Туннельные и обращенные диоды

I

Туннельные диоды – это полупроводниковые приборы, у которых вольтамперная характеристика имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением при положительных значениях приложенного напряжения (рис. 5.4.10). Это позволяет использовать их для усиления и генерирования электрических колебаний в широком диапазоне частот (до 40 000 МГц).

Пиковый ток

 

Рис. 5.4.10. Вольтамперная характеристика туннельного диода

U

 

 

Величина тока, соответствующая началу падающего участка вольтамперной характеристики, называется пиковым током.

Обращенные диоды представляют собой туннельные диоды с очень малым значением пикового тока.

 

 

Фотодиоды

 

Фотодиоды – это высокочувствительные малоинерционные элементы, которые используются для преобразования световых сигналов в электрические.

 

 

Светодиоды

 

Светодиоды – это специальные полупроводниковые приборы, обладающие свойством создавать оптическое излучение определенного спектрального состава при прохождении через него прямого тока.

 

 

Магнитодиоды

 

Магнитодиодами называются полупроводниковые приборы, изменяющие свое сопротивление под воздействием магнитного поля.

Обозначения полупроводниковых диодов

 

В соответствии с действующей системой, обозначения полупроводниковых диодов состоят из четырех элементов:

Первый элемент – буква или цифра, обозначающая исходный материал прибора:

– буква Г или цифра 1 – германий;

– буква К или цифра 2 – кремний;

– буква А или цифра 3 – арсенид галлия.

 

Второй элемент – буква, характеризующая тип полупроводникового прибора:

– Д – диоды;

– Ц – выпрямительные столбы и блоки;

– А – сверхвысокочастотные диоды;

– С – стабилитроны;

– И – туннельные диоды;

– В – варикапы;

– Н – неуправляемые переключающие приборы;

– У – управляемые переключающие приборы;

– Ф – фотодиоды.

Третий элемент – число, определяющее назначение и свойства прибора:

а) для низкочастотных полупроводниковых диодов:

– от 101 до 199 – выпрямительные диоды малой мощности;

– от 201 до 299 – выпрямительные диоды средней мощности;

– от 301 до 399 – выпрямительные диоды большой мощности;

– от 401 до 499 – универсальные диоды;

– от 501 до 599 – импульсные диоды.

d) для диодов сверхвысокой частоты:

– от 101 до 199 – смесительные диоды СВЧ;

– от 201 до 299 – видеодетекторы.

Четвертый элемент – буква, указывающая на разновидность прибора.

Тиристоры

Тиристоры (переключающие диоды) – это полупроводниковые приборы, представляющие собой структуру с несколькими чередующимися "p" и "n" слоями (рис. 5.4.11).

Переключающий диод, имеющий выводы только от крайних слоев, называется диодным тиристором, или динистором.

Если прибор имеет дополнительный вывод от одного из средних слоев (управляющий электрод), то такой прибор называется триодным тиристором, или тринистором.

 

Динистор Тринистор

+ – + –

p n p n p n p n

Управляющий электрод

Рис. 5.4.11. Структура тиристоров

 

Тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях. Первое состояние характеризуется малым током и большим падением напряжения (тиристор закрыт). Второе устойчивое состояние соответствует малому падению напряжения и большой величине тока.

 

Вольтамперная характеристика диодного тиристора приведена на рис. 5.4.12.

I _пр

 

 

I _{пр max} C

 

I _выкл B

I_вкл А

U _пр

0 U _вкл

 

Рис. 5.4.12. Вольтамперная характеристика диодного тиристора

 

 

Участок 0А соответствует выключенному (закрытому) состоянию тиристора. На этом участке его сопротивление очень велико (несколько мегом).

При повышении напряжения до уровня U _вкл (точка А) ток через тиристор резко возрастает. Дифференциальное сопротивление тиристора в точке А равно нулю.

На участке АВ дифференциальное сопротивление тиристора отрицательно. Этот участок соответствует неустойчивому состоянию рабочей точки.

При включении последовательно с тиристором небольшого сопротивления нагрузки рабочая точка перемещается на участок характеристики ВС, соответствующий включенному состоянию тиристора. На этом участке дифференциальное сопротивление тиристора опять положительно.

Для того, чтобы тиристор оставался в открытом состоянии, через него должен протекать ток, не менее, чем I _выкл (точка В). Перевод из открытого состояния в закрытое осуществляется путем снижения напряжения на тиристоре.

Вольтамперная характеристика триодного тиристора приведена на рис. 5.4.13.

I _пр

I _{пр max} C

 

 

I _упр3 I _упр2 I _упр1 I _упр = 0

I _выкл B

I _вкл А

 

U _{обр max} 0

U _пр

U _вкл3 U _вкл2 U _вкл1 U _вкл

 

Рис. 5.4.13. Вольтамперная характеристика триодного тиристора

 

В отличие от диодных тиристоров, у которых величина U _вкл постоянна, напряжение включения триодных тиристоров можно изменять путем изменения тока в цепи управ­ляющего электрода. В этом случае для включения тиристора достаточно кратковре­менно подать ток в цепь управляющего электрода. Для выключения триодного тири­стора необходимо уменьшить ток, протекающий через тиристор, до величины мень­шей, чем ток выключения I _выкл (точка В).

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ТРИОДЫ

Назначение

 

Полупроводниковые триоды, так же, как и ламповые триоды, ис­пользуются для усиления, генерирования и преобразования электриче­ских колебаний.

По сравнению с электронными лампами полупроводниковые трио­ды более экономичны, имеют малые габариты и вес, высокую механиче­скую прочность и большой срок службы Однако, они уступают элек­тронным лампам по частотным свойствам и шумовым характеристикам. Кроме того, полупроводниковые триоды имеют значительный разброс параметров и зависимость параметров от окружающей температуры.