Класифікація напівпровідникових діодів

Напівпровідниковий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник. Класифікацію напівпровідникових діодів проводять за наступними ознаками:

· за методом отримання переходу бувають:

· точкові, у яких використовується пластинка германію або кремнію з електропровідністю n-типу, завтовшки 0,1…0,6 мм і площею 0,5...1,5 мм²; з пластинкою стикається загострений провідник з нанесеною на вістря домішкою. При цьому з вістря в основний напівпровідник дифундують домішки, які створюють область з іншим типом електропровідності. Таким чином, біля вістря утворюється мініатюрний р-n перехід півсферичної форми;

· планарні, у яких р-n перехід утворюється двома напівпровідниками з різними типами електропровідності, причому площа переходу у різних типів діодів лежить в межах від сотих долей квадратного міліметра до декількох десятків квадратних сантиметрів (силові діоди). Площинні діоди виготовляються методами сплавлення (вплавлення) або дифузії;

· діод Шотткі (названий на честь імені німецького фізика Шотткі Вальтера), також відомий, як «діод з гарячими носіями», є напівпровідниковим діодом з низьким значенням падіння прямої напруги, та дуже швидким перемиканням. Діоди Шотткі використовують перехід метал-напівпровідник, як бар'єр Шотткі, (замість p-n переходу як у звичайних діодів);

· за матеріалом напівпровідникові діоди бувають: германієві, кремнієві, арсенідо-галієві тощо;

· за фізичними процесами, на використанні яких базується робота діода:

· тунельні (діоди Лео Есакі) — напівпровідникові елементи електричного кола з нелінійною вольт-амперною характеристикою, на якій існує ділянка з від'ємною диференційною провідністю, наявність якої базується на кванотовомеханічних ефектах. Застосовуються як підсилювачі, генератори тощо;

· лавинно-пролітні напівпровідникові діоди, що працюють в режимі лавинного розмноження носіїв заряду при зворотному зміщенні електричного переходу та призначені для генерування надвисокочастотних коливань^[4];

· фотодіоди — це приймачі оптичного випромінювання, які перетворюють світло, що падає на його фоточутливу область в електричний заряд за рахунок процесів в p-n переході. Його можна класифікувати як напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність його вольт-амперної характеристики від освітленості;

· світлодіоди (англ. LED — light-emitting diode) — напівпровідникові пристрої, що випромінюють некогерентне світло, при пропусканні через них електричного струму (ефект, відомий якелектролюмінесценція

· діоди Ганна — тип напівпровідникових діодів, що використовується для генерації та перетворення коливань у діапазоні НВЧ. На відміну від інших типів діодів, принцип дії діода Ганна заснований не на властивостях p-n переходів, а на власних об'ємних властивостях напівпровідника.

· за призначенням напівпровідникові діоди поділяють на^[4];:

· випрямні напівпровідникові діоди, призначені для перетворення змінного струму в пульсуючий;

· імпульсні — напівпровідникові діоди, що мають малу тривалість перехідних процесів в імпульсних режимах роботи;

· варикапи (діод Джона Джеумма) — напівпровідникові діоди, ємність яких керується зворотною напругою, і які призначені для застосування як елементи з електрично керованою ємністю;

· стабілітрони (діод Зенера) — напівпровідникові діоди, що працюють в режимі зворотного пробою та використовується як джерело опорної напруги;

· напівпровідникові діоди, що працюють в режимі зворотного пробою та використовується як згладжувачі викидів (піків) напруги (англ. surge suppressor або TVS)

· детекторні — напівпровідникові діоди, призначений для детектування сигналу;

· детекторні НВЧ — напівпровідникові діоди, призначені для детектування надвисокочастотного сигналу;

· параметричні — варикапи, що призначені для застосування в діапазоні надвисоких частот у параметричних підсилювачах,

· змішувальні — напівпровідникові діоди, призначені для перетворення високочастотних сигналів у сигнал проміжної частоти.

Історія

У 1873 Фредерік Ґутрай відкрив принцип функціонування вакуумного діода. Підносячи розжарений метал до додатно зарядженого електроскопа, і не торкаючись його, він зміг розрядити електроскоп, а з від'ємно зарядженим електроскопом такого не траплялося. Це відкриття незалежно повторив Томас Едісон у 1880 році. У часи цього відкриття було незрозуміло, як можна використати цей ефект, але Едісон на всякий випадок запатентував винайдений пристрій.

Через 20 років, Джон Амброз Флемінг збагнув, що ефект односторонньої провідності можна використати в радіо. Він запатентував свій винахід у 1904 році — в Британії, а в 1905 році — в США.

Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив у 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Ґрінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував у 1906 році.

Виготовлення

Діоди виготовляють з кремнію, германію, селену та інших напівпровідників.

Розглянемо способи утворення p-n переходу в діоді. Цей перехід не вдається одержати механічним з'єднанням напівпровідників, бо відстань між p і n областями має бути не більшою від міжатомних відстаней. Тому основними методами одержання p-n переходів є сплавлення і дифузія.

Розглянемо германієвий діод з n-електропровідністю. При високій температурі в нього вплавляють індій, внаслідок чого утворюється ділянка з р-електропровідністю. На межі цих ділянок утворюється p-n перехід.

Поиск по сайту: