ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ.

В «семействе» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод».

Полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрытом, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например гальванический элемент, но так чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи пойдет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода. При такой полярности подключения батареи электроны перемещаются от минуса к плюсу, а дырки движутся навстречу электронам - от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно-дырочным переходом, электроны как бы «впрыгивают» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование. Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать практически неограниченное количество электронов, пополняя убыль электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента может принять такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок.

Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпр) или пропускным, а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр) или непропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоомов и даже мегаом. В этом нетрудно убедится, если обратное сопротивление диода измерить омметром.

Внутренне сопротивление открытого диода - величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр=100мА (0,1А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R=U/I=1/0,1=10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико.

Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой диода.

Плоскостной диод представляет собой одну пластину полупроводника, в объеме которой созданы две области разной электропроводности. Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхности квадратной пластины площадью 2-4 мм² и толщиной в несколько долей миллиметра, вырезанной из кристалла полупроводника с электронной электропроводностью, расплавляют маленький кусочек индия. Индий крепко сплавляется с пластинкой. При этом атомы индия проникают (диффундируют) в толщу пластинки, образуя в ней область с преобладанием дырочной электропроводности.

Так устроены наиболее - распространенные плоскостные германиевые и кремниевые диоды. Приборы заключены в цельнометаллические корпуса со стеклянными изоляторами, что позволяет использовать их для работы в условиях повышенной влажности. Диоды, рассчитаны на значительные прямые токи, имеют винты с гайками для крепления их на монтажных панелях или шасси радиотехнических устройств. Плоскостные диоды маркируются буквами и цифрами, например: Д226А, Д242. Буква Д в маркировке прибора означает «диод», цифры, следующие за нею, - заводской порядковый номер конструкции. Буквы, стоящие в конце обозначения диодов, указывают на разновидности групп приборов. Плоскостные диоды в основном предназначены для работы в выпрямителях переменного тока блоков питания радиоаппаратуры, поэту их называют еще выпрямительными диодами.

Диод является прибором, обладающим резко выраженной односторонней проводимости электрического тока. Если пренебречь малым обратным током, который у исправных диодов не превышает малые доли миллиампера, можно считать, что диод является односторонним проводником тока.

Внешний вид точечного диода и его устройство. Это диод серии Д9. Буква «Д» в его маркировке означает диод, а цифра 9 - порядковый заводской номер конструкции. Выпрямительным элементом диода служат тонкая и очень маленькая (площадью около 1 мм^2) пластина полупроводника германия или кремния и вольфрамовая проволочка, упирающаяся острым концом в пластину. Они припаяны к отрезкам осеребренной проволоки длиной примерно по 50 мм, являющиеся выводами диода. Вся конструкция находится внутри стеклянной трубочки диаметром около 3 и длиной меньше 10 мм, запаянной с концов. После сборки диод формуют - пропускают через контакт между пластиной полупроводника и острием вольфрамовой проволочки то определенного значения. При этом под острием проволочки в кристалле полупроводника образуется небольшая область с дырочной электропроводностью. Получается электронно-дырочный переход, обладающий односторонней проводимостью тока. Пластина полупроводника является катодом, а вольфрамовая проволочка - анодом точечного диода.

Вывод анода диода в серии Д9 обозначают цветными метками на их корпусах. Электроды точечного диода из серии Д2 обозначают символом диода на одном из его ленточных выводов. У точечного диода площадь соприкосновения острия проволочки с поверхностью пластины полупроводника чрезвычайно мала - не более 50 мкм^2. Поэтому токи, которые точечные диоды могут выпрямить в течении продолжительного времени, малы. Точечные диоды используют в основном для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, поэтому их часто называют высокочастотными диодами.

Как для плоскостных, так и для точечных диодов существуют максимально допустимые значения прямого и обратного токов, зависящие от прямого и обратного напряжений и определяющие их выпрямительные свойства и электрическую прочность. Это их основные параметры.