Полупроводниковые диоды — это не просто компоненты, которые мы видим на схемах; они являются сердцем множества технологий, которые мы используем каждый день. От выпрямления переменного тока до защиты цепей от перенапряжений, эти устройства находят применение в самых разных областях.
Давайте подробнее рассмотрим, как работают полупроводниковые диоды и что это вообще такое.
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с двумя выводами (приставка «ди-» означает два) и одним р-п-переходом. По функциональному назначению, принципу образования р-п-перехода и использованию тех или иных его свойств диоды делятся на выпрямительные, стабилитроны, импульсные, диоды Шоттки, фотодиоды, светодиоды и т.п. Один из вариантов конструкции и условное обозначение диода приведены на рисунке ниже.
Так же у диодов есть вольт-амперная характеристика:
Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода, т.е. зависимость протекающего через диод тока от приложенного к нему напряжения, определяется вольт-амперной характеристикой р-п-перехода. При подаче к диоду прямого напряжения диод открыт и пропускает прямой ток, при этом падение напряжения на диоде составляет десятые доли вольт. При подаче обратного напряжения диод заперт, и если оно не достигает значения Uобрmах, то через диод протекает пренебрежительно малый обратный ток. При подаче обратного напряжения, превышающего значение Uобрmах, наступает пробой р-п-перехода, при котором обратный ток резко возрастает.
Различают два вида пробоя: электрический (обратимый) и тепловой (необратимый, выводящий полупроводниковый диод из строя). Под воздействием сильного электрического поля электроны освобождаются от ковалентных связей и получают энергию, достаточную для преодоления высокого потенциального барьера. Двигаясь с большой скоростью в р-п-переходе, электроны сталкиваются с нейтральными атомами и ионизируют их, в результате чего появляются новые свободные электроны и дырки. Этот лавинообразный процесс приводит к резкому увеличению обратного тока, т.е. к электрическому пробою р-п-перехода. Если обратный ток ограничивать, то после снятия высокого обратного напряжения р-п-переход восстанавливается. Если же обратный ток не ограничивать, то электрический пробой перейдет в тепловой, при котором за счет разогрева р-п-перехода происходит энергичная генерация пар «свободный электрон-дырка», приводящая к резкому увеличению обратного тока. Увеличение тока приводит к еще большему разогреву р-п-перехода и, значит, к дальнейшей генерации носителей. Процесс нарастает лавинообразно и приводит к выводу диода из строя.
Пример Вольт-амперной характеристики:
На этом пока что всё, в следующих статьях мы рассмотрим другие диоды, их свойства, назначение и т. д.