Оптические свойства р-п-перехода. Использование в полупроводниковых приборах.

Полупроводниковые диоды. Классификация. Выпрямительный полупроводниковый диод, стабилитрон, светодиод, фотодиод, диод Шоттки. Принципы работы, характеристики, параметры, области применения диодов.

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним электрическим р-n-переходом и двумя выводами. Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом. В зависимости от технологических процессов, использованных при их изготовлении, различают точечные диоды, сплавные и микросплавные, с диффузионной базой, эпитаксиальные и др.

Большинство полупроводниковых диодов выполняют на основе несимметричных р-n-переходов. Низкоомную область диодов называют эмиттером, а высокоомную – базой. Для создания переходов с вентильными свойствами используют р-n-, р-i, n-i-переходы, а также переходы металл – полупроводник.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Их применяют в цепях управления и коммутации, для развязок в электрических цепях, ограничения выбросов напряжений в цепях с индуктивными элементами.

Основные параметры выпрямительных диодов:

-Максимально допустимое обратное напряжение диода(Uобр.макс)

-средний выпрямленный ток(Iвп.ср.)

-импульсный прямой ток диода(Iвп.и)

-средний обратный ток диода

-среднее прямое напряжение диода(U)

-средняя рассеиваемая мощность диода(Р)

-дифференциальное сопротивление диода(r)

Стабилитрон- полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации изображения. Используют также в качестве ограничителей постоянного или импульсного напряжения, элементов межкаскадной связи, источников эталонного напряжения и д.р.

Основные параметры стабилитронов:

-напряжение стабилизации

-максимальный ток стабилизации

-дифференциальное сопротивление(r)

-Температурный коэффициент напряжения стабилизации(а)

Диод Шоттки - полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении.

Светодиод- полупроводниковый диод с одним p-n переходом, способный излучать видимый свет за счет инжекционной электролюминесценции в диапазоне прямого напряжения(1.2-2 В)

Фотодиод- полупроводниковый диод с одним p-n переходом с внутренним фотоэффектом

Принцип работы:

При воздействии квантов излучения в базе происходит генерация свободных носителей, которые устремляются к границе p-n-перехода. Ширина базы (n-область) делается такой, чтобы дырки не успевали рекомбинировать до перехода в p-область. Ток фотодиода определяется током неосновных носителей — дрейфовым током. Быстродействие фотодиода определяется скоростью разделения носителей полем p-n-перехода и ёмкостью p-n-перехода C_p-n

Фотодиод может работать в двух режимах:

· фотогальванический — без внешнего напряжения

· фотодиодный — с внешним обратным напряжением

Стабилитрон – полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения.

Варикап – нелинейный управляемый конденсатор. В полупроводниковых диодах зависимость барьерной емкости от напряжения нелинейна , поэтому любой полупроводниковый прибор с р-n-переходом, в принципе, может быть использован как конденсатор с емкостью, управляемой напряжением.

В туннельных диодах носители заряда проходят сквозь потенциальный барьер за счет туннельного эффекта.