Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-134. Важные параметры диода: допустимое обратное напряжение, допустимый прямой ток, прямое и обратное сопротивление. Но вот при некотором обратном напряжении, превышающем допустимую величину U_{обр.доп}, обратный ток резко нарастает. Это происходит быстрое лавинообразное разрушение структуры полупроводника, и диод выходит из строя. Кстати, возможны два разных, но одинаково трагичных повреждения диода — разрыв, отгорание контактов внутри прибора или короткое их замыкание, превращение диода в обычный проводник. Допустимое обратное напряжение входит в число основных параметров диода (С-14), напряжение это, естественно, ни в коем случае нельзя превышать.

Другой ограничивающий параметр — допустимый прямой ток I_доп. Проходя через диод, прямой ток выделяет в нем некоторую тепловую энергию, нагревает прибор. А нагревание очень опасно для полупроводниковых материалов, оно увеличивает количество неосновных носителей заряда. Вот почему приходится ограничивать величину прямого тока и еще ограничивать рабочую температуру полупроводниковых приборов. Для германиевых диодов и транзисторов предельная рабочая температура +60 °C, а для кремниевых она значительно выше — до +150 °C.

Есть у полупроводникового диода еще два важных параметра — его прямое и обратное сопротивление, то есть сопротивление при разной полярности приложенного к диоду напряжения (Р-79;3,4). У плоскостных диодов, в которых площадь соприкосновения зон пир сравнительно велика, прямое сопротивление обычно не более нескольких Ом, обратное — несколько кОм или несколько десятков кОм. У точечных диодов, где площадь рn-перехода мала (Т-136), прямое сопротивление — несколько десятков Ом, обратное — сотни кОм и даже несколько МОм.

Во всех случаях прямое сопротивление во много раз меньше обратного, и в этом, собственно говоря, отражена так называемая односторонняя проводимость диода. Под действием напряжения диод пропускает ток, и в электрическую цепь он входит как резистор. Но конечно же, диод принципиально отличается от нормального резистора, сопротивление которого одинаково при любых направлениях тока. И, рассматривая поведение диода в электрической цепи, его приходится считать либо большим, либо малым сопротивлением, в зависимости от полярности приложенного напряжения, в зависимости от направления тока.

Т-135. Под действием переменного напряжения в цепи диода появляется пульсирующий ток. До сих пор мы подводили к диоду постоянные напряжения, теперь попробуем подвести переменное. Что при этом произойдет, легко узнать, если к вольт-амперной характеристике (Р-80) пристыковать график переменного напряжения, подобно тому, как мы это делали, рассматривая работу громкоговорителя (Р-73). Пользуясь этими двумя состыкованными графиками — вольт-амперной характеристикой и графиком переменного напряжения, — легко построить третий, график тока, который пойдет в цепи диода (Р-81).

Р-81

Без всяких пояснений видно, что по характеру изменения ток, а вместе с ним и выходное напряжение, уже совершенно не похож на входное напряжение. В одну сторону идут значительные импульсы прямого тока, в другую — ничтожно малые импульсы обратного тока. В большинстве случаев можно вообще пренебречь этими небольшими всплесками обратного тока и считать, что в цепи диода есть только токовые импульсы одного направления.

Как видите, диод производит чрезвычайно сложную операцию — искажает форму сигнала, резко меняет его спектр, создает сильные нелинейные искажения. Такие искажения сигнала в ряде случаев совершенно необходимы, и во многих схемах диод оказывается основным действующим лицом (Т-281).

Т-136. Плоскостные и точечные диоды различаются допустимыми параметрами и собственной емкостью. Полупроводниковый диод — это своего рода конденсатор: зону n и зону р можно рассматривать как обкладки конденсатора, область рn-перехода— как изолятор между обкладками (Р-82;1). Емкость полупроводникового диода — это бесплатное приложение к его основному электрическому свойству — к односторонней проводимости. И нужно сказать, во многих случаях приложение весьма вредное. Так, в частности, собственная емкость диода создает нежелательный обходной путь для переменного тока, который нужно направить через диод (Р-82;4).

Р-82