Выпрямительные диоды малой, средней и большой и мощности, справочник

Универсальные и импульсные диоды: Диоды с барьером Шоттки

Диоды с барьером Шоттки (их также называют диоды Шоттки, а в специальной литературе и технической документации встречается аббревиатура ДБШ) — это полупроводниковые приборы, построенные на основе структуры металл-полупроводник. Такой электрический переход обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-n-перехода). К ним относятся:

пониженное падение напряжения при прямом включении,
высокий ток утечки,
очень маленький заряд обратного восстановления.

Последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным \(p\)-\(n\)-переходом у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей, т.е. они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной емкостью.

Импульсные (высокочастотные) свойства диодов Шоттки определяются их граничной рабочей частотой: \(f_р = \cfrac{1}{2 \pi r_с C_б}\), где \(r_с\) — сопротивление перехода, \(C_б\) — барьерная емкость. В диодах Шоттки предельная частота значительно выше, чем у диодов на \(p\)-\(n\)-переходах. Это достигается как за счет технологии изготовления диодов, так и выбором оптимальной конструкции.

Диоды Шоттки изготавливаются обычно на основе кремния (Si) или арсенида галлия (GaAs), реже — на основе германия (Ge), а для приборов субмиллиметрового диапазона длинн волн находят применение такие материалы как фосфид индия (InP) и арсенид галлия-индия (InGaAs). Выбор металла для контакта с полупроводником определяет многие параметры диода. В первую очередь важна величина контактной разности потенциалов, образующейся на границе металл-полупроводник. При использовании диода Шоттки в качестве детектора она определяет его чувствительность, а при использовании в смесителях — необходимую мощность гетеродина. Поэтому чаще всего используются металлы Ag, Au, Pt, Pd, W, которые наносятся на полупроводник и дают величину потенциального барьера 0,2…0,9 эВ.

Диоды Шоттки используются для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах, умножителях частоты и других быстродействующих импульсных цепях. Например, включение диода Шоттки между базой и коллектором биполярного транзистора, работающего в ключевом режиме, позволяет предотвратить накопление избыточных носителей заряда в базовой области транзистора, тем самым сократив время срабатывания ключа.

Часто переходы Шоттки вводят непосредственно в полупроводниковые структуры разных электронных приборов (биполярных и полевых транзисторов, тиристоров и т.д.) для улучшения их импульсных характеристик. Упомянутое выше, включение диода Шоттки между базой и коллектором биполярного транзистора можно реализовать на интегральном уровне, раширив контакт базы на коллекторную область — так называемый транзистор Шоттки, который широко используется в цифровых микросхемах и является основой логики ТТЛШ. Аналогичным образом в полевых транзисторах с управляющим переходом замена обычного p-n-перехода на переход Шоттки позволяет существенно улучшить импульсные и частотные характеристики (см. Полевые транзисторы Шоттки).

Прямая ветвь ВАХ у диодов Шоттки подчиняется экспоненциальному закону в широком диапазоне токов, что позволяет их использовать как прецизионные логарифмирующие элементы (см. Схемы логарифмирования сигналов).

Важной особенностью диодов Шоттки является меньшее прямое падение напряжения (примерно на 0,2 В) по сравнению с обычными диодами, что делает их очень удобными (более эффективными) для использования не только в импульсной, но и в силовой электронике. В связи с этим широкое распространение получили также выпрямительные диоды с барьером Шоттки

В различной литературе часто можно встретить специальное обозначение для диодов Шоттки (рис. 2.4‑1), которое обычно применяется только тогда, когда необходимо сделать особенный акцент на том, что используемые в схеме диоды — это диоды Шоттки.

Рис. 2.4-1. Обозначение диода Шоттки

Следующая >

Диод Шоттки — принцип работы, назначение :: SYL.ru

Диод Шоттки — это полупроводниковый прибор (диод) реализованный за счет контакта металл-полупроводник. Свое имя получил в честь немецкого физика Вальтера Шоттки.

Особенности диодов Шоттки

В 1938 г. ученым была создана основа теории этих полупроводниковых приборов. Вместо p-n перехода в таких диодах в качестве барьера применен металл-полупроводник. Область полупроводникового материала объединена основными носителями. В месте контакта начинает формироваться область заряда ионизованных акцепторов. В результате в районе перехода возникает потенциальный барьер, который получил название барьера Шоттки. Изменение его уровня приводит к изменению значения тока, протекающему сквозь диод Шоттки. Главной особенностью таких полупроводниковых приборов считается низкий уровень понижения прямого напряжения после p-n перехода, а также отсутствие уровня заряда обратного восстановления.

Диоды Шоттки работают в диапазоне температур от минус 650 до плюс 1600 по Цельсию, значение допустимого обратного напряжения выпускаемых в промышленности диодов ограничено 250 В. Однако широкое применение эти приборы получили в промышленной электронике в низковольтных цепях, обратное напряжение которых ограничено пределом до десятков вольт. Диод Шоттки позволяет получать необходимое значение потенциального барьера путем подбора нужного металла. Достаточно низкий уровень высокочастотного шума позволяет использовать такие диоды в импульсных блоках питания, в цифровой аппаратуре, в качестве приемников излучения, модуляторов света, в трансформаторных блоках аналоговой аппаратуры. Они нашли широкое применение при конструировании солнечных батарей. Принцип барьера Шоттки используют при проектировании и изготовлении быстродействующих СВЧ-диодов. Диод Шоттки конструктивно исполнен в стеклянном, пластмассовом и металлическом корпусах. Также эти приборы выпускаются в SMD-корпусах.

Достоинства и недостатки

Их достоинством, в отличие от кремниевых диодов, является довольно низкое падение напряжения (до 0,2-0,4 вольт). Такое малое значение падения характерно исключительно для диодов Шоттки. Барьер Шоттки тоже имеет меньшее значение электрической емкости перехода, это позволяет заметно повышать рабочую частоту прибора. Также эти устройства характеризуются пониженным значением уровня помех. Диод Шоттки имеет и ряд недостатков. Главным является высокая чувствительность к кратковременным скачкам обратного тока и напряжения, в результате чего происходит короткое замыкание, а диод перегорает. Также диоды такого типа характеризуются увеличением значения обратного тока при повышении температуры кристалла.

По мощности эти полупроводниковые приборы можно разбить на три группы: маломощные (проходной ток их не превышает 3-5 ампер), средней мощности (до 10 ампер) и мощные (ток достигает 60 ампер). Мощные диоды Шоттки используются для работы в приборах, служащих для выпрямления переменного тока. Они обеспечивают прохождение прямого тока, достигающего десятков ампер. При этом падение напряжения на диоде составляет всего 0,5-1 В. Допустимое же значение обратного напряжения в диодах Шоттки — 200-500 В.

Технические характеристики

Предельные эксплуатационные данные, это первое на что надо обращать внимание при проектировании новой схемы или поиске замены. Это относится не только к транзисторам, но и к диодам

Превышение этих характеристик может привести к поломке устройства.

максимально допустимое обратное напряжение – 200 В;
предельно возможный постоянный прямой ток, измеренный при температуре от -60ОС до +85 ОС – 10 А;
максимальный прямой ток, измеренный при температуре +125 ОС – 3 А (в диапазоне температур от +85 ОС до +125 ОС снижение ток происходит линейно);
наибольший допустимый импульсный прямой ток, действующий не более 10 мс – 100 А;
предельный кратковременный обратный ток, проходящий через диод на протяжении не больше 20 мкс, при температуре окружающей среды не от -60ОС до +85 ОС – 10 А;
максимальна частота, на которой прибор может работать без снижения электрических режимов – 100 кГц;
наибольшая допустимая температура перехода — +140 ОС;
диапазон температур окружающей среды, при которой диод может нормально работать – от -60ОС до +85 ОС;

Кроме предельных эксплуатационных данных следует также знать и их электрические характеристики. Для каждого значения относящегося к данным параметрам производители указывают также условия, в которых проводилось тестирование.

постоянно действующее прямое напряжение (при I_пр=10 А):
- для нормальной температуры окружающей среды +25ОС не более 1 В, типовое значение 0,85 В;
- при пониженной температуре -60ОС – 1,5 В;
- при высокой температуре +125ОС – 1 В;
Постоянный обратный ток при обратном напряжении равном максимальному:
- при температуре воздуха +25ОС не может быть больше 0,2 мА, типовое значение 5 мкА;
- для высокой температуры +125ОС – 10 мА;
время обратного восстановления (при U_{ОБР И} = 20 В, I_{ПР И} = 1 А I_{ОБР И} = 0,1 А).

Обратный ток утечки

Но раз уж диоды Шоттки такие крутые, то почему бы их не использовать везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?

Если мы подключим диод в обратном направлении, то он будет блокировать прохождение электрического тока. Это верно, но не совсем. Очень маленький ток все равно будет проходить через диод

В некоторых случаях это не принимают во внимание. Этот маленький ток называется обратным током утечки

На английский манер это звучит как reverse leakage current.

Он очень мал, но имеет место быть.

Проведем простой опыт. Возьмем лабораторный блок питания, выставим на нем 19 В и подадим это напряжение на диод в обратном направлении

Замеряем ток утечки

обратный ток утечки диода

Как вы видите, его значение составляет 0,1 мкА.

Давайте теперь повторим этот же самый опыт с диодом Шоттки

обратный ток утечки диода Шоттки

Ого, уже почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки и ими можно пренебречь. Но есть схемы, где все-таки недопустим такой незначительный ток. Например, в схемах пикового детектора

схема пик детектора

В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительны.

Но есть также еще один камень преткновения. С увеличением температуры обратный ток утечки возрастает в разы!

зависимость обратного тока утечки от температуры корпуса диода Шоттки

Поэтому, вы не можете использовать Шоттки везде в схемах.

Но и это еще не все. Обратное напряжение для диодов Шоттки в разы меньше, чем для простых выпрямительных диодов. Это можно также увидеть из даташита. Если для диода 1N4007 обратное напряжение составляет 1000 В

То для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет составлять всего-то 20 В

Поэтому, если это напряжение превысит значение, которое описано в даташите, мы в итоге получим:

Конструкция

Отличается диод Шоттки от обыкновенных диодов своей конструкцией, в которой используется металл-полупроводник, а не p-n переход. Понятно, что свойства здесь разные, а значит, и характеристики тоже должны отличаться.

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

Имеет большое значение тока утечки;
Невысокое падение напряжения на переходе при прямом включении;
Восстанавливает заряд очень быстро, так как имеет низкое его значение.

Диод Шоттки изготавливается из таких материалов, как арсенид галлия, кремний; намного реже, но также может использоваться – германий. Выбор материала зависит от свойств, которые нужно получить, однако в любом случае максимальное обратное напряжение, на которое могут изготавливаться данные полупроводники, не выше 1200 вольт – это самые высоковольтные выпрямители. На практике же намного чаще их используют при более низком напряжении – 3, 5, 10 вольт.

На принципиальной схеме диод Шоттки обозначается таким образом:

Но иногда можно увидеть и такое обозначение:

Это означает сдвоенный элемент: два диода в одном корпусе с общим анодом или катодом, поэтому элемент имеет три вывода. В блоках питания используют такие конструкции с общим катодом, их удобно использовать в схемах выпрямителей. Часто на схемах рисуется маркировка обычного диода, но в описании указывается, что это Шоттки, поэтому нужно быть внимательными.

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом;

2 тип – с общим анодом;

3 тип – по схеме удвоения.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Такое соединение помогает увеличить надежность элемента: ведь находясь в одном корпусе, они имеют одинаковый температурный режим, что важно, если нужны мощные выпрямители, например, на 10 ампер. Но есть и минусы

Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт

При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а

Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а

Но есть и минусы. Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а.

Еще один главный недостаток: для этих приборов нельзя превышать обратный ток даже на мгновение. Они тут же выходят из строя, в то время как кремниевые диоды, если не была превышена их температура, восстанавливают свои свойства.

Но положительного все-таки больше. Кроме низкого падения напряжения, диод Шоттки имеет низкое значение емкости перехода. Как известно: ниже емкость – выше частота. Такой диод нашел применение в импульсных блоках питания, выпрямителях и других схемах, с частотами в несколько сотен килогерц.

ВАХ такого диода имеет несимметричный вид. Когда приложено прямое напряжение, видно, что ток растет по экспоненте, а при обратном – ток от напряжения не зависит.

Все это объясняется, если знать, что принцип работы этого полупроводника основан на движении основных носителей – электронов. По этой же самой причине эти приборы и являются такими быстродействующими: у них отсутствуют рекомбинационные процессы, свойственные приборам с p-n переходами. Для всех приборов, имеющих барьерную структуру, свойственна несимметричность ВАХ, ведь именно количеством носителей электрического заряда обусловлена зависимость тока от напряжения.

Старая система обозначений

В соответствии с системой обозначений, разработанной до 1964 г., сокращенное обозначение диодов состояло из двух или трех элементов.

Первый элемент буквенный, Д — диод.

Второй элемент — номер, соответствующий типу диода: 1…100 — точечные германиевые, 101…200— точечные кремниевые, 201…300 — плоскостные кремниевые, 801…900 — стабилитроны, 901…950 — варикапы, 1001…1100 — выпрямительные столбы. Третий элемент — буква, указывающая разновидность прибора. Этот элемент может отсутствовать, если разновидностей диода нет.

В настоящее время существует система обозначений, соответствующая ГОСТ 10862-72. В новой, как и в старой системе, принято следующее разделение на группы по предельной (граничной) частоте усиления (передачи тока ) на:

низкочастотные НЧ (до 3 МГц),
средней частоты СЧ (от 3 до 30 МГц),
высокочастотные ВЧ (свыше 30 МГц),
сверхвысокочастотные СВЧ;

По рассеиваемой мощности:

маломощные (до 0,3 Вт),
средней мощности (от 0,3 до 1,5 Вт),
большой (свыше 1,5 Вт) мощности.

Корпус

Что касается корпуса, то здесь обозначение полупроводниковых диодов, точно так же, как и других, является уникальным. Указывается четыре цифры, которые обозначают типоразмер. В целом они никак не соответствуют габаритам. Если хочется об этом узнать более подробно, то необходимо обратиться к ГОСТам. Люди, которые не имеют возможности работать с нормативными актами в следствии каких-либо нюансов, могут использовать обычные справочные таблицы.

Следует заметить, что корпуса SMD-устройств от производителя к производителю могут между собой отличаться по мелочам. Дело в том, что любой производитель создает базу под свою технику, соответственно, некоторые детали приходится менять.

Соответственно, также габариты корпусов вышеописанных приборов SMD нужны разные, они также должны выполнять другие требования для корректной работы, такие как условие отвода тепла и так далее. Поэтому перед покупкой следует не только руководствоваться цифрами справочника, но и сделать замеры. Особенно если речь идет о ремонте какой-либо техники. Иначе такие диоды могут попросту не установиться в те места, где они необходимы.

Классификация диодов

По исходному полупроводниковому материалу диоды делят на четыре группы:

германиевые,
кремниевые,
из арсенида галлия,
из фосфида индия.

Германиевые диоды используются широко в транзисторных приемниках, так как имеют выше коэффициент передачи, чем кремниевые.

Это связано с их большей проводимостью при небольшом напряжении (около 0,1…0,2 В) сигнала высокой частоты на входе детектора и сравнительно малом сопротивлении нагрузки (5…30 кОм).

По конструктивно-технологическому признаку различают диоды:

точечные,
плоскостные.

По назначению полупроводниковые диоды делят на следующие основные группы:

выпрямительные,
универсальные,
импульсные,
варикапы,
стабилитроны (опорные диоды),
стабисторы,
туннельные диоды,
обращенные диоды,
лавинно-пролетные (ЛПД),
тиристоры,
фотодиоды, с
ветодиоды и оптроны.

Диоды характеризуются такими основными электрическими параметрами:

током, проходящим через диод в прямом направлении (прямой ток Іпр);
током, проходящим через диод в обратном направлении (обратный ток Іобр);
наибольшим допустимым выпрямленным ТОКОМ Івыпр.макс;
наибольшим допустимым прямым током Іпр.доп.;
прямым напряжением Unp;
обратным напряжением иобР;
наибольшим допустимым обратным напряжением иобр.макс
емкостью Сд между выводами диода;
габаритами и диапазоном рабочих температур.

Буквенно-цифровое обозначение диодов

В обозначении показывают номер партии и день выпуска, что помогает отслеживать более современные модели. Помимо этого, указывают технические характеристики, чтобы собрать ответственные схемы.

В СССР система маркировки претерпевала множественные изменения, на сегодняшний день она основывается на классификационных свойствах:

первая литера означает материал, например, К означает кремний, Г — германий, 3 или А — галлий, И — индий;
вторая буква — подкласс элементов: Д — термодиоды разных типов, Ц — выпрямители, В — варикапы, Н — диодные тиристоры;
третий элемент обозначают цифрой, которая определяет признак прибора;
четвертым идет число, показывающее номер разработки;
на пятом месте индекс классификации по показателям одной разновидности.

Предусмотрены дополнительные знаки для выделения конструктивных особенностей.

Новая система

По современным нормам диоды делят на группы по частоте усиления передачи электричества.

Различают диоды по работе в среде частотности тока:

среднего;
высокого;
сверхвысокого.

Старая система

Распространенные схемы включают обозначения в виде GD-серии диодов из германия, например, GD-9 — это старая система кодировки.

Крупные организации или производственные концерны создали свои схемы обозначения диодов:

JEDEC 1N4148 — например, HP диод 1901-0044;
военный диод CV448 Mullard типа OA81 (Великобритания) — тип GEX230151 GEC.

OA-серия также означает аналогичные диоды, например, OA48 — такие кодировки были в разработках британского концерна Mallard. Схема кодирования JIS предназначена для полупроводников, обозначение начинается с IS.

Индекс цветопередачи CRI

Один из неочевидных параметров в кодировке – значение CRI, определяющее, насколько естественным выглядит свечение. Средний параметр равен 100 – это солнечный свет; меньшее значение применимо к источникам искусственного света. Соответственно, чем выше CRI, тем лучше.

Помимо определения нужного типа прибора в магазине, цветовую маркировку можно использовать в практических целях. Например, зная расположение и цвет элементов, можно рассчитать сопротивление резистора. Для этого достаточно занести данные в форму онлайн калькулятора. Понимание систем маркировки облегчает правильное использованию диодов и решает множество проблем, связанных с выбором нужного типа устройства.

Миниатюризация

С развитием микроэлектроники стали широко применяться специальные микросхемы, однокристальные микропроцессоры. Все это не исключает использования навесных элементов. Однако если для этой цели использовать радиоэлементы обычных размеров, то это сведет на нет всю идею миниатюризации в целом. Поэтому были разработаны бескорпусные элементы – smd компоненты, которые в 10 и более раз меньше обычных деталей. ВАХ таких компонентов ничем не отличается от ВАХ обычных приборов, а их уменьшенные размеры позволяют использовать такие запчасти в различных микросборках.

Компоненты smd имеют несколько типоразмеров. Для ручной пайки подходят smd размера 1206. Они имеют размер 3,2 на 1,6 мм, что позволяет их впаивать самостоятельно. Другие элементы smd более миниатюрные, собираются на заводе специальным оборудованием, и самому, в домашних условиях, их паять невозможно.

Принцип работы smd компонента также не отличается от его большого аналога, и если, к примеру, рассматривать ВАХ диода, то она в одинаковой степени будет подходить для полупроводников любого размера. По току изготавливаются от 1 до 10 ампер. Маркировка на корпусе часто состоит из цифрового кода, расшифровка которого приводится в специальных таблицах. Протестировать на пригодность их можно тестером, как и большие аналоги.

Системы цветового кодирования полупроводниковых диодов

Цветовая маркировка полупроводниковых диодов предусмотрена в системах JEDEC и Pro Electron. Такая маркировка осуществляется цветными полосками различной толщины, наносимыми по окружности цилиндрического корпуса диода.

В системе JEDEC цветовой маркировкой (согласно стандарта EIA-236-C) кодируются цифры серийного номера прибора (двух-, трех- или четырехзначное число). Первая цифра и буква “N” опускаются. Цветовое обозначение различных цифр соответствует таб. 2.1-3.

Таб. 2.1-3. Цветовая маркировка цифр и букв по системе JEDEC

Кодирование осуществляется от катода по следующим правилам:

Номера, состоящие из двух цифр, обозначаются одной (первой) черной полосой и двумя (второй и третьей) соответствующими цифрам цветными полосами. Если в обозначении имеется буквенный суффикс, то его кодирование осуществляется четвертой полосой в соответствии с таб. 2.1-3.
Номера из трех цифр обозначаются тремя цветными полосами, соответствующими цифрам. Если в обозначении имеется буквенный суффикс, то его кодирование осуществляется четвертой полосой в соответствии с таб. 2.1‑3.
Номера, состоящие из четырех цифр, обозначаются четырьмя цветными полосами и пятой черной полосой. Если в обозначении имеется буквенный суффикс, то его кодирование осуществляется пятой цветной полосой (вместо черной) в соответствии с таб. 2.1-3.
Если цвет корпуса прибора совпадает с цветом какой-либо полосы (кроме последней), то данная полоса может не наноситься, а вместо нее оставляется свободное место соответствующей ширины.

Маркировка наносится на прибор начиная от катода. При этом начало маркировки отстоит от края прибора на меньшее расстояние, чем конец (последняя полоса) маркировки. Если такое расположение невозможно из-за малого корпуса прибора, то первая полоса маркировки делается двойной ширины. Возможно также, что маркировка вообще не помещается целиком на приборе, в этом случае допускается использование одной полоски любого цвета для отметки вывода катода. На рис. 2.1-1 приведен пример цветовой маркировки диода по системе JEDEC.

Рис. 2.1-1. Пример цветовой маркировки по системе JEDEC

В системе Pro Electron цветовая маркировка начинается у катода с двух широких полос. Первой широкой полосе соответствуют две первые буквы обозначения:

черная полоса — AA;
красная полоса — BA.

Таким образом, цветовая маркировка предусмотрена только для маломощных кремниевых и германиевых диодов. Вторая широкая полоса соответствует третьей букве обозначения прибора (если такая буква в обозначении присутствует). Соответствие следующее:

белая полоса — Z;
серая полоса — Y;
черная полоса — X;
синяя полоса — W;
зеленая полоса — V;
желтая полоса — T;
оранжевая полоса — S.

Тонкие цветные полосы следуют за широкими, они кодируют серийный номер прибора. Цветовое кодирование цифрового кода в системе Pro Electron такое же, как и в системе JEDEC (см. таб. 2.1-3). Пример цветовой маркировки Pro Electron приведен на рис. 2.1‑2.

Рис. 2.1-2. Пример цифровой маркировки по системе Pro Electron.

Следующая >

Классификация

Полупроводниковые диоды, выпускаемые промышленностью, по их назначению можно разделить на следующие основные группы:

силовые,
опорные (стабилитроны),
фотодиоды,
импульсные,
высокочастотные,
параметрические.

Особый интерес представляют туннельные диоды. Маркировку полупроводниковых диодов, производство которых освоено после 1965 г., определяют четыре элемента. Первым элементом обозначения является буква, которая указывает материал используемого полупроводника: Г — германий; К — кремний; А — арсенид галлия. Если первым элементом обозначения является цифра (1 вместо Г, 2 вместо К и 3 вместо А), то это указывает, что приборы могут работать при повышенных температурах (например, приборы с кремниевым основанием, обозначенные цифрой 2, могут работать при температуре до 120°С).

Вторым элементом маркировки является буква, определяющая назначение прибора: А — сверхвысокочастотные диоды; Д — выпрямительные универсальные, импульсные диоды; В — выпрямительные столбы (последовательное соединение ряда диодов); С — стабилитроны; И — туннельные диоды; Ф—фотодиоды и т. д. Третий элемент маркировки (число) характеризует электрические свойства прибора. Выпрямительные низкочастотные диоды обозначаются цифрами от 101 до 399, универсальные — от 401 до 499, импульсные — от 501 до 599, усилительные туннельные диоды —от 101 до 199, генераторные туннельные диоды — от 201 до 299, переключающие туннельные диоды — от 301 до 399, стабилитроны — от 101 до 999.

Четвертый элемент маркировки (буква) определяет разновидность типа прибора из данной группы приборов. Например, 1Д505Б — германиевый импульсный диод, разновидность типа Б, или 3И302Б — арсенид-галлиевый туннельный диод, разновидность типа Б. Полупроводниковые диоды, разработка которых была закончена до 1965 г., обозначаются тремя элементами: первым элементом является буква Д; вторым элементом — число, указывающее диапазоны частот и исходный материал, из которого изготовлен диод; третий элемент определяет разновидность прибора.

Стабилитронами (опорными диодами) называются полупроводниковые диоды предназначенные для стабилизации постоянного напряжения. Для стабилизации напряжения в стабилитронах используют обратную ветвь вольт-амперной характеристики в области электрического пробоя, для этого их включают в обратном направлении. При изменении тока протекающего через стабилитрон от значения Iстmin до Iстmax напряжение на нем почти не изменяется.

Полупроводниковый диод.

Стабилитроны стабилизируют напряжение от 3,5 В, а для стабилизации меньшего напряжения используют стабисторы. В стабисторах используют прямую ветвь вольт-амперной характеристики, поэтому их включают в прямом направлении. Импульсным называется диод, который предназначен для работы в импульсных схемах. В прямом направлении импульсный диод хорошо проводит электрический ток. При обратном включении такого диода, обратный ток в нем резко увеличивается, а через короткий промежуток времени исчезает. Таким образом получается электрический импульс.

Схемы включения

Д226Б можно использовать в схеме сигнализатора «закрой двери холодильника». Он соединяется с контактами патрона, в который вкручивается лампочка. Когда дверь закрыта выключатель SA1 разомкнут и питание на схему не подаётся. Когда холодильник открывается, напряжение, через без трансформаторный блок питания VD1, VD2, R3 и C2, приходит на конденсатор С1, который начинает заряжаться. Если дверь открыта не более 1 минуты, то С1 не успевает зарядиться и сигнализатор не срабатывает.

При открытии холодильника более чем на 1,5 минуты конденсатор успевает зарядиться до разности потенциалов, при котором открывается транзистор VT1. Через него напряжение приходит на пьезоэлектрический зуммер НА1, и раздаётся звук.

В данной схеме используются:

резисторы R1 и R2 – МЛТ 0,125;
резисторы R3 – МЛТ 0,5;
конденсаторы С1 и С2 – К50-24 или К50-29;
VD2 — вместо диода Д226Б можно использовать КД105Б, КД105В, Д226В, Д226Г, КД213Б, КД213В, КД213Г (обратное напряжение не менее 200 В);
стабилитрон VD1 должен быть рассчитан на напряжение стабилизации от 8 до 12 В;
вместо указанного на схеме транзистора можно использовать КП304 или КП301 с любым буквенным индексом (полевые транзисторы боятся статического электричества, поэтому при пайке требуется быть осторожным, чтобы избежать пробоя);
можно использовать зуммеры PKLCD1212R1000-R1, PKLCS1212E4001-R1, или другие, рассчитанные на напряжение от 8 до 12 В.

импульсные диоды

Импульсный диод — диод, предназначенный для работы в высокочастотных импульсных схемах.

Само название этих радиокомпонентов говорит о том, что они предназначаются для работы в схемах, где сигнал состоит из импульсов.

Импульсными называют 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. В качестве импульсных успешно используются точечные и микросплавные диоды, быстродействие которых увеличивается путем подбора легирующей примеси, уменьшающей время жизни неосновных носителей. Такой примесью к полупроводникуn‑типа может быть, например, золото .

Обычно импульсный диод представляет собой полупроводниковый диод с p-n-переходом, оптимизированный по собственной емкости корпуса, барьерной емкости и имеет малое времени восстановления обратного сопротивления (рассасывания неосновных носителей накопленных в базе диода при прямом токе).

рис 1 Уменьшение площади p-n-перехода приводит к уменьшению времени tуст и времени tвос .

Для уменьшения собственной емкости при изготовлении умышленно уменьшают площадь p-n-перехода (рис 1 ) и для снижения времени жизни неосновных носителей применяют сильно легированные полупроводниковые материалы, например, кремний легируют золотом для снижения времени обратного восстановления, поэтому импульсные диоды имеют невысокие предельные импульсные токи (до сотен мА) и небольшие предельные обратные напряжения (до десятков вольт), а также увеличенные обратные токи.

Также выпускаются импульсные диоды с барьером Шоттки.

Типичная барьерная емкость импульсного диода менее единиц пикофарад и время восстановления обратного сопротивления обычно не более 4 нс.

Лучшими импульсными характеристиками обладают некоторые специальные виды диодов, использующие разнообразные физические эффекты и свойства полупроводников для уменьшения времени переходных процессов, происходящих при переключении диода. К таким диодам в первую очередь относятся: диоды с накоплением заряда, диоды Шоттки, диоды Мотта, p-i-n-диоды.

В общем случае четкой границы для параметров и применимости тех или иных видов полупроводниковых диодов не существует. Например, диоды Шоттки могут применяться и в выпрямителях, и в качестве импульсных ключей, и как детекторные и смесительные диоды диапазона СВЧ. В свою очередь, многие универсальные диоды неплохо работают в импульсных режимах, а диоды СВЧ иногда могут использоваться и в низкочастотных диапазонах.

Диоды иностранных производителей

Похожий принцип с некоторыми отличиями используется в системе маркировки диодов импортного образца. Отличают три стандарта:

JEDEC – американский. Каждый диод представлен в виде набора обозначений в виде 1NXY, где X – это серийный номер, а Y – модификация. Первые два символа есть у всех приборов, поэтому в цветовой маркировке их не учитывают. Каждой цифре или литере соответствует свой цвет, согласно таблице.
PRO-ELECTRON – европейский. Две буквы в начале – материал и подкатегория диода. Серийный номер может иметь вид значения от 100 до 999 (бытовые приборы) либо с добавлением литер (Z10-A99), подразумевающих промышленное применение. Каждое из значений кодируется в цветовой элемент.
JIS – японский. Заметно отличается от предыдущих – в начале указывается функциональный тип: фотодиод, обычный диод, транзистор или тиристор. Затем идет S – обозначение полупроводника; следующая литера – тип прибора внутри категории, затем серийный номер и буква модификации (одна или две).

Запомнить все сочетания практически невозможно. Если усвоить хотя бы основные соответствия, разобраться в назначении диода удастся гораздо быстрее.