леи, проходящих в противоположном направлении, значительно меньше инжекции из эмиттера.

В зависимости от соотношения линейных размеров перехода и характеристической длины различают плоскостные и точечные диоды. Плоскостным считают диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь перехода, значительно больше характеристической длины. Характеристической длиной для диодов является наименьшая из двух величин - толщина базы и диффузионная длина неосновных носителей в базе. Они определяют свойства и характеристики диодов. К точечным относят диоды с линейными размерами перехода, меньшими характеристической длины.

Переход на границе раздела областей с различным типом проводимости обладает свойствами выпрямления (односторонней проводимости) тока; нелинейностью вольт-амперной характеристики; явлением туннелирования носителей заряда сквозь потенциальный барьер как при обратном, так и прямом смещении; явлением ударной ионизации атомов полупроводника при относительно больших для перехода напряжениях; барьерной емкостью и др. Эти свойства перехода используют для создания различных видов полупроводниковых диодов.

По диапазону частот, в котором диоды могут работать, их подразделяют на низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ). По назначению НЧ диоды подразделяют на выпрямительные, стабилизирующие, импульсные, а ВЧ диоды - на детекторные, смесительные, модулярные, параметрические, переключательные и т. д.

Иногда в особую группу выделяют диоды, отличающиеся основными физическими процессами: туннельные, лавинно-пролетные, фото-, светодиоды и др.

По материалу основного кристалла полупроводника различают германиевые, кремниевые, арсенид-галлиевые и другие диоды.

Для обозначения полупроводниковых диодов используют шести-и семизначный буквенно-цифровой код (например, КД215А, 2ДС523Г).

Первый элемент - буква (для приборов широкого применения) или цифра (для приборов, используемых в устройстве специального назначения) -указывает материал, на основе которого изготовлен прибор: Г или 1 - германий; К или 2 - кремний и его соединения; А или 3 - соединения галлия (например, арсенид галлия); И или 4 - соединения индия (например, фосфид индия).

Второй элемент - буква, указывающая подкласс или группу приборов: Д - выпрямительные, импульсные диоды; Ц - выпрямительные столбы и блоки; В - варикапы; И - импульсные туннельные диоды; А - СВЧ диоды; С - стабилитроны.

Третий элемент - цифра - определяет один из основных признаков, характеризующих прибор (например, назначение или принцип действия).

Четвертый, пятый и шестой элементы -- трехзначное число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа прибора.

-f a)

v) ) г) д/ ф e)

M--3:7- -w-

Рис. 4.2, Графическое изображение диодов: д - выпрямительный, СВЧ, импульсный; б - стабилитрон; в - туннельный; г - варикап; д-

светоизлучающий; е -фотодиод

Седьмой элемент - буква - условно определяет классификацию по параметрам приборов, изготовленных по единой технологии.

Пример обозначения: 2ДС523Г - набор кремниевых импульсных диодов для устройств специального назначения с временем установления обратного сопротивления от 150 до 500 не; номер разработки 23, группа Г.

Приборы разработки до 1973 г. имеют трех- и четырехэлемент-ную системы обозначений. Графическое изображение диодов приведено на рис. 4.2, а-е.

§ 4.2. Характеристики диода

Вольт-амперная характеристика ВАХ. Эта зависимость приближенно описывается экспоненциальной функцией (3.17) идеализированного электронно-дырочного перехода. Отличие реальной ВАХ от идеализированной объясняется рядом рассмотренных выше причин (см. § 3.4).

Прямая ветвь ВАХ снимается при подключении к диоду прямого напряжения ((/>0). При этом потенциальный барьер в переходе снижается, что облегчает инжекцию неосновных носителей заряда из эмиттера в базу. В этом режиме через диод (согласно уравнению 3.17) в прямом направлении течет ток

Л,р = /о(е"р-1)- (4.1)

Значение прямого тока в диоде определяется рядом физических процессов, протекающих в самом переходе и базе реального диода. В реальных диодах степень легирования эмиттера выше, чем базы (ЛАа>/Уд), поэтому прямой ток Б основном обусловлен инжекцией дырок из эмиттера в базу.

Инжекцию неосновных носителей в базу оценивают коэффициентом инжекции

y = fpKIp + ln), (4.2)

Где /р и In- дырочная и электронная составляющие тока через переход.

Коэффициент инжекции для диода с протяженными областями эмиттера и базы (Шр>1„, Wn>Lp) исходя из уравнения плотности Диффузионного тока (2.30) можно представить

У«1-Рэ/Рб- (4-3)

J-np

Теоретическая к-ка

Омический участок реальной х-ки

Ваф +70 "С

-БООС

1обр,

Рис. 4.3. Вольт-амперные и вольт-омные характеристики диода

Для несимметричного перехода (с iVa = 10 см-, p=i0,07 Ом-см, а Лд=10 см-з и р~5 Ом-см) коэффициент инжекции у~0,98.

Ввиду резкой зависимости прямого тока от приложенного напряжения при практических расчетах и снятии характеристик диода удобнее принять в качестве аргумента ток /, а напряжение считать €го функцией и, логарифмируя уравнение (4.1), .привести его к виду

CA=<fn[( /o)-bl]. (4.4)

Отсюда следует, что напряжение U, соответствующее заданному значению прямого тока /, тем больше, чем меньше тепловой (обратный) ток /о. У кремниевых диодов /о меньше, чем у германиевых, поэтому прямое напряжение у них на 0,3-0,4 В больше, вследствие этого начальный участок прямой ветви ВАХ у них сдвинут по оси напряжений и идет положе (рис. 4.3, а). Наклон начального участка ВАХ в германиевых диодах определяется значением теплового тока, а у кремниевых - током рекомбинации (см. § 3.4).

При низком уровне инжекции, соответствующем началу крутого участка характеристики, основную роль в прямом токе играет диффузия инжектированных в базу носителей, поэтому характеристика близка к экспоненциальной. В дальнейшем с ростом тока все больше сказывается влияние объемного сопротивления базы Гб. На этом сопротивлении прямой ток создает падение напряжения U(, = -б = /Рбда/5 1 30 Ом, (4.5)

которое снижает значение прямого напряжения Ud = U-/гб, действующего непосредственно в переходе. С учетом этого падения напряжения в базе уравнение (4.1) для ВАХ можно привести к виду

/=/о

или САьр = fx In {IIIо -Ь 1) -Ь 1Г(,.

При относительно небольшом токе

I = fi/-б > 2-20 мА

(1.6)

(4.7