Напівпровідниковий діод

Напівпровіднико́вий діо́д (рос. полупроводниковый диод, англ. semiconductor (crystal) diode; нім. н. Halbleiterdiode f) — 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.

Випрямний перехід, окрім ефекту випрямлення, має й інші властивості, що використовуються для створення різних видів напівпровідникових діодів: випрямних діодів, стабілітронів, лавинно-пролітних діодів, тунельних діодів, варикапів та інших. Тому напівпровідникові діоди поділяють: на випрямні, високочастотні та надвисокочастотні, імпульсні, опірні (стабілітрони), чотиришарові перемикаючі, фотодіоди, світлодіоди, тунельні діоди та інші.

Види напівпровідникових діодів

Загалом, механізм односторонньої провідності у діодів однаковий, проте для його створення можна використовувати не лише виключно напівпровідники, а й метали.

Напівпровідник-напівпровідник

Якщо сплавити напівпровідники з різними типами провідності (n— та p-провідністю), то на межах їх стику утворюється p-n перехід. Вільні електрони з області напівпровідника з n-провідністю рекомбінують з «дірками» напівпровідника з p-провідністю. Утворюється нейтральний шар, який розділяє дві області з електричними зарядами. Створюється різниця потенціалів. Якщо подати напругу негативним знаком на n-область та позитивним на p-область, то електрони будуть здатні подолати нейтральний бар'єр і через діод потече струм (пряме увімкнення діода). Якщо подати напругу позитивним знаком на n-область, а негативним на p-область, то нейтральний шар розшириться і струм протікати не буде.

Метал-напівпровідник

Якщо методом катодного розпилення, або вакуумного осадження, на очищену зону напівпровідника, нанести метал, то утвориться з'єднання метал-напівпровідник. Робота виходу електронів з металу значно більша, ніж у напівпровідника. Тому утвориться різниця робіт виходу, та різниця потенціальних бар'єрів. Це зумовить перехід електронів із напівпровідника до металу, та відсутність переходу електронів із металу до напівпровідника.

Основні параметри напівпровідникового діода

• I_s — струм насичення (тепловий струм);
• R_б — опір бази діода;
• R_а — активний опір;
• R_Д — диференційний опір;
• C_б — бар'єрна ємність;
• С_Д — дифузійна ємність
• R_{тп к} — тепловий опір перехід-корпус;
• К_в — коефіцієнт випростування;
• φ_к — контактна різниця потенціалів.

Проектування

При автоматизованому проектуванні мікроелектронної апаратури (МЕА), широко використовуються моделі елементної бази, зокрема, моделі напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем (ІМС). Найпоширенішими є топологічні моделі, наведені у вигляді еквівалентної заступної схеми, або неспрямованого графа, вітки яких відбивають шляхи розповсюдження фізичного процесу у приладах.

Застосування

Застосовується практично у всіх електронних схемах, та в багатьох електричних.

Література

• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
• [ http://tiristor.net/analogi-2 Таблиці аналогів діодов и тиристорів , зарубіжні та отечествені ]

Див. також

• Діод
• Діод Зенера (стабілітрон)
• Діод Шотткі
• Варикап
• Світлодіод
• Органічний світлодіод (OLED)
• Тунельний діод
• Резонансний тунельний діод