Полупроводниковые диоды и транзисторы. Тиристоры. Полупроводниковые резисторы

Полупроводниковый диод – двухполюсный прибор, имеющий один p–n-переход. По функциональному назначению диоды делят на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. В специальных типах полупроводниковых диодов используют различные свойства p–n-перехода: явление пробоя, барьерную емкость перехода и т. д.

Упрощенная структура диода показана на рис. 10.7, а, а его условное графическое изображение – на рис. 10.7, б. Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом (А), а электрод, подключенный к n-области – катодом (К). Эти названия заимствованы у вакуумных диодов. Если анод положителен по отношению к катоду, то на диод подано прямое смещение; ток диода при этом называют прямым. При обратном смещении катод более положителен, чем анод. Обратный ток при этом ограничен малым током насыщения.

Как правило, полупроводниковые диоды выполняют на основе несимметричных p–n-переходов. В этом случае в одной из областей концентрация примеси, определяющей вид проводимости, значительно больше, чем в другой области. Область с высокой концентрацией примеси называют эмиттером. Функции эмиттера может выполнять как катод, так и анод. Область с низкой концентрацией примесей называют базой. База имеет значительно большее объемное сопротивление, чем эмиттер.

Идеальная ВАХ диода представлена на графике (10.8). Величина обратного тока I0 зависит от типа полупроводника и размеров диода. Для маломощных приборов ток I0 имеет порядок 10^-15 А. Обратный ток кремниевых диодов на 1–2 порядка меньше, чем германиевых. Кроме того, обратный ток диода зависит от температуры. У кремниевых диодов он удваивается при увеличении температуры приблизительно на 7 °С. На практике считают, что обратный ток кремниевых диодов увеличивается в 2,5 раза при увеличении температуры на каждые 10 °С.

Рис 10.8

Прямая ветвь ВАХ диода отличается от идеальной из-за рекомбинации электронов и дырок в p–n-переходе, падения напряжения на базе. Уравнение ВАХ p–n-перехода с учетом падения напряжения на базе имеет вид