Diody półprzewodnikowe

Dr inż. Piotr Sołowiej

Katedra Elektrotechniki i 

Energetyki

 

 

Diodą półprzewodnikową nazywamy 

element wykonany z 

półprzewodnika, zawierającego 

jedno złącze — najczęściej p-n z 

dwiema końcówkami wyprowadzeń. 

 

 

Charakterystyka diody oraz jej parametry są 
podobne,  a  nawet  niekiedy  takie  same  jak 
złącza  p-n.  Diody  są  stosowane  w  układach 
analogowych  i  cyfrowych.  W  układach 
analogowych wykorzystywana jest zależność 
rezystancji  dynamicznej  od  napięcia  lub 
prądu 

wejściowego, 

lub 

też 

zmiany 

pojemności  w  funkcji  napięcia.  W  układach 
cyfrowych  istotne  są  natomiast  właściwości 
przełączające diody.

Diody  półprzewodnikowe  stosuje  się  w 
układach  prostowania  prądu  zmiennego,  w 
układach  modulacji  i  detekcji,  przełączania, 
generacji 

i 

wzmacniania 

sygnałów 

elektrycznych.

 

 

Klasyfikację diod 

przeprowadzamy ze względu 

na:

•

materiał (krzemowe, germanowe z arsenku galu); 

•

konstrukcję  (ostrzowe  i  warstwowe;  stopowe  i 

dyfuzyjne: mesa, planarne i epiplanarne);

•

strukturę 

fizyczną 

złącza 

(p-n, 

m-s, 

heterozłącza);

•

zastosowanie 

(prostownicze, 

uniwersalne, 

impulsowe,  stabilitrony  —  Zenera,  pojemnościowe 

—  warikapy  i  waraktory,  tunelowe,  mikro falowe: 

detekcyjne i mieszające oraz p-i-n);

•

przebiegające 

zjawiska 

(Zenera, 

Gunna, 

lawinowe, tunelowe).

 

 

 

 

 

 

Diody prostownicze

Diody prostownicze są przeznaczone do 
prostowania napięcia bądź prądu 
przemiennego o małej częstotliwości. 

 

 

Prostowanie jest to przetwarzanie prądu 
przemiennego na prąd jednokierunkowy. Diody 
zaczynają przewodzić (następuje gwałtowny 
wzrost prądu) dopiero po przekroczeniu pewnej 
wartości napięcia w kierunku przewodzenia. 

Dla diod krzemowych wynosi ona ok. 0,7 V,

a dla germanowych ok. 0,3 V. 

Są one głównie stosowane w układach 
prostowniczych bloków zasilania jak również w 
powielaczach wysokiego napięcia. 

 

 

Diody 

prostownicze 

mają 

następujące 

oznaczenia:

• diody wysokiego napięcia — BAYP50, BYP350;

•  diody  typowe  —  BAYP80,  BYP680,  BYBP10, 
BYP401, Y401;

• diody mocy — DOO-100-10, D3A2-10-12, D20-
300-10;

•  diody  szybkie  mocy  —  DR12-10-01,  DR51-80-
12;

• stos diodowy — Y350-3K.

Diody  prostownicze  mają  małą  rezystancję  w 
kierunku  przewodzenia  —  rzędu  pojedynczych 
 (nie podaje się w katalogach), co pozwala na 

uzyskanie dużych sprawności prostowania.

 

 

Parametrami charakteryzującymi 

diody prostownicze (nie podaje się 

ich dla diod szybkich mocy oraz dla 

niektórych diod mocy — np. D51, 

D61, D66) są:

• napięcie  przewodzenia  —  U

F 

,  przy 

określonym prądzie przewodzenia;

• prąd  wsteczny  —  I

R

,  przy  określonym 

napięciu w kierunku zaporowym;

• czas  ustalania  się  prądu  wstecznego  —  t 

(podaje się tylko dla niektórych diod);

• pojemność — C, przy określonym napięciu 

przewodzenia  (np.  dla  typowej  diody 

BYP680 — C = 15 pF przy U

F

 = 100 V). 

 

 

 Parametrami granicznymi 

(dopuszczalne) są:

• maksymalny prąd przewodzenia — I

0

;

• szczytowe napięcie wsteczne —  U

RWM

;

•  parametr  przeciążeniowy  —  I

2

t,  - 

podawany dla diod mocy. 

 

 

Diody prostownicze wykonuje się głównie z 
krzemu.  Wartość  prądu  płynącego  przez 
diodę 

spolaryzowaną 

w 

kierunku 

przewodzenia  jest  10

6

    10

8

  razy  większa 

od wartości prądu w kierunku zaporowym. 

Diody prostownicze, ze względu na wydzielaną 
w nich moc, dzielimy na:

• malej mocy — poniżej l W,

• średniej mocy — od l do 10 W,

• dużej mocy — powyżej 10 W.

 

 

 

 

 

 

Rezystancja cieplna zależy od sposobu 

chłodzenia. W celu odprowadzenia ciepła z 

obudowy do otoczenia, energetyczne diody 

prostownicze wyposaża się w radiatory (rys. 

2.32). Również inne elementy półprzewodnikowe, 

w których wydziela się znaczna moc, umieszcza 

się na radiatorach. 

 

 

Diody stabilizacyjne

Są to diody przeznaczone do stabilizacji lub 
ograniczania napięć. Istnieją diody 
stabilizujące prąd i są nazywane polowymi 
ogranicznikami prądu (działają na innej 
zasadzie). Diody stabilizacyjne pracują przy 
polaryzacji w kierunku zaporowym, 
charakteryzując się niewielkimi zmianami 
napięcia pod wpływem dużych zmian prądu. 
Wykorzystują one zjawisko Zenera bądź (i) 
lawinowe. 

 

 

Diody stabilizujące mają podobne 

oznaczenia jak diody prostownicze. 

Poniżej podano oznaczenia diod w 

zależności od ich przeznaczenia:

• stabilizacyjne — BZP650;

• Zenera:

— typowe (stabilistor) — BZAP30, BZP650;

— do układów hybrydowych — BZX84;

— 

skompensowana 

temperaturowo 

—

BZY566;

—       do  układów  elektronicznego  zapłonu  — 
BZYP01 

 

 

Na  charakterystyce  prądowo-napięciowej  (rys.  7.7)  zaznaczono  parametry 
charakterystyczne diod stabilizacyjnych. Są to:

—      napięcie stabilizacji — U

z

;

—      prąd stabilizacji — I

z

,

—      napięcie przewodzenia — U

F

, przy określonym prądzie przewodzenia;

—      prąd wsteczny diody — I

R

, przy określonym napięciu wstecznym;

—       rezystancja  dynamiczna  —  r

z

,  której  wartość  zmienia  się  w  zależności  od 

napięcia stabilizacji (rys. 7.8);

—      temperaturowy współczynnik napięcia stabilizacji — 

uz

.

 

 

Diody pojemnościowe

Diody pojemnościowe (warikapy i waraktory) pracują 
przy  polaryzacji  zaporowej,  charakteryzując  się 
zmienną pojemnością w funkcji przyłożonego napięcia.

Warikapy  stosuje  się  do  przestrajania  obwodów 
rezonansowych,  waraktory  natomiast  —  w  układach 
parametrycznych  (układ  parametryczny  to  taki,  w 
którym  co  najmniej  jeden  parametr  zmienia  się  w 
czasie), 

we 

wzmacniaczach 

lub 

powielaczach 

częstotliwości  oraz  układach  mikrofalowych.  Diody 
pojemnościowe  stosuje  się  również  w  układach 
modulacji  częstotliwości  i  przełącznikach  sygnałów 
mikrofalowych.  Ze  względu  na  małe  wymiary  diod 
pojemnościowych, dużą wytrzymałość na udary i małą 
zależność  od  zmian  temperatury,  mogą  one  w  wielu 
wypadkach  zastąpić  kondensatory  zmienne  lub 
ceramiczne.

Diody  pojemnościowe  mają  następujące  oznaczenia: 
warikap  —  B  104,  BB104,  BBAP05A,  waraktor  — 
BXDP14, BXDP74B.

 

 

Diody przełączające

Do diod przełączających impulsowych zaliczamy diody: 
tunelowe, ładunkowe, ostrzowe, Schottky'ego.
Diody impulsowe wykorzystuje się w układach cyfrowych 
do przełączania sygnałów; w układach impulsowych 
diody pracują jako selektory impulsów. Diody ładunkowe i 
ostrzowe umożliwiają formowanie impulsów 
prostokątnych o bardzo krótkim czasie narastania i 
opadania. Najmniejsze czasy przełączania (poniżej 0,1 ns) 
uzyskuje się dla diod Schottky'ego. 

 

 

Pozostałe rodzaje diod:

•Detekcyjne
•Mieszające
•Generacyjne 
•Wzmacniające
•Modulacyjne 
•Tłumiące