроны.

Диодные тиристоры (подкласс Н):

1 — тиристоры с максимально допустимым значением прямого тока менее 0,3 А;

2 — для тиристоров с максимально допустимым значением прямого тока более 0,3-10 А.

Триодные тиристоры (подкласс У):

Незапираемые тиристоры:

1 —тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии не более 0,3 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии не более 15 А

2 — тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии 0,3-10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии 15-100 А

7 —тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии более 10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии более 100 А

Запираемые тиристоры:

3 —тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии не более 0,3 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии не более 15 А

4 —тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии 0,3-10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии 15-100 А

8 —тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии более 10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии более 100 А

Симметричные тиристоры:

5 — тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии не более 0,3 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии не более 15 А;

6 — тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии 0,3 … 10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии 15 … 100 А;

9 — тиристоры с максимально допустимым значением среднего тока в

открытом состоянии более 10 А или максимально допустимым значением

импульсного тока в открытом состоянии более 100 А.

Классификация светодиодов

У каждой компании, производящей и использующей светоизлучающие элементы, разрабатывается и применяется собственная классификация светодиодов. Это происходит потому, что общая классификация светодиодов пока что окончательно не сложилась, т. к. постоянно появляются их новые виды. Примеры компаний, изготавливающих эти устройства – CREE, Arlight и др.

Светодиоды классификация и параметры

Всякая классификация ведется путем распределения объектов на группы по какому-то определенному признаку. Классификация и параметры светодиодов могут вестись по таким признакам:

• по виду корпуса;
• по числу кристаллов в одном корпусе;
• по цвету свечения – постоянного или изменяемого;
• по мощности или по яркости излучаемого светового потока;
• по возможности управления яркостью свечения;
• по рабочему напряжению.

Классификация по виду корпуса

Первыми были светодиоды в корпусе форм-фактора DIP. Это аббревиатура от Dual In-line Package или двухрядное размещение в линию. Конструкция имеет вид прозрачного бесцветного или цветного цилиндра со вторичной линзой на верхнем торце и несколькими проволочными выводами на нижнем. Использовались вначале для индикации режимов работы устройств. Сейчас применяется для светодиодных рекламных табло, бегущих строк и др.

Пример светодиода – модель ARL-10080UBC4-80.

Позднее появились корпусные диоды типа SMD. Они имеют вид квадрата или прямоугольника. Свет идет через прозрачную верхнюю грань корпуса. Эти устройства предназначены для поверхностного монтажа на печатных платах. Выводы расположены на боковой поверхности. Наибольшее применение нашли в светодиодных лентах, линейках, лампах, светильниках. Например, SMD 2835. Цифры означают размеры корпуса в десятых долях миллиметра – 2,8 на 3,5 мм. Примером может быть прибор модели ARL-2835DW-P80 Day White (D1W).

Разновидность корпусного светодиода – СИД типа «Пиранья». Представляют собой прямоугольный прозрачный корпус с торцовыми выводами для монтажа в отверстия печатной платы. В корпусе на верхних торцах выводов смонтированы от одного до четырёх светоизлучающих кристаллов малой мощности.

Классификация по цвету свечения

По цвету свечения устройства делятся на монохромные, т. е. одноцветные – синие, красные, зеленые и т. д., и полихромные или многоцветные. Второй вид имеет международное обозначение RGB, составленное из первых букв слов Red или красный, Green он же зеленый и Blue, т. е. синий. Этот СИД или светоизлучающий диод состоит из трёх кристаллов, размещенных на общей подложке и работающих независимо от соседнего. Световой поток складывается в элементе вторичной оптике – линзе или в пространстве по оси излучения. Яркостью свечения каждого светодиода управляет специальный контроллер. Если используется обычный цифровой многоразрядный код, то число цветовых оттенков может быть более 16 млн.

Приобретайте на нашем сайте светодиоды разных конструкций и цветовых характеристик. В этом окажут помощь наши консультанты. Отдельного внимания заслуживают герметичные светодиодные модули, которые можно использовать на улице.