Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (CVC) είναι ένα γράφημα της εξάρτησης του ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα της διασταύρωσης p-n από την τιμή και την πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται σε αυτό. . Αυτή η εξάρτηση μπορεί να ληφθεί πειραματικά ή να υπολογιστεί με βάση τη χαρακτηριστική εξίσωση ρεύματος-τάσης
Το θερμικό ρεύμα μιας διασταύρωσης pn εξαρτάται από τη συγκέντρωση της ακαθαρσίας και τη θερμοκρασία.Η αύξηση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης p-n οδηγεί σε αύξηση του θερμικού ρεύματος και, κατά συνέπεια, σε αύξηση του μπροστινού και του αντίστροφου ρεύματος , κατά συνέπεια, σε μείωση των προς τα εμπρός και αντίστροφων ρευμάτων της διασταύρωσης p-n.- 14. Βλάβησελ n
-μετάβαση
- ονομάζεται απότομη αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας μιας διασταύρωσης υπό αντίστροφη τάση. Συνοδεύεται
Μια απότομη αύξηση του αντίστροφου ρεύματος, με μια ελαφρώς φθίνουσα ή ακόμη και μειωμένη αντίστροφη τάση:
Τρεις τύποι κατανομής:
1. Σήραγγα (ηλεκτρικό) – το φαινόμενο της διέλευσης ηλεκτρονίων μέσα από ένα φράγμα δυναμικού.
2. Χιονοστιβάδα (ηλεκτρική) - εμφανίζεται εάν, όταν κινείται πριν από την επόμενη σύγκρουση με ένα άτομο, μια τρύπα (ηλεκτρόνιο) αποκτά ενέργεια επαρκή για να ιονίσει το άτομο.
3. Θερμική διάσπαση (μη αναστρέψιμη) – συμβαίνει όταν ο ημιαγωγός θερμαίνεται και η αγωγιμότητα αυξάνεται ανάλογα. 15. Δίοδος ανορθωτή: σκοπός, τάση ρεύματος-τάσης, κύριες παράμετροι,Για τη μετατροπή χρησιμοποιούνται διόδους ανόρθωσης
AC
σε ένα παλμικό ρεύμα μιας κατεύθυνσης και χρησιμοποιείται σε τροφοδοτικά για ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Ανορθωτικές δίοδοι γερμανίουΠαραγωγή γερμανίου 
διόδους ανόρθωσης
ξεκινά με τη σύντηξη του ινδίου στην αρχική γκοφρέτα ημιαγωγών γερμανίου τύπου n.Με τη σειρά του, η αρχική πλάκα συγκολλάται σε μια θήκη κρυστάλλου από χάλυβα για διόδους ανορθωτή χαμηλής ισχύος ή σε μια χάλκινη βάση για ανορθωτικές διόδους υψηλής ισχύος.
Από το Σχ. 25 μπορεί να φανεί ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, το αντίστροφο ρεύμα της διόδου αυξάνεται σημαντικά και το μέγεθος της τάσης διάσπασης μειώνεται.
Οι δίοδοι γερμανίου για διάφορους σκοπούς έχουν διορθωμένη τιμή ρεύματος από 0,3 έως 1000A. Η πτώση τάσης προς τα εμπρός δεν υπερβαίνει τα 0,5V και η επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση είναι 400V.
Το μειονέκτημα των διόδων γερμανίου είναι η μη αναστρέψιμη διάσπασή τους ακόμη και σε βραχυπρόθεσμες υπερφορτώσεις παλμών
Διόδους ανορθωτή πυριτίου Γιαπαίρνοντας p-n Οι μεταβάσεις σε διόδους ανορθωτή πυριτίου πραγματοποιούν τη σύντηξη αλουμινίου σε κρύσταλλο πυριτίου τύπου n ή κράματος χρυσού με αντιμόνιο σε πυρίτιο τύπου p.Οι μέθοδοι διάχυσης χρησιμοποιούνται επίσης για τη λήψη μεταβάσεων. Σχέδια μιας σειράς χαμηλής ισχύος
διόδους πυριτίου
πρακτικά δεν διαφέρει από τα σχέδια παρόμοιων διόδων γερμανίου. Χαρακτηριστικά και παράμετροι ανορθωτών και καθολικών διόδωνΟι διόδους ανορθωτή χρησιμοποιούνται για την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος χαμηλής συχνότητας. Στον πυρήνα
διορθωτικές ιδιότητες Αυτές οι δίοδοι βασίζονται στην αρχή της μονόδρομης αγωγιμότητας των συνδέσεων p-και-ηλεκτρονίου-οπής.Οι γενικές δίοδοι χρησιμοποιούνται σε διάφορους ραδιοηλεκτρονικούς εξοπλισμούς ως ανορθωτές εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής και υψηλής τάσης.
χαμηλές συχνότητες, πολλαπλασιαστές και μετατροπείς συχνότητας, ανιχνευτές μεγάλων και μικρών σημάτων κ.λπ. Το εύρος των ρευμάτων λειτουργίας και των τάσεων των διόδων ανορθωτή και γενικής χρήσης είναι πολύ ευρύ, επομένως παράγονται τόσο με σημειακές όσο και με επίπεδες συνδέσεις p-n στη δομή ημιαγωγών με εμβαδά από δέκατα από ένα τετραγωνικό χιλιοστό έως πολλά τετραγωνικά εκατοστά. Συνήθως, οι γενικές δίοδοι χρησιμοποιούν συνδέσμους με μικρές επιφάνειες και χωρητικότητες, αλλά με σχετικά υψηλές τιμές μπροστινών ρευμάτων και αντίστροφων τάσεων. Αυτές οι απαιτήσεις ικανοποιούνται από σημειακές, επίπεδες και μεσοεπίπεδες διόδους μικροκράματος. Τα χαρακτηριστικά και οι παράμετροι των διόδων γενικής χρήσης είναι ίδιες με εκείνες των διόδων ανορθωτή. Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης(χαρακτηριστικό τάσης) των διόδων ανορθωτή εκφράζει την εξάρτηση του ρεύματος που διέρχεται από τη δίοδο από την τιμή και την πολικότητα του ρεύματος που εφαρμόζεται σε αυτήν
Ο αντίστροφος κλάδος του χαρακτηριστικού αντιστοιχεί στη μη αγώγιμη κατεύθυνση του ρεύματος μέσω της διόδου με αντίστροφη πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται στη δίοδο. Το αντίστροφο ρεύμα (τμήμα OD) εξαρτάται ελαφρώς από την εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση. Σε σχετικά υψηλή αντίστροφη τάση (σημείο Β στο χαρακτηριστικό), συμβαίνει ηλεκτρική βλάβη της διασταύρωσης p-n, κατά την οποία το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται γρήγορα, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε θερμική διάσπαση και ζημιά στη δίοδο. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το θερμικό ρεύμα και το ρεύμα παραγωγής των φορέων φόρτισης στη διασταύρωση θα αυξηθούν, γεγονός που θα οδηγήσει σε αύξηση των προς τα εμπρός και αντίστροφων ρευμάτων και σε μετατόπιση των χαρακτηριστικών της διόδου.
Οι ιδιότητες και η εναλλαξιμότητα των διόδων αξιολογούνται από τις παραμέτρους τους. Οι κύριες παράμετροι περιλαμβάνουν ρεύματα και τάσεις που σχετίζονται με το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσηςΟι δίοδοι χρησιμοποιούνται και σε κυκλώματα AC και DC. Επομένως, για να αξιολογηθούν οι ιδιότητες των διόδων, μαζί με τις παραμέτρους σε DCχρησιμοποιούν διαφορικές παραμέτρους που χαρακτηρίζουν τη λειτουργία τους σε εναλλασσόμενο ρεύμα.
Ανορθωμένο (συνεχές) ρεύμα Ipr είναι το ρεύμα (μέση τιμή ανά περίοδο) που διέρχεται από τη δίοδο, το οποίο διασφαλίζει την αξιόπιστη και μακροχρόνια λειτουργία της. Η ισχύς αυτού του ρεύματος περιορίζεται από τη θέρμανση ή τη μέγιστη ισχύ Pmax. Η υπέρβαση του μπροστινού ρεύματος οδηγεί σε θερμική διάσπαση και ζημιά στη δίοδο.
- Μπροστινή πτώση τάσης UPr.Av είναι η μέση τιμή για μια περίοδο στη δίοδο όταν το επιτρεπόμενο προς τα εμπρός ρεύμα διέρχεται από αυτήν.
- Επιτρεπόμενη αντίστροφη τάσηΤο U0br είναι η μέση τιμή για την περίοδο κατά την οποία διασφαλίζεται η αξιόπιστη και μακροχρόνια λειτουργία της διόδου. Η υπέρβαση της αντίστροφης τάσης οδηγεί σε βλάβη και αστοχία των διόδων. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, οι τιμές της αντίστροφης τάσης και του ρεύματος μειώνονται.
- Αντίστροφο ρεύμα Irev - μέση τιμή για την περίοδο αντίστροφου ρεύματος σε αποδεκτό Urev. Όσο χαμηλότερο είναι το αντίστροφο ρεύμα, τόσο το καλύτερο
Είστε οι ανορθωτικές ιδιότητες της διόδου.Μια αύξηση της θερμοκρασίας για κάθε 10 °C οδηγεί σε αύξηση του αντίστροφου ρεύματος για τις διόδους γερμανίου και πυριτίου κατά 1,5 - 2 φορές ή περισσότερο.
Μέγιστη σταθερά, ή η μέση ισχύς Pmax που διαχέεται από μια δίοδο σε μια περίοδο, κατά την οποία η δίοδος μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να αλλάξει τις παραμέτρους της. Αυτή η ισχύς είναι το άθροισμα των γινομένων των ρευμάτων και των τάσεων στην εμπρόσθια και αντίστροφη πόλωση της διασταύρωσης, δηλ. για τους θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους του εναλλασσόμενου ρεύματος. Για συσκευές υψηλής ισχύος που λειτουργούν με καλή απαγωγή θερμότητας, Pmax = (Tp.max - Tk)/Rpk. Για συσκευές χαμηλής κατανάλωσης που λειτουργούν χωρίς ψύκτρα,
Pmax = (Tp.max - T s) / Rp.s.
Μέγιστη θερμοκρασία διασταύρωσηςΤο Gp.max εξαρτάται από το υλικό (κενό ζώνης) του ημιαγωγού και τον βαθμό ντόπινγκ του, δηλαδή από την ειδική αντίσταση της περιοχής σύνδεσης p-n - της βάσης. Το εύρος Gp.max για το γερμάνιο κυμαίνεται μεταξύ 80 - 110 °C και για το πυρίτιο 150 - 220 °C.
Θερμική αντίστασηΤο Rp.k μεταξύ της μετάβασης και του περιβλήματος καθορίζεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του περιβλήματος Tpi ένωσης Tk και της μέσης ισχύος Ra που απελευθερώνεται στη μετάβαση και είναι 1 - 3 ° C / W: Ra.K = (Ta - TK) / Pa. Θερμική αντίσταση Rn c μεταξύ της διασταύρωσης και περιβάλλοεξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της μετάπτωσης Tp και του περιβάλλοντος Tc. Δεδομένου ότι πρακτικά RPK Ο περιοριστικός τρόπος χρήσης των διόδων χαρακτηρίζεται από τη μέγιστη επιτρεπτή αντίστροφη τάση URev max, το μέγιστο ρεύμα ανορθωτή IPr max και τη μέγιστη θερμοκρασία διασταύρωσης TPmax Με την αύξηση της συχνότητας της εναλλασσόμενης τάσης που παρέχεται στη δίοδο, οι ανορθωτικές της ιδιότητες επιδεινώνονται. Επομένως, για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων των διόδων ανορθωτή, συνήθως καθορίζεται το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας Df ή η μέγιστη συχνότητα ανόρθωσης fmax Σε συχνότητες μεγαλύτερες από fmax, οι φορείς μειοψηφίας φόρτισης που συσσωρεύονται κατά τη διάρκεια του μπροστινού μισού κύκλου στη βάση δεν έχουν χρόνο να το κάνουν. αντιστάθμιση, επομένως, κατά τη διάρκεια του αντίστροφου μισού κύκλου της ανορθωμένης τάσης, η μετάβαση παραμένει πολωμένη προς τα εμπρός για κάποιο χρονικό διάστημα (δηλαδή, χάνει τις ανορθωτικές της ιδιότητες). Αυτή η ιδιότητα είναι πιο έντονη όσο μεγαλύτερος είναι ο παλμός του μπροστινού ρεύματος ή τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα της παρεχόμενης εναλλασσόμενης τάσης. Κατά τον υπολογισμό της λειτουργίας ανορθωτή, χρησιμοποιείται η στατική αντίσταση στο συνεχές ρεύμα και η διαφορική αντίσταση των διόδων στο εναλλασσόμενο ρεύμα Οι χωρητικότητες των διόδων έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοσή τους σε υψηλές συχνότητες και σε παλμικές λειτουργίες. Τα δεδομένα διαβατηρίου των διόδων δίνουν συνήθως τη συνολική χωρητικότητα της διόδου CD, η οποία, εκτός από τη χωρητικότητα φραγμού και διάχυσης, περιλαμβάνει τη χωρητικότητα του σώματος της συσκευής Αυτή η χωρητικότητα μετράται μεταξύ των εξωτερικών αγωγών ρεύματος της διόδου σε μια δεδομένη όπισθεν τάση πόλωσης και συχνότητα ρεύματος ΘΕΜΑ 3. ΔΙΟΔΕΣ ΗΜΙΑΓΩΓΙΩΝ Μια δίοδος ημιαγωγών είναι ένας ηλεκτρικός μετατροπέας συσκευή ημιαγωγώνμε μια ηλεκτρική διασταύρωση και δύο ακροδέκτες, που χρησιμοποιεί τις ιδιότητες μιας διασταύρωσης p-n. Δίοδοι ημιαγωγώνταξινομημένο: 1) κατά σκοπό: ανορθωτής, υψηλής συχνότητας και υπερυψηλής συχνότητας (δίοδοι HF και μικροκυμάτων), παλμικές, ημιαγωγικές δίοδοι zener (δίοδοι αναφοράς), δίοδοι σήραγγας, αντίστροφες δίοδοι, varicaps κ.λπ. 2) σύμφωνα με το σχεδιασμό και τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά: επίπεδα και σημειακά. 3) ανά τύπο υλικού πηγής: γερμάνιο, πυρίτιο, αρσενίδιο-γάλλιο κ.λπ. Εικόνα 3.1 – Σχεδιασμός σημειακών διόδων Μια σημειακή δίοδος χρησιμοποιεί μια πλάκα γερμανίου ή πυριτίου με ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου n (Εικ. 3.1), πάχους 0,1...0,6 mm και επιφάνειας 0,5...1,5 mm2. Ένα ακονισμένο σύρμα (βελόνα) με ακαθαρσίες που εναποτίθεται πάνω του έρχεται σε επαφή με την πλάκα. Σε αυτή την περίπτωση, οι ακαθαρσίες διαχέονται από τη βελόνα στον κύριο ημιαγωγό, οι οποίες δημιουργούν μια περιοχή με διαφορετικό τύπο ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Έτσι, μια μικροσκοπική ημισφαιρική σύνδεση p-n σχηματίζεται κοντά στη βελόνα. Για την κατασκευή σημειακών διόδων γερμανίου, ένα σύρμα βολφραμίου επικαλυμμένο με ίνδιο συγκολλάται σε μια πλάκα γερμανίου. Το ίνδιο είναι ένας αποδέκτης για το γερμάνιο. Η προκύπτουσα περιοχή γερμανίου τύπου p είναι εκπομπός. Οι δίοδοι σημείου πυριτίου κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας πυρίτιο τύπου n και ένα σύρμα επικαλυμμένο με αλουμίνιο, το οποίο χρησιμεύει ως δέκτης για το πυρίτιο. Στις επίπεδες διόδους, μια διασταύρωση pn σχηματίζεται από δύο ημιαγωγούς με διαφορετικούς τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας και η περιοχή σύνδεσης διαφορετικών τύπων διόδων κυμαίνεται από εκατοστά του τετραγωνικού χιλιοστού έως αρκετές δεκάδες τετραγωνικά εκατοστά (δίοδοι ισχύος). Οι επίπεδες δίοδοι κατασκευάζονται με μεθόδους σύντηξης (σύντηξης) ή διάχυσης (Εικ. 3.2). Εικόνα 3.2 – Σχεδιασμός επίπεδων διόδων που κατασκευάζονται με το κράμα (α) και τη μέθοδο διάχυσης (β) Μια σταγόνα ινδίου συντήκεται σε μια πλάκα γερμανίου τύπου n σε θερμοκρασία περίπου 500°C (Εικ. 3.2, α), η οποία, συντηγμένη με γερμάνιο, σχηματίζει ένα στρώμα γερμανίου τύπου p. Η περιοχή με ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου p έχει υψηλότερη συγκέντρωση ακαθαρσιών από την κύρια πλάκα και επομένως είναι εκπομπός. Τα σύρματα μολύβδου, συνήθως κατασκευασμένα από νικέλιο, συγκολλούνται στην κύρια πλάκα γερμανίου και στην πλάκα ινδίου. Εάν το γερμάνιο τύπου p λαμβάνεται ως πρώτη ύλη, τότε τήκεται αντιμόνιο σε αυτό και στη συνέχεια λαμβάνεται μια περιοχή εκπομπής τύπου n. Η μέθοδος διάχυσης για την κατασκευή μιας σύνδεσης p-n βασίζεται στο γεγονός ότι τα άτομα ακαθαρσίας διαχέονται στον κύριο ημιαγωγό (Εικ. 3.2, β). Για τη δημιουργία ενός στρώματος p, χρησιμοποιείται η διάχυση ενός στοιχείου δέκτη (βόριο ή αλουμίνιο για το πυρίτιο, ίνδιο για το γερμάνιο) μέσω της επιφάνειας του υλικού πηγής. 3.1 Διόδους ανόρθωσης Η ανορθωτική δίοδος ημιαγωγών είναι μια δίοδος ημιαγωγών που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα. Οι δίοδοι ανορθωτή κατασκευάζονται με βάση μια διασταύρωση pn και έχουν δύο περιοχές, η μία από τις οποίες είναι χαμηλότερης αντίστασης (περιέχει υψηλότερη συγκέντρωση ακαθαρσιών) και ονομάζεται εκπομπός. Η άλλη περιοχή, η βάση, είναι πιο ανθεκτική (περιέχει χαμηλότερη συγκέντρωση ακαθαρσιών). Η λειτουργία των διόδων ανορθωτή βασίζεται στην ιδιότητα της μονόδρομης αγωγιμότητας της διασταύρωσης p-n, η οποία έγκειται στο γεγονός ότι η τελευταία μεταφέρει καλά το ρεύμα (έχει χαμηλή αντίσταση) όταν συνδέεται απευθείας και πρακτικά δεν μεταφέρει ρεύμα (έχει πολύ υψηλό αντίσταση) όταν συνδέεται αντίστροφα. Όπως είναι γνωστό, το μπροστινό ρεύμα της διόδου δημιουργείται από τα κύρια και το αντίστροφο ρεύμα δημιουργείται από μη πρωτεύοντες φορείς φόρτισης. Η συγκέντρωση των πλειοψηφικών φορέων φορτίου είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότερη από τη συγκέντρωση των μη πλειοψηφικών φορέων, η οποία καθορίζει τις ιδιότητες της βαλβίδας της διόδου. Οι κύριες παράμετροι των διόδων ανόρθωσης ημιαγωγών είναι: · ρεύμα διόδου προς τα εμπρός Ipr, το οποίο κανονικοποιείται σε μια συγκεκριμένη τάση προς τα εμπρός (συνήθως Upr = 1...2V). · Μέγιστο επιτρεπόμενο πρόσθιο ρεύμα Ipr max δίοδος. · τη μέγιστη επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση της διόδου Urev max, στην οποία η δίοδος μπορεί να λειτουργεί κανονικά για μεγάλο χρονικό διάστημα. · σταθερό αντίστροφο ρεύμα Irev που ρέει μέσω της διόδου με αντίστροφη τάση ίση με το Urev max. · μέσο ανορθωμένο ρεύμα Ivp.sr, το οποίο μπορεί να περάσει από τη δίοδο για μεγάλο χρονικό διάστημα σε μια αποδεκτή θερμοκρασία θέρμανσης. · μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς Pmax που διαχέεται από τη δίοδο, στην οποία διασφαλίζεται η καθορισμένη αξιοπιστία της διόδου. Σύμφωνα με τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του μέσου ανορθωμένου ρεύματος, οι δίοδοι χωρίζονται σε χαμηλής ισχύος (Ivp.av £ 0,3A), μεσαίας ισχύος (0,3A Για να διατηρηθεί η απόδοση μιας διόδου γερμανίου, η θερμοκρασία της δεν πρέπει να υπερβαίνει τους +85°C. Οι δίοδοι πυριτίου μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες έως +150°C. Σχήμα 3.3 – Αλλαγή στα χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ μιας διόδου ημιαγωγών ανάλογα με τη θερμοκρασία: α – για μια δίοδο γερμανίου. β – για δίοδο πυριτίου Η πτώση τάσης κατά τη διέλευση συνεχούς ρεύματος για διόδους γερμανίου είναι DUpr = 0,3...0,6V, για διόδους πυριτίου - DUpr = 0,8...1,2V. Οι μεγάλες πτώσεις τάσης όταν το συνεχές ρεύμα διέρχεται από διόδους πυριτίου σε σύγκριση με τις άμεσες πτώσεις τάσης στις διόδους γερμανίου συνδέονται με υψηλότερο ύψος φραγμού δυναμικού των συνδέσεων p-n που σχηματίζονται σε πυρίτιο. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η πτώση τάσης προς τα εμπρός μειώνεται, η οποία σχετίζεται με μείωση του ύψους του φραγμού δυναμικού. Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση σε μια δίοδο ημιαγωγού, δημιουργείται ένα ελαφρύ αντίστροφο ρεύμα σε αυτήν, λόγω της κίνησης των φορέων μειοψηφίας φορτίου μέσω της διασταύρωσης pn. Καθώς η θερμοκρασία της σύνδεσης pn αυξάνεται, ο αριθμός των μειοψηφικών φορέων φορτίου αυξάνεται λόγω της μετάβασης ορισμένων ηλεκτρονίων από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας και του σχηματισμού ζευγών φορέων φορτίου ηλεκτρονίου-οπής. Επομένως, το αντίστροφο ρεύμα της διόδου αυξάνεται. Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση αρκετών εκατοντάδων βολτ στη δίοδο, το εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο στο στρώμα μπλοκαρίσματος γίνεται τόσο ισχυρό που μπορεί να τραβήξει ηλεκτρόνια από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας (φαινόμενο Zener). Σε αυτή την περίπτωση, το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται απότομα, γεγονός που προκαλεί θέρμανση της διόδου, περαιτέρω αύξηση του ρεύματος και, τέλος, θερμική διάσπαση (καταστροφή) της διασταύρωσης p-n. Οι περισσότερες δίοδοι μπορούν να λειτουργούν αξιόπιστα σε αντίστροφες τάσεις που δεν υπερβαίνουν το (0,7...0,8) Uprob. Η επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση των διόδων γερμανίου φτάνει - 100...400V, και για διόδους πυριτίου - 1000...1500V. Σε μια σειρά ισχυρών εγκαταστάσεων μετατροπέων, οι απαιτήσεις για τη μέση τιμή του μπροστινού ρεύματος και της αντίστροφης τάσης υπερβαίνουν την ονομαστική τιμή των παραμέτρων των υπαρχουσών διόδων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το πρόβλημα επιλύεται με παράλληλη ή σειριακή σύνδεση διόδων. Η παράλληλη σύνδεση διόδων χρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητο να ληφθεί μπροστινό ρεύμα μεγαλύτερο από το οριακό ρεύμα μιας διόδου. Αλλά εάν οι δίοδοι του ίδιου τύπου συνδέονται απλώς παράλληλα, τότε, λόγω της αναντιστοιχίας των άμεσων διακλαδώσεων του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, θα φορτιστούν διαφορετικά και, σε ορισμένες, το μπροστινό ρεύμα θα είναι μεγαλύτερο από το περιοριστικό . Εικόνα 3.4 – Παράλληλη σύνδεση διόδων ανορθωτή Για την εξίσωση των ρευμάτων, χρησιμοποιούνται δίοδοι με μικρή διαφορά στους άμεσους κλάδους του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης (επιλέγονται) ή αντιστάσεις εξισορρόπησης με αντίσταση μονάδων Ohm συνδέονται σε σειρά με τις διόδους. Μερικές φορές περιλαμβάνονται επιπλέον αντιστάσεις (Εικ. 3.4, γ) με αντίσταση αρκετές φορές μεγαλύτερη από την άμεση αντίσταση των διόδων, έτσι ώστε το ρεύμα σε κάθε δίοδο να καθορίζεται κυρίως από την αντίσταση Rd, δηλ. Rd>>rpr vd. Η τιμή του Rd είναι εκατοντάδες ohms. Η σειριακή σύνδεση των διόδων χρησιμοποιείται για την αύξηση της συνολικής επιτρεπόμενης αντίστροφης τάσης. Όταν εκτίθεται σε αντίστροφη τάση, το ίδιο αντίστροφο ρεύμα Irev ρέει μέσω διόδων συνδεδεμένων σε σειρά. Ωστόσο, λόγω της διαφοράς στους αντίστροφους κλάδους του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, η συνολική τάση θα κατανεμηθεί άνισα στις διόδους. Μια δίοδος της οποίας ο αντίστροφος κλάδος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης είναι υψηλότερος θα έχει μεγαλύτερη τάση που εφαρμόζεται σε αυτήν. Μπορεί να είναι υψηλότερο από το όριο, γεγονός που θα οδηγήσει σε βλάβη των διόδων. Εικόνα 3.5 – Σύνδεση σε σειρά διόδων ανορθωτή Για να εξασφαλιστεί ότι η αντίστροφη τάση κατανέμεται ομοιόμορφα μεταξύ των διόδων ανεξάρτητα από την αντίστροφη αντίστασή τους, οι δίοδοι διακλαδίζονται με αντιστάσεις. Οι αντιστάσεις Rsh των αντιστάσεων πρέπει να είναι ίδιες και σημαντικά μικρότερες από τη μικρότερη αντίστροφη αντίσταση των διόδων Rsh< 3.2 Δίοδοι Zener Μια δίοδος zener ημιαγωγών είναι μια δίοδος ημιαγωγών, η τάση από την οποία στην περιοχή της ηλεκτρικής διάσπασης εξαρτάται ασθενώς από το ρεύμα και η οποία χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της τάσης. Οι δίοδοι zener ημιαγωγών χρησιμοποιούν την ιδιότητα μιας μικρής αλλαγής στην αντίστροφη τάση στη διασταύρωση p-n κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτρικής βλάβης (χιονοστιβάδα ή σήραγγα). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μια μικρή αύξηση της τάσης στη διασταύρωση pn στη λειτουργία ηλεκτρικής διακοπής προκαλεί εντονότερη παραγωγή φορέων φορτίου και σημαντική αύξηση στο αντίστροφο ρεύμα. Οι δίοδοι zener χαμηλής τάσης κατασκευάζονται με βάση υλικό βαρέως κράματος (χαμηλής αντίστασης). Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια στενή επίπεδη διασταύρωση, στην οποία συμβαίνει ηλεκτρική βλάβη σήραγγας σε σχετικά χαμηλές αντίστροφες τάσεις (λιγότερες από 6V). Οι δίοδοι zener υψηλής τάσης κατασκευάζονται με βάση ελαφρά κραματοποιημένο υλικό (υψηλής αντίστασης). Ως εκ τούτου, η αρχή λειτουργίας τους συνδέεται με ηλεκτρική βλάβη χιονοστιβάδας. Οι κύριες παράμετροι των διόδων zener: · Τάση σταθεροποίησης Ust (Ust = 1…1000V); · ελάχιστα Ist mіn και μέγιστα Ist max ρεύματα σταθεροποίησης (Ist mіn" 1,0...10 mA, Ist max "0,05...2,0A); · μέγιστη επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος Рmax; · διαφορική αντίσταση στο τμήμα σταθεροποίησης rd = DUst/DIst, (rd" 0,5…200 Ohm); συντελεστής θερμοκρασίας τάσης στο τμήμα σταθεροποίησης: Το TKU μιας διόδου zener δείχνει σε ποιο ποσοστό θα αλλάξει η τάση σταθεροποίησης όταν η θερμοκρασία του ημιαγωγού αλλάξει κατά 1°C (TKU= −0,5…+0,2%/°С). Εικόνα 3.6 – Χαρακτηριστικό Volt-ampere της διόδου zener και η συμβολική γραφική ονομασία της Οι δίοδοι Zener χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση των τάσεων των τροφοδοτικών, καθώς και για τη ρύθμιση των επιπέδων τάσης σε διάφορα κυκλώματα. Η σταθεροποίηση της τάσης χαμηλής τάσης εντός 0,3...1V μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας τον άμεσο κλάδο του χαρακτηριστικού I-V των διόδων πυριτίου. Μια δίοδος στην οποία χρησιμοποιείται ο άμεσος κλάδος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης για τη σταθεροποίηση της τάσης ονομάζεται σταθεροποιητής. Υπάρχουν επίσης διπλής όψης (συμμετρικές) δίοδοι zener που έχουν ένα συμμετρικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης σε σχέση με την αρχή. Οι δίοδοι Zener μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, με την προκύπτουσα τάση σταθεροποίησης ίση με το άθροισμα των τάσεων της διόδου zener: Ust = Ust1 + Ust2 +… Η παράλληλη σύνδεση των διόδων zener είναι απαράδεκτη, γιατί Λόγω της εξάπλωσης των χαρακτηριστικών και των παραμέτρων όλων των παράλληλων συνδεδεμένων διόδων zener, θα προκύψει ρεύμα μόνο σε μία, η οποία έχει τη χαμηλότερη τάση σταθεροποίησης Ust, η οποία θα προκαλέσει υπερθέρμανση της διόδου zener. 3.3 Σήραγγες και αντίστροφες δίοδοι Μια δίοδος σήραγγας είναι μια δίοδος ημιαγωγών που βασίζεται σε έναν εκφυλισμένο ημιαγωγό, στον οποίο το φαινόμενο της σήραγγας οδηγεί στην εμφάνιση ενός τμήματος αρνητικής διαφορικής αντίστασης στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης στην προς τα εμπρός τάση. Η δίοδος σήραγγας είναι κατασκευασμένη από αρσενίδιο γερμανίου ή γαλλίου με πολύ υψηλή συγκέντρωση ακαθαρσιών, δηλ. με πολύ χαμηλή ειδική αντίσταση. Τέτοιοι ημιαγωγοί με χαμηλή αντίσταση ονομάζονται εκφυλισμένοι. Αυτό καθιστά δυνατή τη λήψη μιας πολύ στενής διασταύρωσης pn. Σε τέτοιες μεταβάσεις, δημιουργούνται συνθήκες για σχετικά ελεύθερη διοχέτευση ηλεκτρονίων μέσω ενός φραγμού δυναμικού (φαινόμενο σήραγγας). Το φαινόμενο της σήραγγας οδηγεί στην εμφάνιση ενός τμήματος με αρνητική διαφορική αντίσταση στον άμεσο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης της διόδου. Το φαινόμενο της σήραγγας είναι ότι σε ένα αρκετά χαμηλό ύψος του φραγμού δυναμικού, τα ηλεκτρόνια μπορούν να διεισδύσουν μέσα από το φράγμα χωρίς να αλλάξουν την ενέργειά τους. Κύριες παράμετροι διόδων σήραγγας: · ρεύμα αιχμής Iп – ρεύμα προς τα εμπρός στο μέγιστο σημείο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης. · ρεύμα κοιλάδας Iв – ρεύμα προς τα εμπρός στο ελάχιστο σημείο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης. · αναλογία ρευμάτων διόδου σήραγγας Iп/Iв. · Τάση αιχμής Up – τάση προς τα εμπρός που αντιστοιχεί στο ρεύμα αιχμής. · Τάση κοιλάδας Uв – τάση προς τα εμπρός που αντιστοιχεί στο ρεύμα της κοιλάδας. · Τάση διαλύματος Ουρ. Οι δίοδοι σήραγγας χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία και την ενίσχυση ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων, καθώς και σε κυκλώματα μεταγωγής και παλμών υψηλής ταχύτητας. Σχήμα 3.7 – Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μιας διόδου σήραγγας Μια αντίστροφη δίοδος είναι μια δίοδος που βασίζεται σε έναν ημιαγωγό με κρίσιμη συγκέντρωση ακαθαρσιών, στον οποίο η αγωγιμότητα στην αντίστροφη τάση λόγω του φαινομένου της σήραγγας είναι σημαντικά μεγαλύτερη από ό,τι στην προς τα εμπρός τάση. Η αρχή λειτουργίας μιας αντίστροφης διόδου βασίζεται στη χρήση του φαινομένου της σήραγγας. Αλλά στις αντίστροφες διόδους η συγκέντρωση των ακαθαρσιών είναι χαμηλότερη από ό,τι στις συμβατικές διόδους σήραγγας. Επομένως, η διαφορά δυναμικού επαφής για τις αντίστροφες διόδους είναι μικρότερη και το πάχος της διασταύρωσης pn είναι μεγαλύτερο. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι υπό την επίδραση της άμεσης τάσης, δεν δημιουργείται συνεχές ρεύμα σήραγγας. Το προς τα εμπρός ρεύμα στις αντίστροφες διόδους δημιουργείται από την έγχυση φορέων μη πλειοψηφικής φόρτισης μέσω της διασταύρωσης p-n, δηλ. το συνεχές ρεύμα είναι διάχυση. Όταν η τάση αντιστρέφεται, ένα σημαντικό ρεύμα σήραγγας ρέει μέσω της διασταύρωσης, που δημιουργείται από την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσω του φραγμού δυναμικού από την περιοχή p στην περιοχή n. Το τμήμα εργασίας του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης μιας αντίστροφης διόδου είναι ο αντίστροφος κλάδος. Έτσι, οι αντίστροφες δίοδοι έχουν ανορθωτική επίδραση, αλλά η κατεύθυνση διέλευσης (αγώγιμη) τους αντιστοιχεί σε αντίστροφη σύνδεση και η διεύθυνση μπλοκαρίσματος (μη αγώγιμη) αντιστοιχεί σε απευθείας σύνδεση. Εικόνα 3.8 – Χαρακτηριστικό Volt-ampere μιας αντίστροφης διόδου Οι αντίστροφες δίοδοι χρησιμοποιούνται σε παλμικές συσκευές, καθώς και ως μετατροπείς σήματος (μίκτες και ανιχνευτές) σε συσκευές ραδιομηχανικής. 3.4 Varicaps Το varicap είναι μια δίοδος ημιαγωγών που χρησιμοποιεί την εξάρτηση της χωρητικότητας από το μέγεθος της αντίστροφης τάσης και προορίζεται για χρήση ως στοιχείο με ηλεκτρικά ελεγχόμενη χωρητικότητα. Το ημιαγωγικό υλικό για την κατασκευή των κιρσών είναι το πυρίτιο. Βασικές παράμετροι varicaps: · ονομαστική χωρητικότητα Sv – χωρητικότητα σε δεδομένη αντίστροφη τάση (Sv = 10...500 pF); · Συντελεστής επικάλυψης χωρητικότητας. (Ks = 5...20) – ο λόγος των χωρητικοτήτων varicap σε δύο δεδομένες τιμές αντίστροφων τάσεων. Τα Varicaps χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα κυκλώματα για αυτόματη ρύθμιση συχνότητας και σε παραμετρικούς ενισχυτές. Σχήμα 3.9 – Χαρακτηριστικό χωρητικότητας-τάσης ενός varicap 3.5 Υπολογισμός ηλεκτρικών κυκλωμάτων με διόδους ημιαγωγών. Σε πρακτικά κυκλώματα, κάποιο φορτίο, για παράδειγμα μια αντίσταση, συνδέεται στο κύκλωμα της διόδου (Εικ. 3.10, α). Συνεχές ρεύμα ρέει όταν η άνοδος έχει θετικό δυναμικό σε σχέση με την κάθοδο. Ο τρόπος λειτουργίας της διόδου με φορτίο ονομάζεται τρόπος λειτουργίας. Εάν η δίοδος είχε γραμμική αντίσταση, τότε ο υπολογισμός του ρεύματος σε ένα τέτοιο κύκλωμα δεν θα ήταν δύσκολος, αφού η συνολική αντίσταση του κυκλώματος είναι ίση με το άθροισμα της αντίστασης της διόδου στο συνεχές ρεύμα Ro και της αντίστασης της αντίστασης φορτίου Rн. Όμως η δίοδος έχει μη γραμμική αντίσταση και η τιμή Ro της αλλάζει καθώς αλλάζει το ρεύμα. Επομένως, ο τρέχων υπολογισμός γίνεται γραφικά. Η εργασία είναι η εξής: οι τιμές των E, Rn και τα χαρακτηριστικά της διόδου είναι γνωστές, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί το ρεύμα στο κύκλωμα I και η τάση στη δίοδο Ud. Εικόνα 3.10 Το χαρακτηριστικό της διόδου πρέπει να θεωρηθεί ως ένα γράφημα κάποιας εξίσωσης που συνδέει τις ποσότητες I και U. Και για την αντίσταση Rн, μια παρόμοια εξίσωση είναι ο νόμος του Ohm: Άρα, υπάρχουν δύο εξισώσεις με δύο αγνώστους I και U, και μια από τις εξισώσεις δίνεται γραφικά. Για να λύσετε ένα τέτοιο σύστημα εξισώσεων, πρέπει να κατασκευάσετε ένα γράφημα της δεύτερης εξίσωσης και να βρείτε τις συντεταγμένες του σημείου τομής των δύο γραφημάτων. Η εξίσωση για την αντίσταση Rн είναι μια εξίσωση πρώτου βαθμού ως προς το I και το U. Το γράφημα της είναι μια ευθεία γραμμή που ονομάζεται γραμμή φορτίου. Κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας δύο σημεία στους άξονες συντεταγμένων. Για I= 0, από την εξίσωση (3.1) παίρνουμε: E − U= 0 ή U= E, που αντιστοιχεί στο σημείο Α του Σχ. 3.10, β. Και αν U= 0, τότε I= E/Rн. σχεδιάζουμε αυτό το ρεύμα στον άξονα τεταγμένων (σημείο Β). Τραβάμε μια ευθεία γραμμή μέσα από τα σημεία Α και Β, που είναι η γραμμή φορτίου. Οι συντεταγμένες του σημείου Δ δίνουν τη λύση στο πρόβλημα. Πρέπει να σημειωθεί ότι ένας γραφικός υπολογισμός του τρόπου λειτουργίας της διόδου μπορεί να παραλειφθεί εάν Rн >> Ro. Σε αυτή την περίπτωση, επιτρέπεται να παραμεληθεί η αντίσταση της διόδου και να προσδιοριστεί το ρεύμα περίπου: I»E/Rн. Η εξεταζόμενη μέθοδος για τον υπολογισμό της άμεσης τάσης μπορεί να εφαρμοστεί σε πλάτος ή στιγμιαίες τιμές εάν η πηγή παρέχει εναλλασσόμενη τάση. Δεδομένου ότι οι δίοδοι ημιαγωγών μεταφέρουν καλά το ρεύμα προς την εμπρός κατεύθυνση και ελάχιστα στην αντίστροφη κατεύθυνση, οι περισσότερες δίοδοι ημιαγωγών χρησιμοποιούνται για την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος. Το απλούστερο κύκλωμα για την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος φαίνεται στο Σχ. 3.11. Συνδέεται σε σειρά με μια πηγή εναλλασσόμενου EMF - e, μια δίοδο VD και μια αντίσταση φορτίου Rн. Αυτό το κύκλωμα ονομάζεται μισό κύμα. Ο απλούστερος ανορθωτής λειτουργεί ως εξής. Κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου, η τάση για τη δίοδο είναι άμεση και περνά ένα ρεύμα, δημιουργώντας μια πτώση τάσης UR στην αντίσταση Rн. Κατά τον επόμενο μισό κύκλο, η τάση αντιστρέφεται, πρακτικά δεν υπάρχει ρεύμα και UR = 0. Έτσι, ένα παλμικό ρεύμα διέρχεται από τη δίοδο και την αντίσταση φορτίου με τη μορφή παλμών που διαρκούν μισό κύκλο. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται ανορθωμένο ρεύμα. Δημιουργεί μια ανορθωμένη τάση στην αντίσταση Rн. Γραφήματα στο Σχ. 3.11, b απεικονίζουν τις διαδικασίες στον ανορθωτή. Εικόνα 3.11 Το πλάτος των θετικών ημικυμάτων στη δίοδο είναι πολύ μικρό. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι όταν περνά συνεχές ρεύμα, το μεγαλύτερο μέρος της τάσης της πηγής πέφτει στην αντίσταση φορτίου Rn, η αντίσταση της οποίας υπερβαίνει σημαντικά την αντίσταση της διόδου. Στην προκειμένη περίπτωση Για τις συμβατικές διόδους ημιαγωγών, η μπροστινή τάση δεν είναι μεγαλύτερη από 1...2V. Για παράδειγμα, αφήστε την πηγή να έχει ενεργή τάση E = 200V και Με ένα αρνητικό μισό κύμα της παρεχόμενης τάσης, πρακτικά δεν υπάρχει ρεύμα και η πτώση τάσης στην αντίσταση Rn είναι μηδέν. Ολόκληρη η τάση της πηγής εφαρμόζεται στη δίοδο και είναι η αντίστροφη τάση για αυτήν. Έτσι, η μέγιστη τιμή της αντίστροφης τάσης είναι ίση με το πλάτος της πηγής emf. Το απλούστερο διάγραμμα χρήσης μιας διόδου zener φαίνεται στο Σχ. 3.12, α. Το φορτίο (καταναλωτής) συνδέεται παράλληλα με τη δίοδο zener. Επομένως, στη λειτουργία σταθεροποίησης, όταν η τάση στη δίοδο zener είναι σχεδόν σταθερή, η ίδια τάση θα είναι και στο φορτίο. Συνήθως το Rogr υπολογίζεται για το μέσο T των χαρακτηριστικών της διόδου zener. Ας εξετάσουμε την περίπτωση όταν E = const, και Rн ποικίλλει από Rn min έως Rn max.. Η τιμή του Rolim μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: όπου Iav = 0,5 (Ist min+Ist max) – μέσο ρεύμα διόδου zener. Iн = Ust/Rн – ρεύμα φόρτωσης (στο Rн = const); In.av = 0,5 (Σε min+In max), (με Rn = var), και Εικόνα 3.12 Η λειτουργία του κυκλώματος σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας μπορεί να εξηγηθεί ως εξής. Εφόσον το Rogr είναι σταθερό και η πτώση τάσης σε αυτό, ίση με (E − Ust), είναι επίσης σταθερή, τότε το ρεύμα στο Rogr, ίσο με (Ist + In.sr), πρέπει να είναι σταθερό. Αλλά το τελευταίο είναι δυνατό μόνο εάν το ρεύμα της διόδου zener I και το ρεύμα φορτίου In αλλάζουν στον ίδιο βαθμό, αλλά σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για παράδειγμα, αν το In αυξηθεί, τότε το ρεύμα I μειώνεται κατά το ίδιο ποσό και το άθροισμά τους παραμένει αμετάβλητο. Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας μιας διόδου zener χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός κυκλώματος που αποτελείται από μια συνδεδεμένη σε σειρά πηγή μεταβλητού EMF - e, μια δίοδο zener VD και μια αντίσταση R (Εικ. 3.13, α). Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στη δίοδο zener και μέχρι την τάση διάσπασης της διόδου zener, όλη η τάση εφαρμόζεται στη δίοδο zener, καθώς το ρεύμα στο κύκλωμα είναι μηδέν. Μετά την ηλεκτρική βλάβη της διόδου zener, η τάση στη δίοδο zener VD παραμένει αμετάβλητη και όλη η τάση που απομένει Πηγή EMFθα εφαρμοστεί στην αντίσταση R. Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου, η δίοδος zener ενεργοποιείται στην αγώγιμη κατεύθυνση, η πτώση τάσης κατά μήκος της είναι της τάξης του 1V και η υπόλοιπη τάση της πηγής EMF εφαρμόζεται στην αντίσταση R . Η δίοδος ημιαγωγών είναι μια συσκευή ημιαγωγών με μία ηλεκτρική διασταύρωση και δύο ακροδέκτες, η οποία χρησιμοποιεί τη μία ή την άλλη ιδιότητα της ηλεκτρικής διασταύρωσης. Η ηλεκτρική ένωση μπορεί να είναι μια ένωση ηλεκτρονίου-οπής, μια ένωση μετάλλου-ημιαγωγού ή μια ετεροσύνδεση. Η περιοχή του κρυστάλλου ημιαγωγού της διόδου που έχει υψηλότερη συγκέντρωση ακαθαρσιών (και επομένως οι περισσότεροι φορείς φορτίου) ονομάζεται πομπός και η άλλη, με χαμηλότερη συγκέντρωση, ονομάζεται βάση. Η πλευρά της διόδου στην οποία συνδέεται ο αρνητικός πόλος του τροφοδοτικού όταν συνδέεται απευθείας ονομάζεται συχνά κάθοδος και η άλλη ονομάζεται άνοδος. Σύμφωνα με τον σκοπό τους, οι δίοδοι χωρίζονται σε: 1. Ανορθωτές (ισχύς), σχεδιασμένοι να μετατρέπουν την εναλλασσόμενη τάση από τροφοδοτικά βιομηχανικής συχνότητας σε άμεση τάση. 2. Δίοδοι Zener (δίοδοι αναφοράς) σχεδιασμένες να σταθεροποιούν τις τάσεις ,
έχοντας στον αντίστροφο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης ένα τμήμα με ασθενή εξάρτηση της τάσης από το ρεύμα ροής: 3. varicaps που προορίζονται για χρήση ως χωρητικότητα ελεγχόμενη από ηλεκτρική τάση. 4. παλμός, σχεδιασμένος να λειτουργεί σε κυκλώματα παλμών υψηλής ταχύτητας. 5. σήραγγα και αντίστροφη, σχεδιασμένη για να ενισχύει, να δημιουργεί και να μετατρέπει ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας. 6. εξαιρετικά υψηλής συχνότητας, σχεδιασμένο για μετατροπή, μεταγωγή και δημιουργία ταλαντώσεων εξαιρετικά υψηλής συχνότητας. 7. LED που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν ένα ηλεκτρικό σήμα σε φωτεινή ενέργεια. 8. φωτοδίοδοι, σχεδιασμένες να μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρικό σήμα. Το σύστημα και ο κατάλογος των παραμέτρων που περιλαμβάνονται στις τεχνικές περιγραφές και χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες των διόδων ημιαγωγών επιλέγονται λαμβάνοντας υπόψη τα φυσικά και τεχνολογικά χαρακτηριστικά και το πεδίο εφαρμογής τους. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι πληροφορίες σχετικά με τις στατικές, δυναμικές και οριακές παραμέτρους τους είναι σημαντικές. Οι στατικές παράμετροι χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά των συσκευών στο συνεχές ρεύμα, οι δυναμικές παράμετροι χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες χρόνου-συχνότητας τους, οι περιοριστικές παράμετροι καθορίζουν την περιοχή σταθερής και αξιόπιστης λειτουργίας. Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (CVC) της διόδου είναι παρόμοιο με το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης p-n-μετάβαση και έχει δύο κλάδους – προς τα εμπρός και προς τα πίσω. Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της διόδου φαίνεται στο Σχήμα 5. Εάν η δίοδος είναι ενεργοποιημένη προς τα εμπρός ("+" - προς την περιοχή r, και «-» – στην περιοχή 14. Βλάβη), τότε όταν επιτευχθεί η οριακή τάση UΣτη συνέχεια η δίοδος ανοίγει και το συνεχές ρεύμα ρέει μέσα από αυτήν. Όταν ενεργοποιηθεί ξανά ("-" στην περιοχή r, και «+» – στην περιοχή 14. Βλάβη) ένα ασήμαντο αντίστροφο ρεύμα ρέει μέσα από τη δίοδο, δηλαδή η δίοδος είναι στην πραγματικότητα κλειστή. Επομένως, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η δίοδος διέρχεται ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση, γεγονός που της επιτρέπει να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτικό στοιχείο. Οι τιμές των μπροστινών και αντίστροφων ρευμάτων διαφέρουν κατά πολλές τάξεις μεγέθους και η πτώση τάσης προς τα εμπρός δεν υπερβαίνει τα λίγα βολτ σε σύγκριση με την αντίστροφη τάση, η οποία μπορεί να είναι εκατοντάδες ή περισσότερα βολτ. Οι ανορθωτικές ιδιότητες των διόδων είναι καλύτερες, όσο χαμηλότερο είναι το αντίστροφο ρεύμα σε μια δεδομένη αντίστροφη τάση και τόσο χαμηλότερη είναι η πτώση τάσης σε ένα δεδομένο προς τα εμπρός ρεύμα. Οι παράμετροι του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης είναι: δυναμική (διαφορική) αντίσταση της διόδου στο εναλλασσόμενο ρεύμα και στατική αντίσταση στο συνεχές ρεύμα. Η στατική αντίσταση της διόδου στο συνεχές ρεύμα προς την εμπρόσθια και την αντίστροφη κατεύθυνση εκφράζεται από τη σχέση: Οπου UΚαι εγώκαθορίστε συγκεκριμένα σημεία στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της διόδου στα οποία υπολογίζεται η αντίσταση. Η δυναμική αντίσταση εναλλασσόμενου ρεύματος καθορίζει τη μεταβολή του ρεύματος μέσω μιας διόδου με μια αλλαγή στην τάση κοντά σε ένα επιλεγμένο σημείο λειτουργίας στο χαρακτηριστικό της διόδου: Δεδομένου ότι ένα τυπικό χαρακτηριστικό I-V μιας διόδου έχει τμήματα με αυξημένη γραμμικότητα (μία στον εμπρόσθιο κλάδο, μία στην πίσω πλευρά), rΤο d υπολογίζεται ως ο λόγος μιας μικρής αύξησης τάσης κατά μήκος της διόδου προς μια μικρή αύξηση του ρεύματος που διέρχεται από αυτήν σε μια δεδομένη λειτουργία: Για να προκύψει μια έκφραση για rδ, είναι πιο βολικό να λαμβάνεται το ρεύμα ως επιχείρημα εγώ, και θεωρήστε την τάση ως συνάρτηση και, λαμβάνοντας τον λογάριθμο της εξίσωσης (1), φέρτε τη στη μορφή: Από αυτό προκύπτει ότι με την αύξηση του μπροστινού ρεύματος r d μειώνεται γρήγορα, από τότε που ενεργοποιείται απευθείας η δίοδος εγώ>>εγώ μικρό . Στο γραμμικό τμήμα του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης όταν η δίοδος συνδέεται απευθείας, η στατική αντίσταση είναι πάντα μεγαλύτερη από τη δυναμική αντίσταση:
R st > rδ. Όταν ενεργοποιείτε ξανά τη δίοδο Rαγ <
rρε. Έτσι, η ηλεκτρική αντίσταση της διόδου στην προς τα εμπρός κατεύθυνση είναι πολύ μικρότερη από την αντίστροφη κατεύθυνση. Επομένως, η δίοδος έχει αγωγιμότητα μονής κατεύθυνσης και χρησιμοποιείται για την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος.
(3.1)
. Αν Up max = 2V, τότε URmax = 278V.
(3.3)
Και 
.
1.5. Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της διόδου
, (2)
. (3)
. (4)
. (5)
. (6)