Электротехнические и электромонтажные работы

Для полупроводникового диода установились следующие понятия, характеризующие его свойства: прямой ток (I_пр) – это ток, протекающий через диод в прямом направлении; выпрямленный ток – это среднее значение выпрямленного тока или постоянная составляющая пульсирующего тока; обратный ток (I_обр) – это ток, протекающий через диод, когда к диоду приложено обратное напряжение. Выпрямительный диод представляет собой прибор с одним р-п переходом и двумя выводами. Вывод, к которому течёт ток из внешней электрической цепи при прямом включении диода (вывод из зоны типа р), называют анодным; вывод, от которого прямой ток направляется во внешнюю цепь (вывод из зоны типа п), именуют катодом.

Промышленностью выпускается большой ассортимент германиевых и кремниевых диодов. Кремниевые диоды могут работать при более высоких температурах, чем германиевые (+125 °C и выше); они имеют более высокое обратное напряжение и меньшие обратные токи. Недостатком их является несколько большее сопротивление при включении в прямом направлении, а следовательно, большие падения напряжения и потери мощности.

В зависимости от конструктивного исполнения р-п перехода различают два типа германиевых кремниевых диодов: плоскостной и точечный.

Рис. 23. Точечный (а) и плоскостной (б) полупроводниковые диоды.

В точечном диоде р-п переход образуется в точке касания пластины из полупроводника (рис. 23, а) с остриём тонкой металлической иглы, при этом прямое направление соответствует прохождению тока от металлической иглы к пластине.

У плоскостных диодов (рис. 23, б) выпрямляющими свойствами обладает поверхность раздела двух областей полупроводника с электронной и дырочной проводимостями. Плоскостные диоды имеют б`ольшую площадь р-п перехода, вследствие чего допускают большие токи и обратные напряжения. Они имеют так же меньшее падение напряжения в прямом направлении, точечные диоды.

Плоскостные и точечные диоды различают в зависимости от соотношения линейных размеров выпрямляющего электрического перехода и характеристической длины. Такой длиной для диода является наименьшая по значению из двух величин, определяющая свойства и характеристики диода: диффузионная длина неосновных носителей заряда в базе или толщина базы.

Точечным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно меньше характеристической длины.

Рис. 24. Продольный разрез точечного диода:

1 – выводы, 2 – коваровые трубки, 3 – корпус, 4 – слоиндия, 5 – контактная пружина, 6 – р-п-переход, 7 – германий с проводимостью п.

Благодаря малой площади р-п перехода точечные диоды имеют незначительную ёмкость. Поэтому их применяют для выпрямления токов высокой частоты (главным образом в радиоаппаратуре и автоматике).

Плоскостным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно больше характеристической длины.

Рис. 25. Внешний вид (а) плоскостного германиевого диода и его продольный разрез (б):

1 – наружный вывод, 2 – внутренний вывод, 3 – трубка, 4 – изолятор, 5 – корпус, 6 – электрод, 7 – слой с проводимостью р, 8 – слой индия, 9 – р-п-переход, 10 – держатель, 11 – германий с проводимостью п.

Рис. 26. Общий вид (а) плоскостного кремниевого диода и его продольный разрез (б):

1 – наружный вывод, 2 – трубка, 3 – внутренний вывод, 4 – стеклянный изолятор, 5 – корпус, 6 – алюминиевый столбик, 7 – влагозащитная масса, 8 – пластинка кремния, 9 – слой олова, 10 – держатель, 11 – охладитель, 12 – пластинка из слюды, 13 – изоляционная втулка, 14 – контактный лепесток.

Выпускаемые промышленностью диоды классифицируются по назначению, мощности, частоте и другим свойствам. Диоды, рассчитанные на сравнительно небольшие токи (до 10 А), маркируют буквой Д и соответствующим номером. Полупроводниковые диоды, рассчитанные на б`ольшие токи (до 2 000А), часто называют силовыми вентилями (неуправляемыми) и маркируют буквой В (вентиль).

Эксплуатационные свойства выпрямительных диодов характеризуют их параметры, приводимые в справочной литературе.