Характеристики и свойства диодов

Все диоды различаются по назначению, применяемым материалам, типам р-n переходов, конструктивному исполнению, мощности и прочим признакам и характеристикам. Широкое распространение получили выпрямительные, импульсные диоды, варикапы, диоды Шотки, тринисторы, светодиоды, и тиристоры. Рассмотрим их основные технические характеристики и общие свойства, хотя у каждого типа из этих полупроводниковых компонентов много и своих сугубо индивидуальных параметров

Основные технические характеристики и параметры диодов

Вольт-амперная характеристика диодов

Зависимость тока, идущего через p-n переход, от величины и полярности прикладываемого к нему напряжения можно отобразить в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой или сокращенно ВАХ. У диода она состоит из двух ветвей: прямая ветвь - соответствует прямому току через полупроводник, и обратная ветвь ВАХ, показывает протекание обратного тока. Прямая ветвь графика достаточно круто поднимается вверх и описывает быстрый рост прямого тока с ростом значения прямого напряжения. Обратная ветвь, наоборот идет почти параллельно горизонтальной оси икс и характеризует медленный рост обратного тока. Чем ближе к оси игрик прямая ветвь и чем ближе к оси икс обратная ветвь, тем лучше выпрямительные свойства диода.

Наличие обратного тока является недостатком. Из графика кривой ВАХ хорошо заметно, что I_пр во много раз больше I_обр. Поэтому с ростом прямого напряжения через электронно-дырочный переход ток сначало увеличивается медленно, а затем куда быстрее. Но такое резкий токовый рост нагревает молекулы полупроводника. И если количество тепла будет выше отводимого от кристалла, то может произойти разрушение кристаллической решетки. При сильном росте обратного напряжения, происходит пробой электронно-дырочного перехода. Даже имеется специальный полупроводниковые прибор - стабилитрон в котором используется это свойство.

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение U_обр V_R, V_DC у диодов — это напряжение, в течение длительного времени выдерживаемое полупроводником без теплового пробоя. Данная характеристика, в зависимости от типа диода, может быть следующей величиной:

Постоянное прямое напряжение— U_пр или в зарубежных справочниках V_F, падение напряжения обусловленное протеканием постоянного прямого тока I_пр. У диодов одинаковой мощности, при одном и том же I_пр, но изготовленных из разных материалов, падение напряжения на p – n переходе различны:

Средний прямой ток I_пp или I_F(AV) – среднее за период значение протекающего через полупроводник прямого тока. Допустимый I_пp уменьшается с ростом температуры и частотой. В мощных силовых диодах может достигать 100 ампер и даже более.

Обратный ток через диод I_обр, — эти технические характеристики при каком максимальном обратном напряжении будет обратный ток, для германиевых диодов он составляет около милиампера, для кремневых еще меньше - микроампер.

Рабочая частота f_max. — Максимально допустимая частота подводимого напряжения, при которых обеспечивается надежная работа . Рабочая частота выпрямительных диодов обычно не более одного килогерца. В мощных преобразователях частоты этот параметр характеристики диодов может достигать сотен килогерц.

Максимально допустимое импульсное обратное напряжение - U_{обр.и.п.макс} или V_RRM - Характеристика обозначает максимальное напряжение, которое диод способен выдержать в режиме обратного смещения при переодически повторяющихся импульсных последовательностях.

Какие есть еще характеристики у диодов?

Максимальный пиковый или импульсный прямой ток I_{пр.и.макс}, I_FSM, i_f(surge) - пиковая токовая величина, которую диод может пропустить через себя при прямом смещении электронно дырочного перехода. Опять же, эта характеристика ограничивается только рассеиваемой мощностью полупроводника и, обычно, намного больше максимального среднего тока из-за тепловой инерции.

Рабочая температура перехода (T_п.макс, T_J максимально возможная температура для PN-перехода, обычно в справочниках, дается в градусах Цельсия.

Максимально допустимая мощность рассеивания P_д или в зарубежных справочных изданиях P_D - Характеристика величины мощности, допустимой для рассеивания диодом. Ограничивается способностью диода выдерживать большие температуры

Максимальный обратный ток I_{обр.макс}, I_R характеристика тока через диод при обратном смещение смещения с приложенным максимальным обратным напряжением. В некоторых справочных источниках называется током утечки. Данный параметр у диода очень мал по сравнению с максимальным прямым током.

Емкость перехода C_пер, C_J - Типовая величина диодной емкости, свойственной переходу из-за обедненной области, действующей как диэлектрик, разделяющий анод и катод. В большинстве полупроводников, эта характеристика очень мала и измеряется в пикофарадах (пФ).

Параметр время восстановления t_{вос.обр} t_rr - Временной интервал, нужный диоду «выключиться», когда напряжение на нем изменяет полярность с прямого смещения на обратное. Для типовых выпрямительных диодов эта характеристика находится в временном интервале десятков микросекунд, а для шустрых коммутирующих» диодов этот параметр может составлять всего пару наносекунд.

Максимально допустимый прямой ток I_{пр МАКС} диодов - максимально допустимое значение постоянного или среднего прямого тока, при котором обеспечивается заданная надежность диода при длительной или непрерывной эксплуатации.

Диапазон рабочих частот эти характеристики у различных видов и типов диодов резко отличается друг от друга

Диоды Справочник

Подборка справочников по электронике на различные виды и типы этих полупроводниковых радиокомпонентов