Полупроводниковые диоды. Классификация и обозначение полупроводниковых диодов. Характеристики и параметры выпрямительных диодов. Динамический режим работы диодов.

Полупроводнико́вый дио́д — полупроводниковый прибор, в широком смысле — электронный прибор, изготовленный из полупроводникового материала, имеющий два электрических вывода (электрода). В более узком смысле — полупроводниковый прибор, во внутренней структуре которого сформирован один p-n-переходов.

В отличие от других типов диодов, например, вакуумных, принцип действия полупроводниковых диодов основывается на различных физических явлениях переноса зарядов в твердотельном полупроводнике и взаимодействии их с электромагнитным полем в полупроводнике.

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

- выпрямительные, применяются в цепях управления, коммутации, в ограничительных и развязывающих цепях, в источниках питания для преобразования (выпрямления) переменного напряжения в постоянное, в схемах умножения напряжения и преобразователях постоянного напряжения, где не предъявляются высокие требования к частотным и временным параметрам сигналов.

- универсальные - высокочастотные диоды, применяемые для выпрямления, модуляции, детектирования и других нелинейных преобразований электрических сигналов, частота которых не превышает 1 ГГц

- импульсные - это диоды, имеющие малые длительности переходных процессов и предназначенные для работы в качестве ключевых элементов при воздействии импульсов малой длительности или при больших значениях импульсного тока. Такие диоды могут быть использованы в триггерных и генераторных схемах, ограничителях, коммутаторах и других импульсных устройствах

- сверхвысокочастотные - диоды, используемые для преобразования, детектирования, усиления, умножения, генерирования и управления уровнем мощности сигналов сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн (f > 1 ГГц).

- стабилитроны - диод, напряжение на обратной ветви ВАХ которого в области электрического пробоя слабо зависит от значения проходящего тока

- варикапы - это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость барьерной емкости p-n-перехода от обратного напряжения. Удобны тем, что, подавая на них постоянное напряжение смещения, можно дистанционно и практически безынерционно менять их емкость. Варикапы применяют для перестройки частоты колебательных контуров и фильтров, усиления и генерации СВЧ сигналов или автоподстройки частоты.

Зависимость емкости варикапа от обратного напряжения

- туннельные - это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательной дифференциальной проводимости.

- обращенные – это диоды, в которых вследствие туннельного эффекта проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом, а пиковый ток и ток впадины приблизительно равны.

- фотодиоды - это фоточувствительный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, обратный ток которого зависит от освещенности.

- светоизлучающие диоды - это излучающий полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.

- генераторы шума - это диод, который в определенном режиме работы может использоваться как источник шумов в определенном диапазоне частот.

- магнитодиоды - полупроводниковый прибор с p-n переходом и невыпрямляющими контактами, между которыми находится область высокоомного полупроводника. Действие прибора основано на магнитодиодном эффекте.

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

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