Полупроводниковые диоды
В пограничном слое двух полупроводников с различным характером электропроводности при одном направлении тока дырки и электроны движутся навстречу друг другу, и при их встрече происходит рекомбинация. В цепи, таким образом, протекает ток (рис. 12.4 а).
Если изменить направление тока на обратное (рис.12.4 б), то изменится и направление движения дырок и электронов. Носители зарядов при этом не приближаются к граничной поверхности полупроводников, а удаляются от нее.
а) б)
Рис. 12.4
В результате в пограничной области образуется слой, лишенный свободных носителей зарядов. Постоянный ток через этот слой проходить не может. В реальных условиях очень малый ток проходит через этот слой вследствие наличия в полупроводнике, наряду с примесной, некоторой собственной электропроводности. Однако сопротивление цепи в этом случае (рис. 12.4 б) во много раз больше, чем в предыдущем случае (рис. 12.4 а).
Электронно-дырочный, или p-n, переход представляет собой электрический переход между p и n зонами полупроводника. Электронный прибор с таким переходом называется полупроводниковым диодом. Он обладает односторонней проводимостью. Все полупроводниковые диоды по конструктивному исполнению делят на точечные и плоскостные. Точечный диод состоит из пластины германия или кремния с электропроводностью n-типа и вплавленной в нее стальной проволочкой (рис. 12.5 а). У точечного диоды линейные размеры p-n - перехода много меньше его толщины. Из-за малой площади контакта пря-
а) б)
Рис. 12.5
мой ток таких диодов, а также их межэлектродная емкость сравнительно малы, поэтому их используют в основном для выпрямления тока в слаботочных устройствах сверхвысокой частоты. Вольт–амперные характеристики точечных диодов приведены на рис. 12.5 б.
В плоскостных диодах p-n - переход образован двумя полупроводниками с различными токами электропроводности, причем линейные размеры перехода много больше его толщины. Площадь перехода колеблется в широких пределах: от долей мкм2 до нескольких см2, поэтому прямой ток плоскостных диодов составляет от единиц до тысяч ампер. Конструкция и вольт-амперные характеристики плоскостных диодов показаны на рис. 12.6 а, б.
а) б)
Рис.12.6
Основными параметрами диодов являются: прямой максимальный
ток диода 
, прямое напряжение
, максимально допустимое обратное
напряжение 
, обратный ток диода 
.
12.2.3. Стабилитроны
Стабилитрон представляет собой специальный полупроводниковый
диод, напряжение электрического пробоя которого очень слабо зависит от протекающего
через него тока. Стабилитрон служит для стабилизации напряжения в различных электронных
устройствах (например, блоках питания). Вольт-амперная характеристика стабилитрона
приведена на рис. 12.7.
Рис. 12.7
Из характеристики видно, что напряжение
стабилизации 
слабо изменяется при достаточно больших
изменениях тока стабилизации 
. Это свойство стабилитрона используют для получения стабильного
напряжения в стабилизаторах напряжения.
Одним из основных параметров, учитываемых при выборе стабилитронов, является напряжение стабилизации (пробоя). В справочных данных указывается номинальное напряжение стабилизации для определенного тока. В настоящее время отечественной промышленностью серийно выпускаются стабилитроны с напряжением стабилизации в диапазоне 5…300 В и с допусками на разброс номинального напряжения 5, 10, 15 %. Наличие разброса ограничивает применение некоторых схем включения стабилитронов и приводит иногда к усложнению схем.
Напряжение
стабилизации зависит также от температуры стабилитрона. Количественно эта зависимость
выражается температурным коэффициентом напряжения 
,
представляющим собой отношение изменения напряжения стабилизации к изменению температуры
стабилитрона, приведенное к одному вольту, %/°C
,
(12.1)
где 
и 
– напряжения стабилизации при температурах 
и 
.
Дополнительными характеристиками стабилитрона
являются динамическое сопротивление на участке стабилизации 
, минимальный 
и максимальный 
ток стабилизации.
Параметры схем со стабилитронами
выбираются так, чтобы длительный средний ток через них был меньше максимально
допустимого 
Значение тока ограничено допустимой по тепловому
режиму мощностью рассеяния и представляет собой отношение этой мощности к напряжению
стабилизации. Кратковременно же стабилитрон способен выдерживать токи, значительно
большие Значение температурного коэффициента возрастает с увеличением
напряжения стабилизации. Поэтому в ряде случаев целесообразно заменить один высоковольтный
стабилитрон цепочкой низковольтных, соединенных последовательно.
Конструктивно стабилитроны выполняются аналогично выпрямительным диодам.
Электрические и магнитные цепи