Соединительные диоды

Были некоторые исторические сырые, но годные к употреблению были некоторые исторические сырые, но годные к употреблению полупроводниковые выпрямители до того, как стали доступны материалы высокой чистоты. Фердинанд Браун изобрел точечный выпрямитель на основе сульфида свинца, PbS, в 1874 году. Выпрямители на основе оксида меди использовались в качестве выпрямителей мощности в 1924 году. Прямое падение напряжения составляет 0,2 В. Возможно, именно линейная характеристика является причиной того, что Cu ₂ О использовался в качестве выпрямителя для шкалы переменного тока мультиметров на основе Д’Арсонваля. Этот диод также светочувствителен.

Выпрямители из оксида селена использовались до того, как стали доступны современные силовые диодные выпрямители. Эти и Cu ₂ Выпрямители О были поликристаллическими устройствами. Фотоэлементы когда-то делали из селена.

До полупроводников

До наступления эры современных полупроводников одним из первых диодов был детектор . , который восстановил звук из радиосигнала. «Полупроводник» представлял собой поликристаллический кусок минерала галенита, сульфида свинца, PbS. Заостренная металлическая проволока, известная как кошачий ус . был приведен в контакт с пятном на кристалле внутри поликристаллического минерала. (Рисунок ниже) Оператор старался найти «чувствительное» место на галените, перемещая кошачий ус. Предположительно, в кристалле имелись пятна P- и N-типа, случайно распределенные по всему кристаллу из-за изменчивости неконтролируемых примесей. Реже использовался минеральный колчедан железа, дурацкое золото, а также минеральный карборунд, карбид кремния, SiC, другой детектор, входящий в состав. примеси. Реже использовался минеральный колчедан железа, дурацкое золото, а также минеральный карборунд, карбид кремния, SiC, еще один детектор, часть радиоуглеродной норы , состояла из заостренного грифеля, привязанного к изогнутой английской булавке, касающегося ржавого синего лезвия одноразовой бритвы. Все это требовало поиска чувствительного места, которое легко терялось из-за вибрации.

Детектор кристаллов

Замена минерала полупроводником с примесью азота (рисунок ниже (а)) делает всю поверхность чувствительной, так что поиск чувствительного пятна больше не требуется. Это устройство было усовершенствовано Г. В. Пикардом в 1906 году. Заостренный металлический контакт создавал локализованную область P-типа в полупроводнике. Металлическая точка была зафиксирована на месте, а весь точечный контактный диод заключен в цилиндрический корпус для механической и электрической устойчивости. (Рисунок ниже (d)) Обратите внимание, что катодная полоса на схеме соответствует полосе на физическом корпусе.

Кремниевые точечные контактные диоды внесли важный вклад в развитие радаров во время Второй мировой войны, обнаружив эхо-сигналы гигагерцового диапазона в приемнике радара. Следует прояснить концепцию, заключающуюся в том, что точечный диод на несколько десятилетий предшествовал переходному диоду и современным полупроводникам. Даже по сей день точечный диод является практическим средством обнаружения микроволн из-за его низкой емкости. Когда-то германиевые диоды с точечным контактом были более доступными, чем сегодня, и в некоторых приложениях, таких как кварцевые радиоприемники с автономным питанием, их предпочитали из-за более низкого прямого напряжения 0,2 В. Точечные контактные диоды, хотя и чувствительны к широкой полосе пропускания, обладают малым током по сравнению с переходными диодами.

Современные диоды

Поперечное сечение кремниевого диода:(a) точечный диод, (b) переходной диод, (c) схематический символ, (d) корпус малосигнального диода.

Большинство диодов сегодня представляют собой диоды с кремниевым переходом. Поперечное сечение на рисунке выше (b) выглядит немного более сложным, чем простой PN-переход; тем не менее, это все еще PN-переход. Начиная с катодного соединения, N ⁺ указывает на то, что эта область сильно легирована и не имеет никакого отношения к полярности. Это снижает последовательное сопротивление диода. N ^- область слегка легирована, как показано (-). Легкое легирование дает диод с более высоким напряжением обратного пробоя, что важно для высоковольтных выпрямительных диодов. Диоды более низкого напряжения, даже выпрямители мощности низкого напряжения, имели бы меньшие прямые потери при более сильном легировании. Самый высокий уровень легирования дает стабилитроны, рассчитанные на низкое обратное напряжение пробоя. Однако сильное легирование увеличивает ток обратной утечки. Знак P ⁺ Область анодного контакта представляет собой сильно легированный полупроводник P-типа, что является хорошей контактной стратегией. Слабосигнальные переходные диоды в стеклянной капсуле выдерживают ток от 10 до 100 мА. Силовые выпрямительные диоды в пластиковом или керамическом корпусе выдерживают ток до 1000 ампер.

ОБЗОР:

• Точечно-контактные диоды обладают превосходными высокочастотными характеристиками, которые хорошо подходят для микроволновых частот.
• Размеры переходных диодов варьируются от диодов с малым сигналом до мощных выпрямителей, рассчитанных на 1000 ампер.
• Уровень легирования вблизи перехода определяет напряжение обратного пробоя. Легкое легирование дает высоковольтный диод. Сильное легирование вызывает более низкое напряжение пробоя и увеличивает обратный ток утечки. Стабилитроны имеют более низкое напряжение пробоя из-за сильного легирования.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист соединений PN