Напівпровідниковий діод: пристрій, принцип роботи та основні види

Напівпровідниковий діод: пристрій, принцип роботи та основні види

Колись, на зорі розвитку радіотехніки, одним з перших активних елементів, що викликали справжню революцію у створенні всіляких схем, вважалася електронна лампа. Вона була досить великою і дорогою. Але вже в перші десятиліття минулого століття були винайдені детекторні приймачі. Принципові схеми цих пристроїв стали досить популярними у радіолюбителів, оскільки в кожній з них використовувався порівняно дешевий напівпровідниковий діод. Саме з його початкової назви такі радіоприймачі називалися детекторними. А зараз цей елемент просто називають діодом. На схемах цей прилад позначають трикутником з вертикальною чорточкою біля вершини, паралельною його основі, а на вигляд він чимось нагадує звичайний резистор, що часто має на одному кінці "капелюшок".

Принцип роботи напівпровідникового діоду

  Пристрій даного елемента складається всього з двох шарів напівпровідника, в ролі якого часто використовують німеччин або кремній. Перший з них володіє електропровідністю n-типу (негатив), а другий - електропровідністю p-типу (позитив). На їхньому кордоні утворюється так званий "p-n" - перехід. При цьому зона "р" виступає як анод, а область "n" - у ролі катода. Завдяки такому пристрою напівпровідниковий діод містить в собі вільні частинки протилежних зарядів. У шарі "р" є позитивні іони, які називають "дірками", а в шарі "n" - негативно заряджені вільні електрони.

Якщо на катод подати "плюс", а на анод "мінус", однополярні заряди стануть відштовхуватися, на кордоні переходу між зонами виникне рух частинок і напівпровідниковий діод стане пропускати струм. Але варто поміняти полярність підключення, як іони потягнуться до мінуса, а електрони будуть дрейфувати до плюсу, і в результаті в "р-n" -переході не виявиться носіїв зарядів. Будь-який рух всередині такого елемента припиниться, і електричний струм зупиниться. У цьому стані напівпровідниковий діод закрито. Ця властивість цього елемента знайшла собі найширше застосування в радіоелектроніці, але перетворення струму зі змінного в постійний - це далеко не єдина його функція. Давайте розглянемо, для чого ще використовую цей прилад.

Яким буває напівпровідниковий діод

Зовні всі різновиди цього радіоелемента дуже схожі один на одного. Відмінності характерні лише для деяких груп, які відрізняються як за низкою параметрів, так і за своєю конструкцією. Спробуємо виділити найпоширеніші модифікації напівпровідникових діодів:

  1. Випрямний. Як неважко здогадатися за назвою, цей тип використовується для отримання постійного струму.
  2. Стабілітрон. Застосовується для стабілізації вихідного напруження.
  3. Напівпровідниковий діод Ганна. Використовується для створення частот діапазоном до десятків гігагерц.
  4. СВЧ-діод. Відрізняється певними конструктивними особливостями і застосовується в пристроях, що працюють на надвисоких і високих частотах.
  5. Імпульсний діод. Для нього характерна висока швидкодія і малий час відновлення. Такий тип застосовується в різних видах імпульсної техніки (наприклад, в імпульсному блоці живлення).
  6. Діод Ауд кі. Призначений для роботи в стабілізаторах напруги, а також в імпульсних перетворювачах.
  7. Лавинно-прогоновий діод. Здатний генерувати частоти аж до 180 ГГц.
  8. Світлодіод. У цього типу дуже широкий спектр застосування. Його також часто використовують у різних альтернативних освітлювальних приладах.
  9. Фотодіод. Має мініатюрну лінзу і керується світловим потоком. Залежно від свого різновиду може функціонувати як в ультрафіолетовому, так і в інфрачервоному діапазоні спектру.
  10. Твердотільний лазер. Використовується для зчитування і запису даних на оптичні диски. Приклад використання: побутові КД/DVD-плеєри.

Складно уявити собі нинішній розвиток технологій без цього чудового невеликого приладу.