Princip činnosti a rozsah polovodičových diod

Polovodičové diody
Pružina 2020
Přednáška 2
Polovodičové diody
Druhy diod, princip činnosti,
parametry a vlastnosti
Co víme, je omezené a co ne
víme – donekonečna.
Laplace
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
1

2.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Princip činnosti polovodičové diody
к
а
Rozložení prostorových nábojů pn přechodu at
žádné vnější napětí
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
2

3.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Princip činnosti polovodičové diody
Procesy v diodovém pn přechodu:
a) – s propustným napětím, b) – se zpětným napětím
Napětí
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
3

4.

Polovodičové diody
Tepelný proud
Pružina 2020
I 0 (T) I 0 2
(T-T0)
T
kde I0 je hodnota tepelného proudu při
pokojová teplota T0 = 300 K; ΔТ hodnota přírůstku teploty,
odpovídající zdvojnásobení hodnoty
tepelný proud. Hodnota ΔT závisí na
polovodičový materiál a tvoří
přibližně 10 K pro germanium a 7 K pro
křemík
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
4

5.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Proudově-napěťová charakteristika
(volt-napěťová charakteristika) dioda
I=I0[exp(Ud/φt) -1]
kde Ud je napětí na přechodu pn;
φт = kT/q – tepelný potenciál roven
rozdíl kontaktních potenciálů φк
na hranici pn křižovatky at
nepřítomnost vnějšího napětí (s
Т=300 K, φт=0.025 V); k – konstantní
Boltzmann; T – absolutní
teplota; q je náboj elektronu.
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
5

6.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Proudově-napěťové charakteristiky
ideální dioda
Ipr
Uarr
Iobr
skutečná dioda
Ipr
Upr Uref Utest
0
A
B
Iobr
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
Up
6

7.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Reverzní charakteristika větev
Iobr =I0 +Igen +Iut.
Iut – svodový proud
Igen – generační proud
pro germanium Igen/I0 pro křemík Igen/I0 = 1000
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
7

8.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Přímá pobočka
Ipr
Ge
0
Si
Up
Iobr
RB>>RE UBE = UD-IRB.
U = φТ ln(I/IOBR) + IRB.
Když I>>IOBR – lineární závislost U= IRB
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
8

9.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Závislost proudově-napěťové charakteristiky na teplotě
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
9

10.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Diodový diferenciální odpor
rД = dU/dI = ΔU/ΔI = (mU / ml)ctg
I
IA
A
α
0
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
β
UA
U
10

11.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Statický odpor diody
Rst=UA/IA=(mU/ml)ctg.
I
IA
A
α
0
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
β
UA
U
11

12.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Diodová kapacita
SD=Sdif + Szar+Sk
Sdif =ΔQ/ΔU – difúzní kapacita
Na stejnosměrné napětí
Sd = Sdif + Sk
Se zpětným napětím
Sd = Szar + Sk
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
12

13.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní režim provozu diody
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
13

14.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Typy diod
Usměrňovací diody
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
14

15.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Hlavní parametry usměrňovačů
diody
Konstantní propustné napětí Upr
(konstantní napětí na diodě při
daný stejnosměrný proud).
Konstantní zpětné napětí Urev
(přivedeno konstantní napětí
dioda v opačném směru)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
15

16.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Hlavní parametry usměrňovačů
diody
Přímý dopředný proud Ipr
(stejnosměrný proud protékající diodou dovnitř
směr vpřed).
Konstantní zpětný proud Irev
(stejnosměrný proud protékající diodou dovnitř
obrácený směr v daném
zpětné napětí)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
16

17.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Hlavní parametry usměrňovačů
diody
Průměrný dopředný proud Ipr.prům.
(periodická průměrná hodnota dopředného proudu
dioda).
Průměrný usměrněný proud Ivp.av.
(průměrná hodnota období přímých a
zpětné proudy)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
17

18.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Maximální povolené parametry:
Maximální přípustná konstanta
zpětné napětí Urev.max
Maximální přípustný dopředný proud
Ipr.max
Maximální přípustný průměr
ztráta výkonu
Pav.max
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
18

19.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Klasifikace diod podle
přípustný ztrátový výkon
Nízký výkon – Ipr do 0.5A
Střední výkon – Ipr 1-5 A
Vysoký výkon – Ipr 5-10 A
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
19

20.

Polovodičové diody
Typy skříní
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
Pružina 2020
20

21.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Usměrňovací diody
Germaniové usměrňovací zařízení
dioda
1 – tělo
2 – Ge krystal
3 – pn přechod
4 – skleněný izolant
5 – držák křišťálu
6 – závěry
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
21

22.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Usměrňovací diody
Příklad proudově-napěťové charakteristiky usměrňovací diody
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
22

23.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Vysokofrekvenční diody
Používá se k narovnání
proudy v širokém rozsahu
frekvence, pro modulaci,
detekce signálu a
jiné nelineární
transformace.
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
23

24.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Vysokofrekvenční diody
Základní parametry:
Ipr – Přímý dopředný proud na stejnosměrný
napětí 1V;
Δt- Rozsah provozních teplot;
Ipr.max — Maximální přípustný dopředný proud;
LED – Celková kapacita diody;
IOBR – Maximální přípustný zpětný proud;
UOBR max – Maximální přípustná konstanta
zpětné napětí
fmax – Maximální pracovní frekvence
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
24

25.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Základní parametry
— Pulzní propustné napětí diody
Upr.i – největší okamžitá hodnota
stejnosměrné napětí kvůli
pulzní propustný proud dané diody
množství;
— Pulzní zpětné napětí diody
Urev.i – okamžitá hodnota převrácené hodnoty
napětí diody
— Pulzní stejnosměrný proud Ipr.i
Největší okamžitá hodnota přímého
diodový proud.
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
25

26.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Základní parametry
— Celková kapacita diody
LED – hodnota kapacity mezi vývody diody
v daném režimu;
tVOS.PR — Přímá doba zotavení diody. –
dobu, během které se vyskytuje
zapnutí diody
tRES.REV — Reverzní doba zotavení
dioda – čas pro přepnutí diody z daného
dopředný proud na dané zpětné napětí.
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
26

27.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Příklady charakteristik
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
27

28.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Příklady charakteristik
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
28

29.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Příklady charakteristik
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
29

30.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Pulzní diody
Zařízení s germaniovou pulzní diodou
1- Ge krystal
2 – wolframová jehla
3 – skleněné tělo
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
4 – závěry
30

31.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Schottkyho diody
1- N-vrstva s nízkým odporem
2- Vysoce odolná n-vrstva
3- Bariérová vrstva
4- Kovový kontakt
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
31

32.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Varicap
K
CU C0
KU
1
n
CU – kapacita diody při zpětném napětí U
C0 – kapacita diody při nulovém reverzu
Napětí
K – kontaktní potenciál
n – koeficient v závislosti na typu varikapu
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
32

33.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Základní parametry varikapu
Celková kapacita varicapu SV (kapacita
varicap pro danou inverzní
napětí)
Koeficient překrytí kapacity
KS=CBMAX/CBMIN (poměr celkových kapacit
varicap při dvou daných hodnotách
zpětné napětí)
QB faktor kvality (reaktivní poměr)
varicap odpor při dané frekvenci
odolnost proti ztrátě)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
33

34.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Příklad kapacitance-napětí
vlastnosti varicapu (D902)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
34

35.

Polovodičové diody
Pružina 2020
Příklad charakteristiky činitele jakosti
varicap (D902)
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
35

36.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
36

37.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Zenerova porucha
Ust < 5 V
Lavinový rozpad
Ust > 5 V
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
37

38.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Základní parametry
Jmenovité napětí
stabilizace Uct
Napětí Zenerovy diody při
průtok jmenovitého proudu
Stabilizační proud Ist
Proud protékající zenerovou diodou dovnitř
oblasti stabilizace
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
38

39.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Základní parametry
Diferenční odpor
zenerova dioda rdiff
rDIF
ΔU ST
ΔICT
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
39

40.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Základní parametry
Teplota
poměr
stabilizační napětí (TKN)
U
umění.
ΔU ST
U ST.NO ΔT
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
40

41.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Maximální přípustné parametry
Maximální přípustný proud
stabilizace Ist.max
Minimální přípustný stabilizační proud
Ist.min
Maximální přípustný dopředný proud
Ipr.max
Maximální přípustný výkon
disperze Pmax
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
41

42.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Příklady charakteristik
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
42

43.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Příklady charakteristik
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
43

44.

Polovodičové diody
Pružina 2020
zenerovy diody
Příklady charakteristik
příklad
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
44

45. Stabilizátory

Polovodičové diody
Pružina 2020
Stabilizátory
já pr
I st max
U arr max I st min
U pr
jsem arr.
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
U sv
45

46. Stabilizátory

Polovodičové diody
Pružina 2020
Stabilizátory
R
+
Uin
Ust
Rn
–
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
46

47. Omezovací diody – odrušovače

Polovodičové diody
Pružina 2020
Omezovací diody – supresory
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
47

48. Základní parametry omezovacích diod

Polovodičové diody
P imp.max
Základní parametry
omezovací diody
t na
Přicházím max
U arr.max
U otevřené
Pružina 2020
otevírám
U limit imp.
I pr.imp.max
U pr.imp.max
K limit = U limit imp.max/ U otev
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
48

49. Příklad schématu zapojení

Polovodičové diody
Pružina 2020
Příklad schématu zapojení
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
49

50. Příklad činnosti omezovače

Polovodičové diody
Pružina 2020
Příklad činnosti omezovače
U
UВХ
UOUT
UOGR
t
Fakulta KNURE KIU
Počítačové oddělení tel. 70-21-354
50

51. Domácí úkol

• Uveďte příklady moderních diod
uvažované typy, jejich parametry a
Funkce
Úplná nevědomost není největší zlo:
hromadění špatně naučených znalostí je ještě horší.
Plato

Hezký den všem! V minulém článku jsem hovořil o dynamických charakteristikách polovodičových diod. Změnou fyzikálních charakteristik pn struktur (tloušťka a plocha pn přechodu, koncentrace akceptorových a donorových nečistot, polovodičový materiál atd.) se mění elektrické parametry diod. Polovodičová zařízení získaná během těchto změn se obecně nazývají diody, ale v závislosti na získaných charakteristikách mají konkrétní název, například zenerova dioda, varikap, pulzní dioda atd. V tomto článku se budeme zabývat klasifikací a typy polovodičových diod a jejich hlavními parametry.

Chcete-li sestavit radioelektronické zařízení, můžete si předem vyrobit sadu DIY KIT pomocí odkazu.

Klasifikace a označení polovodičových diod

Označení domácích polovodičových diod je alfanumerický kód sestávající převážně z pěti prvků.

Symboly některých typů polovodičových diod.

První prvek – písmeno nebo číslo (méně často) označuje polovodičový materiál, ze kterého je dioda vyrobena. Používají se následující prvky:

Г nebo 1 – germanium nebo jeho sloučeniny;

К nebo 2 – křemík nebo jeho sloučeniny;

А nebo 3 – sloučeniny galia (například arsenid galia GaAs);

И nebo 4 – sloučeniny india (například fosfid india InP).

Druhý prvek – písmeno označující podtřídu polovodičové diody:

Д – usměrňovač nebo pulzní dioda;

Ц – oprava sloupků a bloků;

В – varikapy;

И – tunelové diody;

А – ultravysokofrekvenční diody;

С – zenerova dioda;

Г – generátory hluku;

Л – vyzařující optoelektronická zařízení;

О – optočlen.

Třetí prvek – číslo udávající hlavní funkce zařízení. V závislosti na podtřídě zařízení tento prvek (číslo) označuje jinou charakteristiku.

Pro podtřídu usměrňovačů nebo pulzních diod Д:

1 – usměrňovací diody s konstantní nebo průměrnou hodnotou propustného proudu nejvýše 0,3 A;

2 – usměrňovací diody s konstantní nebo průměrnou hodnotou propustného proudu větší než 0,3 A, ale ne více než 10 A;

4 – pulzní diody s dobou obnovení zpětného odporu nad 500 ns;

5 – pulsní diody s dobou obnovení zpětného odporu delší než 150 ns, ale ne vyšší než 500 ns;

6 – pulsní diody s dobou obnovení zpětného odporu delší než 30 ns, ale ne vyšší než 150 ns;

7 – pulsní diody s dobou obnovení zpětného odporu delší než 5 ns, ale ne vyšší než 30 ns;

8 – pulsní diody s dobou obnovení zpětného odporu delší než 1 ns, ale ne vyšší než 5 ns;

9 – pulzní diody s efektivní životností minoritních nosičů náboje menší než 1 ns.

Pro podtřídu opravných sloupků a bloků Ц:

1 – pro póly s konstantní nebo průměrnou hodnotou stejnosměrného proudu nejvýše 0,3 A;

2 – pro póly s konstantní nebo průměrnou hodnotou stejnosměrného proudu od 0,3 do 10 A;

3 – pro jednotky s konstantní nebo průměrnou hodnotou stejnosměrného proudu nejvýše 0,3 A;

4 – pro jednotky s konstantním nebo průměrným dopředným proudem od 0,3 do 10 A.

Pro podtřídu varicap В;

1 – ladění varikapů;

2 – množící se varikapy.

Pro podtřídu tunelových diod И:

1 – zesilovací tunelové diody;

2 – tunelové diody generátoru;

3 – spínací tunelové diody;

4 – reverzní diody.

Pro podtřídy ultravysokofrekvenčních diod А:

1 – směšovací diody;

2 – detektorové diody;

3 – zesilovací diody;

4 – parametrické diody;

5 – spínací nebo omezovací diody;

6 – násobící a ladicí diody;

7 – generátorové diody;

8 – pulzní diody.

Pro podtřídu zenerových diod С:

1 – Zenerova dioda s výkonem do 0,3 W a stabilizačním napětím do 10 V;

2 – Zenerova dioda s výkonem do 0,3 W a stabilizačním napětím od 10 do 100 V;

3 – Zenerova dioda s výkonem do 0,3 W a stabilizačním napětím vyšším než 100 V;

4 – Zenerova dioda s výkonem od 0,3 W do 5 W a stabilizačním napětím do 10 V;

5 – Zenerova dioda s výkonem od 0,3 W do 5 W a stabilizačním napětím od 10 do 100 V;

6 – Zenerova dioda s výkonem od 0,3 W do 5 W a stabilizačním napětím vyšším než 100 V;

7 – Zenerova dioda s výkonem od 5 W do 10 W a stabilizačním napětím do 10 V;

8 – Zenerova dioda s výkonem od 5 W do 10 W a stabilizačním napětím od 10 do 100 V;

9 – Zenerova dioda s výkonem od 5 W do 10 W a stabilizačním napětím vyšším než 100 V;

Pro podtřídu generátorů hluku Г:

1 – generátory nízkofrekvenčního šumu;

2 – generátory vysokofrekvenčního šumu.

Pro podtřídu vyzařujících optoelektronických zařízení Л:

1 – infračervená emitující dioda;

2 – modul vyzařující infračervené záření;

3 – přisvětlovací dioda;

4 – indikátor znamení;

5 – vývěsní štít;

6 – měřítko;

7 – obrazovka;

Pro podtřídu optočlenů О;

Р – odporový optočlen;

Д – diodový optočlen;

Т – tranzistorový optočlen.

Čtvrtý prvek – dvou nebo třímístné číslo označující sériové číslo vývoje.

Pátý prvek – písmeno označující rozšíření parametrů zařízení vyrobených stejnou technologií.

Kromě těchto pěti prvků lze přiřadit další parametry:

— čísla od 1 do 9 označující úpravy zařízení vedoucí ke změnám jeho konstrukce nebo elektrických parametrů;

– dopis С k označení sestav – souborů podobných zařízení, která nejsou elektricky propojena nebo propojena stejným typem svorek.

Zvažme hlavní typy polovodičových zařízení, princip jejich fungování, hlavní parametry a vlastnosti.

Usměrňovací diody

Asymetrie proudově-napěťové charakteristiky pn přechodu se využívá k usměrnění nízkofrekvenčního střídavého elektrického proudu (do 100 kHz). Diody určené pro takové účely se nazývají Rectifier Diodes a jsou nejběžnější. U diod tohoto typu má pn přechod velkou plochu pro zajištění toku proudů požadované velikosti.

Hlavní parametry usměrňovacích diod jsou uvedeny níže.

Průměrné dopředné napětí U_pr.sr. (V_F) – průměrné propustné napětí na diodě za dobu, kdy jí protéká maximální přípustný usměrněný proud.

Průměrný zpětný proud I_obr.sr. (I_R) – průměrný zpětný proud za určitou dobu, měřený při maximálním zpětném napětí.

Maximální přípustné zpětné napětí U_arr.max (U_RRM) – nejvyšší konstantní (nebo pulzní) zpětné napětí, při kterém může dioda spolehlivě a dlouhodobě pracovat.

Maximální přípustný usměrněný proud I_vp.sr.max (I_F(AV)) – průměrný proud diodou za určitou dobu, což zajišťuje její spolehlivý a dlouhodobý provoz.

Maximální frekvence f_max (F_t) – nejvyšší frekvence přiváděného napětí, při které usměrňovač na dané diodě pracuje celkem efektivně a zahřívání diody nepřekračuje přípustnou hodnotu.

Vysokofrekvenční a pulzní diody

Vysokofrekvenční diody a Fast Switching Diodes kombinují celou skupinu polovodičových diod určených pro zpracování vysokofrekvenčních signálů, např. detektorové diody, směšovací diody, modulační diody. Hlavní parametry takových diod jsou uvedeny níže.

Maximální přípustné zpětné napětí U_arr.max (U_RRM) – konstantní zpětné napětí, jehož překročení prudce snižuje životnost diody nebo vede k jejímu okamžitému poškození.

Konstantní propustné napětí U_пр (V_F) – pokles napětí na diodě při jejím průtoku stejnosměrný proud I_пр (I_F) normalizované na určité úrovni.

Konstantní zpětný proud I_arr. (I_R) – proud procházející diodou při konstantním zpětném napětí na ní; Normalizováno zpravidla při maximálním zpětném napětí U_arr.max (U_RRM).

Kapacita diody C_Д (C_T) – kapacita mezi vývody polovodičové diody při daném napětí. Když se zpětné napětí zvyšuje, kapacita diody C_Д klesá.

Doba obnovy reverzního odporu t_východní (t_rr) – časový úsek od okamžiku sepnutí do okamžiku, kdy zpětný proud klesne na danou referenční úroveň.

Varicaps

Polovodičové diody určené k použití jako kapacitní prvek, který závisí na zpětném napětí, které je na něj aplikováno, se nazývají varikapy (diody s proměnnou kapacitou). Změna kapacity varikapu při působení zpětného napětí je popsána následujícím výrazem

kde C_U – kapacita varikapu,

С – varikapová kapacita při nulovém zpětném napětí,

φ_К – rozdíl kontaktního potenciálu,

n – koeficient v závislosti na typu varikapu.

Mezi hlavní charakteristiky varicapu patří následující parametry.

Koeficient překrytí kapacity k_C (C_d(U)/C_d(U)) – poměr varikapových kapacit při dvou extrémních hodnotách zpětného napětí.

Faktor kvality varicap Q – poměr reaktance při dané frekvenci signálu ke ztrátovému odporu při dané kapacitě nebo zpětném napětí.

Varikapový zpětný proud I_arr. (I_R) – stejnosměrný proud protékající varikapem v opačném směru při daném zpětném napětí.

Maximální přípustné zpětné napětí U_arr.max (U_RRM) – konstantní zpětné napětí, jehož překročení prudce snižuje životnost diody nebo vede k jejímu okamžitému poškození.

Tunelové diody

Na rozdíl od běžných diod vedou tunelové diody proud nejen v propustném směru, ale i ve směru zpětném. Na přímé větvi proudově-napěťové charakteristiky je navíc spádový úsek. V této sekci je rozdílový odpor záporný, protože zvýšení napětí způsobí pokles proudu diodou.

Proudově-napěťová charakteristika tunelové diody.

Anomální část charakteristiky je způsobena tím, že v silně dotovaných pn strukturách dochází k tunelovému efektu. Proto se polovodičové diody s touto charakteristikou nazývají tunelové diody (Tunelová dioda). Tato vlastnost umožňuje použití tunelové diody v zesilovačích a generátorech a také v pulzních zařízeních.

Rozdílový odpor tunelové diody zůstává záporný, dokud není na diodu aplikována určitá frekvence střídavého proudu. Hodnotu této frekvence lze určit vzorcem

kde R_rozdíl – diferenciální odpor diody,

R_П – celkový odpor diody (krystal, kontakty a vodiče),

С_Д – celková kapacita diody.

Hlavní parametry tunelové diody jsou uvedeny níže.

Stejnosměrný proud v maximálním bodě charakteristiky proud-napětí I_П (I_p) – proud v místě maximální proudově-napěťové charakteristiky, při které dI/dU = 0.

Stejnosměrný proud v minimálním bodě charakteristiky proud-napětí I_В (I_v) – proud v minimálním bodě charakteristiky proud-napětí, při kterém dI/dU = 0.

Špičkové napětí U_П (U_p) – propustné napětí na diodě odpovídající špičkovému proudu.

Údolní napětí U_B (U_v) – propustné napětí na diodě odpovídající údolnímu proudu.

Napětí roztoku U_Р (U_Fp) – dopředné napětí, větší než dolní napětí, při kterém se proud rovná špičce.

Indukčnost diody L_Д (L_S) – celková sériová indukčnost diody za daných podmínek.

Kapacita tunelové diody C_Д.

Diodový diferenciální odpor R_rozdíl (R_S) – hodnota rovna poměru přírůstku napětí k přírůstku proudu.

Rezonanční frekvence tunelové diody f (F_OSC) – vypočtená frekvence, při které se celková reaktance pn přechodu a indukčnosti těla tunelové diody rovná nule.

Limitní odporová frekvence f_R (f_XO) – vypočtená frekvence, při které aktivní složka celkového odporu sériového obvodu, sestávajícího z pn přechodu a ztrátového odporu, klesne na nulu.

Šumová konstanta tunelové diody K_ш – hodnota, která určuje šumové číslo diody.

Odolnost proti ztrátě tunelové diody R_п – celkový odpor krystalu, kontaktů a vodičů.

zenerovy diody

Diody určené ke stabilizaci napětí na zátěži při změně napájecího napětí nebo odporu zátěže se nazývají zenerovy diody. Charakteristickým rysem zenerových diod je, že jejich pracovní částí je úsek charakteristiky proud-napětí v oblasti zpětných napětí.

Voltampérová charakteristika zenerovy diody.

Zenerova dioda se vyznačuje následujícími parametry.

Stabilizační napětí U_CT (V_Z) – napětí na zenerově diodě v provozním režimu (při daném stabilizačním proudu).

Minimální stabilizační proud I_Art.min (I_{Z min}) – nejnižší hodnota stabilizačního proudu, při které je průrazný režim stabilní.

Maximální přípustný stabilizační proud I_Art.max (I_{Z max}) – nejvyšší stabilizační proud, při kterém zahřívání zenerovy diody nepřekročí přípustné meze.

Diferenční odpor R_rozdíl (Z_ZT) – poměr přírůstku stabilizačního napětí k přírůstku stabilizačního proudu, který jej způsobuje. R_rozdíl = ΔU_CT/ΔI_CT.

Teorie je dobrá, ale je potřeba si to vše prakticky vyzkoušet MŮŽETE VYZKOUŠET ZDE