Специальные типы диодов

Специальные типы диодов

Цветные светодиоды

Светодиод ультрафиолетового спектра излучения (увеличен).

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

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

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

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

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

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

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

· Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.

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

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

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

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

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

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

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

· Смесительный диод — предназначен для перемножения двух высокочастотных сигналов.

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

Уравнение Шокли для диода

Уравнение Шокли для идеального диода (названо в честь соизобретателя транзистора Уильяма Шокли) представляет собой вольт-амперную характеристику идеального диода для прямого и обратного тока. Уравнение Шокли для идеального диода:

где

I — ток проходящий через диод,

I_S — ток насыщения диода,

V_D — напряжение на диоде,

V_T — термическое напряжение диода,

n — коэффициент идеальности, известный также как коэффициент эмиссии.

Коэффициент идеальности n обычно лежит в пределах от 1 до 2 (хотя в некоторых случаях может быть выше), в зависимости от процесса изготовления и полупроводникового материала. Во многих случаях предполагается, что n примерно равно 1 (таким образом, коэффициент n в формуле опускается). Фактор идеальности не является частью уравнения диода Шокли и был добавлен для учёта несовершенства реальных переходов. Поэтому в предположении n = 1 уравнение сводится к уравнению Шокли для идеального диода.

Термическое напряжение V_T приблизительно составляет 25,85 мВ при 300 K (температура, близкая к «комнатной температуре», обычно используемой в программах моделирования). Для конкретной температуры его можно найти по формуле:

где k — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура p-n-перехода, и q — элементарный заряд электрона.

Ток насыщения, I_S, не является постоянным для каждого диода, но зависит от температуры значительно больше V_T. НапряжениеV_D обычно уменьшается при увеличении T.

Уравнение Шокли для идеального диода( или закон диода) получено с допущением, что единственными процессами, вызывающими ток в диоде, является дрейф (под действием электрического тока), диффузия и термическая рекомбинация. Оно также полагает, что ток в p-n-области, вызванный термической рекомбинацией, незначителен.

Применение диодов

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒