PÓA
PRZEWODNIKI
Półprzewodniki są materiałami, których rezystywność � jest większa niż rezystywność
przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków).
Rys. 1. Podział materiałów elektronicznych ze względu na ich rezystywność
Na przykład miedz
, doskonały przewodnik, ma rezystywność 10-8 &!m; mika, bardzo
dobry izolator, ma rezystywność ok. 1014 &!m; czysty krzem, najpowszechniej stosowany
materiał półprzewodnikowy ma rezystywność 2�"103 &!m.
Właściwości elektryczne półprzewodników, przede wszystkim ich rezystywność, silnie
zależą od znikomo małych ilości zanieczyszczeń materiału.
Zanieczyszczenia wprowadzane celowo nazywa się domieszkami, a wprowadzanie tych
zanieczyszczeń, tj. domieszkowanie, jest podstawowym procesem technologii
półprzewodników.
Teoria pasmowa  jest to teoria kwantowa opisująca stany energetyczne elektronów w
krysztale.
W odróżnieniu od atomów, w których dozwolone stany energetyczne elektronów stanowią
zbiór poziomów dyskretnych, dozwolone elektronowe stany energetyczne w kryształach mają
charakter pasm o szerokości kilku elektronowoltów.
W
Pasmo przewodnictwa
Pasmo zabronione Wg
Pasmo podstawowe
X
Rys. 2. Model energetyczny pasmowy półprzewodnika.
1
W temperaturze zera bezwzględnego (T = 0K) najmniejszą energię mają elektrony
walencyjne.
Pasmo odpowiadające temu stanowi energetycznemu nosi nazwę pasma walencyjnego lub
podstawowego i jest najniżej położonym pasmem energetycznym (rys. 2).
Powyżej tego pasma leży pasmo przewodnictwa, w którym znajdują się swobodne
elektrony wyrwane z sieci krystalicznej.
Pomiędzy tymi pasmami jest odstęp, który nazwany jest pasmem zabronionym lub
przerwą zabronioną i oznacza się przez Wg.
Wartość Wg określa minimalną wartość energii, która musi być dostarczona elektronom,
aby zostały one wyrwane z wiązań atomowych sieci krystalicznej. Szerokość tą mierzy się w
elektronowoltach (eV).
Półprzewodnik samoistny jest to monokryształ półprzewodnika pozbawionego defektów
sieci krystalicznej i domieszek, czyli nie zawierają obcych atomów w sieci krystalicznej.
W półprzewodnikach już w temperaturze 300 K (a nawet niższej) pewna część elektronów
przechodzi do pasma przewodnictwa, pozostawiając miejsca nie obsadzone w paśmie
podstawowym.
Miejsca te mogą być zajmowane przez elektrony usytuowane na niższych poziomach w
tym paśmie (po otrzymaniu z zewnątrz odpowiedniej energii).
Proces pojawiania się elektronów w paśmie przewodnictwa i wolnych miejsc (dziur) w
paśmie podstawowym pod wpływem wzrostu temperatury nosi nazwę generacji termicznej
par dziura-elektron.
Dziurą nazywa się dodatni nośnik ładunku, będący brakiem elektronu.
W półprzewodnikach o małych szerokościach pasma zabronionego generacja termiczna
par dziura-elektron jest ułatwiona.
Liczbę nośników w ciałach stałych wyraża się za pomocą gęstości lub koncentracji (liczba
nośników na jednostkę objętości.
Liczba generowanych par, czyli ich koncentracja, jest tym większa, im jest węższe pasmo
zabronione danego półprzewodnika oraz im temperatura monokryształu jest wyższa.
Po pewnym czasie pobudzony elektron powraca do stanu podstawowego z
wyemitowaniem kwantu promieniowania. Taki proces nazywamy rekombinacją.
W półprzewodniku samoistnym mamy do czynienia z generacją par elektron-dziura, w
związku z czym koncentracja elektronów i dziur jest taka sama i nosi nazwę koncentracji
samoistnej.
Półprzewodniki typu n i typu p (niesamoistne)
Półprzewodnik niesamoistny jest wówczas, gdy w sieci krystalicznej monokryształu
zamiast atomów pierwiastka materiału półprzewodnikowego znajduje się inny atom (np. w
sieci krystalicznej krzemu znajduje się fosfor).
Powstaje wówczas tzw. półprzewodnik domieszkowany, a ten inny atom nazywamy
domieszką.
Rozróżniamy dwa rodzaje domieszek: donorową i akceptorową.
Jeśli na skutek nieregularności sieci krystalicznej w półprzewodniku będą przeważać
nośniki typu dziurowego, to półprzewodnik taki nazywać będziemy półprzewodnikiem typu
p (niedomiarowym).
2
Gdy będą przeważać nośniki elektronowe, będziemy nazywać je półprzewodnikami typu
n (nadmiarowym).
Półprzewodnik typu n uzyskuje się przez dodanie  w procesie wzrostu kryształu krzemu
 domieszki pierwiastka pięciowartościowego (np. antymon, fosfor).
Niektóre atomy krzemu zostaną zastąpione w sieci krystalicznej atomami domieszki,
zwanymi donorami (rys. 3).
Si
Si
Si
+4
+4 +4
Elektron
nadmiarowy
Si
Si
P
+4
+4
+5
Si
Si Si
+4
+4 +4
Rys. 3. Model sieci krystalicznej z domieszką atomów fosforu.
Każdy atom domieszki ma pięć elektronów walencyjnych, z których cztery są związane z
sąsiednimi atomami krzemu.
Piąty elektron jest wolny i może być łatwo oderwany od atomu domieszki  jonizując
dodatnio.
Elektron wówczas przechodzi do pasma przewodnictwa półprzewodnika.
W temperaturze pokojowej prawie wszystkie atomy domieszkowe zostały zjonizowane.
Liczba elektronów w paśmie przewodnictwa jest znacznie większa niż dziur w paśmie
podstawowym.
Dlatego też te pierwsze noszą nazwę nośników większościowych, a te drugie nośników
mniejszościowych.
Półprzewodnik typu p uzyskuje się przez zastąpienie niektórych atomów krzemu
atomami pierwiastków trójwartościowych (np. glinu, galu, indu).
Atom tej domieszki ma trzy elektrony walencyjne, związane z sąsiednimi atomami
krzemu.
Do wypełnienia czwartego wiązania sąsiadującego krzemu, brakuje w sieci krystalicznej
jednego elektronu i zostaje on uzupełniony przez pobranie elektronu z jednego z sąsiednich
wiązań, w którym powstaje dziura.
Atom pierwiastka trójwartościowego, zwanego akceptorem, po uzupełnieniu elektronu w
"nieprawidłowym" wiązaniu (na skutek niedostatku ładunków dodatnich w jądrze) staje się
jonem ujemnym, wywołując lokalną polaryzację kryształu.
Na rysunku 4 przedstawiono model sieci krystalicznej krzemu z domieszką atomów indu.
3
Si
Si
Si
+4
+4
+4
Dziura
Si
Si
In
+3
+4
+4
Si
Si Si
+4
+4 +4
Rys. 4. Model sieci krystalicznej krzemu z domieszką atomów indu.
W temperaturze pokojowej wszystkie poziomy akceptorowe są zapełnione elektronami,
które przeszły z pasma podstawowego.
Na skutek tego liczba dziur w paśmie podstawowym jest wielokrotnie większa niż
elektronów w paśmie przewodnictwa.
W półprzewodniku typu p dziury w paśmie podstawowym są nośnikami
większościowymi, a elektrony w paśmie przewodnictwa  nośnikami mniejszościowymi.
W każdym półprzewodniku (niezależnie od koncentracji domieszek) w stanie równowagi
termicznej jest spełniony warunek neutralności, tzn. w każdym punkcie półprzewodnika
wypadkowy ładunek elektryczny jest równy zeru.
Wszelkie zaburzenia warunku neutralności powodują powstanie pola elektrycznego, które
przywraca stan równowagi elektrycznej.
Ustalenie się koncentracji nośników na odpowiednim poziomie zachodzi w wyniku
rekombinacji, który równoważy też generację termiczną nośników.
ZA

CZE p-n
Połączenie dwóch kryształów (monokryształów) ciała stałego (półprzewodnik, metal) w
ten sposób, że tworzą one ścisły kontakt nazywamy złączem.
Działanie większości elementów półprzewodnikowych opiera się na współdziałaniu
złącza p-n i obszaru przelotowego (transportu), stanowiącego na ogół obszar półprzewodnika
jednego rodzaju.
Złącza umożliwiają wprowadzenie, odprowadzenie i sterowanie strumienia nośników
ładunku.
Najczęściej wykorzystywane są złącza metal  półprzewodnik i półprzewodnik 
półprzewodnik.
Złącze p-n stanowi warstwę przejściową między obszarem półprzewodnika typu p i
półprzewodnika typu n.
Domieszka akceptorowa w obszarze typu p sprawia, że koncentracja dziur w tym obszarze
jest większa niż elektronów  występuje przewodnictwo dziurowe.
4
Natomiast domieszka donorowa w obszarze typu n prowadzi do przewagi elektronów w
tym obszarze  występuje przewodnictwo elektronowe.
Dziury w obszarze p i elektrony w obszarze n stanowią nośniki większościowe.
Przed zetknięciem każdy z obszarów jest elektrycznie obojętny, ponieważ ładunek dziur i
elektronów zostaje skompensowany ładunkiem jonów domieszki umieszczonych w węzłach
siatki krystalicznej.
W momencie zetknięcia się półprzewodnika typu p i typu n, następuje wzajemny
przepływ nośników.
Różnica koncentracji nośników ładunku powoduje ich przemieszczanie  dyfuzję.
Elektrony z obszaru przyzłączowego n dyfundują do obszaru p; podobnie postępują dziury
z obszaru przyzłączowego p przechodzą do obszaru n.
W wyniku procesu dyfuzji płyną prądy dyfuzyjne.
Nośniki przedostające się do przeciwnych obszarów stają się nadmiarowymi nośnikami
mniejszościowymi w tych obszarach.
Nośniki te rekombinują z nośnikami większościowymi, które nie przeszły na drugą stronę
złącza.
W wyniku tego w obszarze n powstaje nadmiar ładunku jonów dodatnich, a w obszarze p
nadmiar ładunku jonów ujemnych.
Są to ładunki jonów ulokowanych (nieruchomych) w węzłach siatki krystalicznej.
W obszarach przyzłączowych powstaje więc podwójna warstwa nieskompensowanych
ładunków.
Nazywa się ona warstwą zaporową, obszarem ładunku przestrzennego lub obszarem
zubożonym, gdzie nie ma praktycznie nośników większościowych.
Po utworzeniu takiej warstwy przepływ nośników większościowych zostaje zahamowany,
gdyż ładunek przestrzenny dodatni po stronie n będzie hamował dalszy dopływ nośników
(dziur) dodatnich z obszaru p do n oraz ładunek ujemny po stronie p będzie hamował dalszy
dopływ nośników (elektronów) ujemnych z obszaru n do p. tworzy się pole elektryczne
reprezentowane przez barierę potencjału.
Wysokość bariery, a więc różnica potencjałów, nazywana jest napięciem dyfuzyjnym.
Pole elektryczne wytworzone przez ładunek przestrzenny sprzyja przepływowi nośników
mniejszościowych. Nośniki mniejszościowe (elektrony w obszarze p, dziury w obszarze n)
powstają w wyniku generacji termicznej.
Polaryzacja złącza p-n w kierunku przewodzenia.
Polaryzacja to stan, jaki występuje w złączu pod wpływem przyłożenia z zewnątrz
różnych potencjałów do obydwu obszarów półprzewodnika.
Jeżeli do półprzewodnika typu p przyłożymy potencjał dodatni, a do półprzewodnika typu
n - potencjał ujemny (rys. 5a), wówczas mówimy, że złącze jest spolaryzowane w kierunku
przewodzenia.
Zmniejsza się bariera potencjału (rys. 5b) do wartości
UF = UD - U (1)
przy czym: U  napięcie zewnętrzne, UD  napięcie dyfuzyjne.
Maleje szerokość warstwy zaporowej, maleją ładunek i natężenie pola elektrycznego.
Zmniejszenie bariery potencjału powoduje wzrost prądu dyfuzyjnego, tj. wzrost liczby
dziur przechodzących z obszaru p do obszaru n i elektronów przechodzących z obszaru n do
obszaru p.
5
Rys. 5. Złącze p-n spolaryzowane w kierunku przewodzenia.
a) polaryzacja złącza, b) model pasmowy.
Te dodatkowe nośniki są nazywane wstrzykniętymi nadmiarowymi nośnikami
mniejszościowymi Dp i Dn.
W chwili wprowadzenia przyciągają one nośniki o przeciwnym znaku  większościowe w
danym obszarze.
Koncentracja nośników nadmiarowych Dp i Dn zmniejsza się zatem wykładniczo w miarę
oddalania się od warstwy zaporowej w wyniku rekombinacji z nośnikami większościowymi.
Wskutek niejednakowej koncentracji, wstrzyknięte nośniki mniejszościowe dyfundują do
obszarów o mniejszej koncentracji, a więc w kierunku doprowadzeń.
Jednocześnie od strony doprowadzeń napływają nowe nośniki większościowe,
wprowadzone przy polaryzacji złącza, zapewniające neutralizację ładunku wprowadzonego
do poszczególnych obszarów.
W wyniku zwiększania składowej dyfuzyjnej prądu, w obwodzie zewnętrznym płynie prąd
�ł łł
�ł �ł
�ł qU łł U
�ł
�ł
I = Isat �łexp�ł �ł -1śł = Isat �łexp�ł �ł -1śł ; (2)
�ł
�ł
kT UT �ł
�ł łł
�ł �ł
�ł łł
�ł
gdzie Isat  prąd nasycenia złącza, zależy od stałych fizycznych materiałowych oraz
konstrukcyjnych złącza.
Symbol UT  oznacza potencjał elektrokinetyczny
kT
UT = ; (3)
q
wynoszący ok. 26 mV przy T = 300K.
6
Polaryzacja złącza p-n w kierunku zaporowym.
Złącze jest spolaryzowane w kierunku zaporowym wtedy, gdy do półprzewodnika typu n
przyłożymy potencjał wyższy (plus), a do półprzewodnika typu p - niższy (minus).
Napięcie zewnętrzne ma kierunek zgodny z kierunkiem napięcia UD.
Następuje dalszy odpływ swobodnych nośników z obszaru otaczającego warstwę
zaporową. Zwiększa się szerokość i wzrasta bariera potencjału
UR = UD + U . (4)
Zwiększenie bariery potencjału powoduje zmniejszenie dyfuzji nośników, czyli
zmniejszenie koncentracji nośników wprowadzanych na drugą stronę złącza.
Bariera ta nie stanowi przeszkody dla przepływu prądu unoszenia  prądu wstecznego.
Jest on jednak niewielki 10-6 � 10-12 A i bardzo nieznacznie zależy od wartości
przyłożonego napięcia, zależy natomiast od temperatury złącza i technologii jego
wytwarzania.
Zależność prądu I od napięcia zewnętrznego U przy polaryzacji w kierunku zaporowym
jest analogiczna z wzorem (2), z tym że przy polaryzacji w kierunku przewodzenia napięcie U
jest dodatnie, a przy polaryzacji w kierunku zaporowym jest ujemne.
Charakterystyka prądowo  napięciowa pokazana została na rys. 6.
Rys. 6. Charakterystyka prądowo  napięciowa złącza p-n
DIODY
Diody są elementami półprzewodnikowymi przewodzącymi prąd w zasadzie w jednym
kierunku.
Wyprowadzenia diody noszą nazwy: anody A i katody K.
Symbol graficzny diody przedstawia rys. 7. Jeżeli na anodę diody doprowadzimy napięcie
dodatnie względem katody (UAK > 0), to będzie ona spolaryzowana w kierunku
przewodzenia.
Przy ujemnych napięciach UAK dioda jest spolaryzowana w kierunku wstecznym.
Prąd wsteczny diody jest na ogół o kilka rzędów wielkości mniejszy od prądu
przewodzenia.
7
Rys. 7. Symbol graficzny diody i jej wygląd
Charakterystyki i dane techniczne
Prąd diody opisuje charakterystyka I = ID(UAK). Jej typowy przebieg pokazano na rys. 8.
Prąd przewodzenia wzrasta do dużej wartości już przy małych dodatnich napięciach UAK.
Nie może on przekroczyć określonej wartości maksymalnej IFmax, ponieważ grozi to
termicznym zniszczeniem diody.
Przybliżoną informację o przebiegu charakterystyki uzyskuje się przez pomiar napięcia
przewodzenia UF przy prądach rzędu 0,1 IFmax. Dla germanu leży ono w zakresie od 0,2 do 0,4
V, dla krzemu między 0,5 a 0,8 V.
Rys. 8. Charakterystyka prądowo-napięciowa diody
Z rys. 8 widzimy, że przy dużych napięciach wstecznych UAK <  URmax prąd wsteczny
wzrasta do wartości porównywalnych z prądem przewodzenia.
Zwykle diody nie mogą pracować w tym zakresie, ponieważ lokalne przegrzanie
prowadzi do ich uszkodzenia.
Maksymalne napięcie wsteczne wynosi, w zależności od rodzaju diody, od 10 V do 10
kV.
Teoretyczną charakterystykę diody można opisać wzorem
UAK
T
ID = IS(T)(emU -1) (5)
gdzie IS jest teoretycznym prądem wstecznym, a UT  potencjałem elektrokinetycznym.
Współczynnik korekcyjny m uwzględnia odchyłkę od uproszczonej teorii złącza p-n
opracowanej przez Shockleya i wynosi od 1 do 2.
Równanie 5 opisuje prawidłowo przebieg rzeczywistej charakterystyki diody tylko w
kierunku przewodzenia, i to dla nie za dużych prądów.
Rzeczywisty prąd wsteczny jest znacznie większy niż IS i z powodu efektów
powierzchniowych wzrasta wraz z napięciem wstecznym.
8
Na rys. 9 podano obliczoną na podstawie wzoru (5) charakterystykę diod krzemowej i
germanowej o następujących, typowych danych:
" dioda germanowa: Is= 100 nA, mUT = 30 mV, IFmax = 100 mA
" dioda krzemowa: Is = 10 pA, mUT = 30 mV, IFmax = 100 mA
Rys. 9. Charakterystyki prądowo-napięciowe diod w skali liniowej
Dla prądu 0,1IFmax odczytujemy wartości napięcia przewodzenia: wynosi ono
odpowiednio 0,35 V lub 0,62 V. Jest to zgodne z wartościami otrzymanymi doświadczalnie.
Napięcie UF jest definiowane często jako napięcie przewodzenia diody w punkcie zagięcia
jej charakterystyki w kierunku przewodzenia.
Prostowanie
Prostownik zamienia prąd przemienny na prąd jednokierunkowy. Jest to jedno z
najprostszych i najważniejszych zastosowań diod (diody czasami nazywa się prostownikami).
Najprostszy układ pokazano na rys. 10.
Rys. 10. Prostownik jednopołówkowy
Symbol z
ródła z oznaczeniem "ac" oznacza z
ródło napięcia zmiennego; układowo takie
z
ródło jest zazwyczaj realizowane jako transformator zasilany napięciem sieci
oświetleniowej.
Dla wejściowego napięcia sinusoidalnego o amplitudzie znacznie większej od napięcia
przewodzenia diody (około 0,6 V dla diod krzemowych, najczęściej stosowanych) napięcie na
wyjściu układu wygląda tak, jak na rys. 11.
Rys. 11. Napięcie wyprostowane przez prostownik jednopołówkowy
9
Rozpatrywany układ nazywany jest prostownikiem jednopołówkowym, ponieważ
napięcie wyjściowe występuje jedynie przez połowę okresu wejściowej fali sinusoidalnej.
Na rys. 12 przedstawiono inny układ prostowniczy  dwupołówkowy układ mostkowy.
Rys. 12. Mostkowy prostownik dwupołówkowy
Napięcie wyjściowe tego układu pokazano na rys. 13, z którego widać, że do wytworzenia
sygnału wyjściowego są użyte obie połówki okresu sygnału wejściowego.
Rys. 13. Napięcie wyprostowane przez prostownik dwupołówkowy
Poziome odcinki występujące w napięciu wyjściowym na poziomie zera woltów są
powodowane przez spadek napięcia na przewodzących diodach.
W układzie mostkowym zawsze szeregowo z wejściem połączone są dwie diody. Należy
o tym pamiętać przy projektowaniu zasilaczy o małym napięciu wyjściowym.
Omówione przebiegi wyprostowane w przedstawionej postaci na niewiele się zdają. Są
one stałoprądowe jedynie w tym sensie, że nie zmienia się ich polaryzacja.
Nadal mają dużą zawartość "tętnień" (okresowych zmian napięcia wokół wartości
średniej), które trzeba wygładzić, aby otrzymać prawdziwe napięcie stałe.
Robi się to przez dołączenie filtru dolnoprzepustowego (rys. 14).
Rys. 14. Filtrowanie napięć wyjściowych zasilaczy sieciowych
10
W rzeczywistości rezystor szeregowy nie jest konieczny i zawsze się go pomija (chociaż
czasami można spotkać w tym miejscu rezystor o bardzo małej wartości rezystancji, używany
do ograniczenia szczytowej wartości prądu prostownika).
Usunięcie rezystora jest dopuszczalne, gdyż diody uniemożliwiają wypływanie prądu z
kondensatorów, które w rzeczywistości służą bardziej jako elementy gromadzące energię, niż
jako część klasycznego filtru dolnoprzepustowego.
Energia zgromadzona w kondensatorze jest równa
CU2
W = .
2
Jeśli C wyrazimy w faradach, a U w woltach, jednostką W będzie dżul (watosekunda).
Aby zapewnić małą amplitudę tętnień, wartość pojemności kondensatora wybiera się zgodnie
z warunkiem
1
RobcC >>
f
gdzie f jest częstotliwością tętnień, w tym przypadku 100 Hz, co sprawia, że stała czasowa
rozładowywania kondensatora jest znacznie większa niż czas upływający między dwoma
kolejnymi jego doładowaniami.
Układy prostowników stosowane w zasilaczach sieciowych
Układ mostkowy
Schemat zasilacza sieciowego z rozważanym układem mostkowym przedstawiono na rys. 15.
W praktyce mostki prostownicze zwykle kupuje się jako gotowe podzespoły.
Najmniejsze z nich są przewidziane do prostowania prądów o natężeniu 1 A i wytrzymują
napięcia wsteczne od 100 do 600 V, a nawet 1000 V.
Wielkie mostki prostownicze pracują z prądami 25 A i większymi.
Rys. 15. Prostownik mostkowy
Oznaczenie polaryzacji i zróżnicowanie symbolu jednej okładki oznacza kondensator
polaryzowany (elektrolityczny). Nie wolno ładować go w przeciwną stronę.
11
Dwudiodowy układ dwupolówkowy
Układ z rys. 16 to dwupołówkowy układ prostowniczy z dzielonym uzwojeniem wtórnym
transformatora.
Rys. 16. Prostownik dwupołówkowy z transformatorem o dzielonym uzwojeniu wtórnym
Jego napięcie wyjściowe jest połową napięcia wyjściowego układu mostkowego z rys. 15.
Z punktu widzenia wykorzystania transformatora sieciowego nie jest to układ najbardziej
sprawny, gdyż każda połowa uzwojenia wtórnego pracuje tylko przez połowę okresu sygnału
prostowanego.
Stąd, prąd płynący w tym czasie przez uzwojenie wtórne jest dwukrotnie większy od
prądu płynącego przez uzwojenie wtórne prawdziwego układu dwu-połówkowego. Oprócz
większych kosztów, zasilacz z tym układem będzie większy i cięższy.
Właściwości dynamiczne diody
Przejście z zakresu przewodzenia do zaporowego nie odbywa się natychmiast, ponieważ
musi najpierw odpłynąć ładunek zmagazynowany w złączu p-n.
Zjawisko to można zademonstrować w prostym układzie prostowniczym pokazanym na
rys. 17a.
Gdy eG jest dodatnie  dioda przewodzi i napięcie na niej jest równe napięciu
przewodzenia.
Gdy eG staje się ujemne, dioda zostaje spolaryzowana zaporowo i uD =  EG.
Rys. 17. Przełączanie diody: a) schemat, b) wykresy czasowe przełączania diody
Na rys. 17b widzimy, że napięcie na diodzie nie spada gwałtownie, ale z opóz
nieniem
równym czasowi magazynowania ts.
Jest on tym większy, im większy był prąd przewodzenia przed przełączeniem. Typowe
wartości dla diod małej mocy wynoszą 10  100 ns.
12
Dla diod mocy czas magazynowania jest rzędu �s.
Okres napięcia wejściowego musi być duży w porównaniu z czasem magazynowania,
ponieważ w przeciwnym wypadku nie wystąpi efekt prostowania.
Do realizacji bardzo krótkich czasów przełączeń można stosować diody Schottky'ego.
Zamiast złącza p-n mają one złącze metal-półprzewodnik, które również wykazuje
właściwości prostownicze.
A
adunek magazynowany w takim złączu jest jednak bardzo mały i dlatego czas
przełączenia jest również mały, rzędu 100 ps.
Kolejną zaletą jest mniejsze niż w przypadku krzemowych diod warstwowych napięcie
przewodzenia, wynoszące około 0,3 V.
Symbol graficzny diody Schottky'ego podano na rys. 18.
Rys. 18. Dioda Schottky'ego
Rezystancja małosygnałowa
Często mamy do czynienia z elementami elektronicznymi, dla których I nie jest
proporcjonalne do U.
W takich przypadkach nie ma sensu mówić o rezystancji, ponieważ stosunek U/I zależy
od U, zamiast być stałą niezależną od U.
Dla takich elementów wyznacza się nachylenie charakterystyki U  I, czyli stosunek
niewielkiego przyrostu spadku napięcia na elemencie do wywołanego tą zmianą napięcia
przyrostu prądu, przepływającego przez element: "U/"I (lub dU/dl).
Wielkość ta ma jednostki takie jak rezystancja (omy) i zastępuje rezystancję w wielu
obliczeniach.
Nazywana jest rezystancją małosygnałową, rezystancją przyrostową (różniczkową) lub
rezystancją dynamiczną.
Diody Zenera (stabilistory)
We wszystkich diodach prąd wsteczny wzrasta szybko po przekroczeniu maksymalnego
napięcia wstecznego.
W stabilistorach napięcie przebicia, przy którym następuje ten gwałtowny wzrost, jest
dokładnie określone.
Nosi ono nazwę napięcia stabilizacji lub napięcia Zenera Uz.
Diody takie można stosować do stabilizacji napięć stałych. Na rys. 19a pokazano symbol
graficzny stabilistora, a na rys. 19b jego charakterystykę.
Dostępne są stabilistory na napięcia od 3 do 200 V, ich napięcie przewodzenia wynosi ok.
0,6 V.
Proces wyłączania diody charakteryzuje się częściej za pomocą czasu ustalenia się
napięcia wstecznego oznaczanego trr, zwanego też czasem wyłączania.
13
Rys. 19. Stabilistor: a) symbol graficzny; b) charakterystyka prądowo-napięciowa stabilistora
Jak widać z rys. 19b, rezystancja wsteczna przy małych napięciach wstecznych
UAK >  Uz jest duża.
Po osiągnięciu napięcia stabilizacji prąd wsteczny raptownie wzrasta. Stabilizujące
działanie stabilistora polega na tym, że duża zmiana prądu "ID powoduje tylko niewielką
zmianę napięcia "UAK.
Stabilizacja jest tym lepsza, im bardziej stromy jest przebieg krzywej, a więc im mniejsza
jest różniczkowa rezystancja wewnętrzna (rezystancja dynamiczna) rz = "UAK/"ID.
W tego typu zastosowaniach prąd płynący przez diodę Zenera często jest otrzymywany za
pomocą rezystora dołączonego do jakiegoś punktu w układzie, w którym wartość napięcia jest
większa niż wartość napięcia znamionowego diody, jak pokazano na rys. 20.
Rys. 20. Stabilizator napięcia z diodą Zenera
Rezystancja dynamiczna stabilistorów o napięciu Uz H" 8 V jest najmniejsza, dla
stabilistorów o Uz poniżej tej wartości rz rośnie szybko ze spadkiem napięcia stabilizacji,
dlatego też działanie stabilizujące diod o małych napięciach stabilizacji jest bardzo złe.
Współczynnik temperaturowy napięcia mieści się w zakresie ą0,1% na stopień.
Przy napięciach stabilizacji poniżej 5,7 V przeważa zjawisko Zenera z ujemnym
współczynnikiem temperaturowym napięcia, a powyżej  przebicie lawinowe ze
współczynnikiem dodatnim.
Diody pojemnościowe
Pojemność warstwy zaporowej diody maleje ze wzrostem napięcia wstecznego.
Diody, w których zjawisko to występuje szczególnie wyraz
nie, noszą nazwę diod
pojemnościowych lub waraktorów.
Na rys. 21 pokazano symbol graficzny takiej diody, a na rys. 22 kilka typowych
charakterystyk.
14
Rys. 21. Symbol graficzny diody pojemnościowej
Pojemność maksymalna, w zależności od typu, wynosi 5  300 pF.
Stosunek pojemności minimalnej i maksymalnej wynosi około 1:5.
Rys. 22. Zależność pojemności warstwy zaporowej diody pojemnościowej od napięcia (dla
porównania przedstawiono tę zależność również dla zwykłej diody BAY 42)
Diody pojemnościowe nadają się do realizacji obwodów rezonansowych o częstotliwości
rezonansowej przestrajanej napięciem.
Ze względu na dużą dobroć można je stosować aż do zakresu wielkich częstotliwości
(UHF).
Diody tunelowe
Interesujące zastosowanie pojęcia rezystancji różniczkowej znajdujemy dla diody
tunelowej.
Charakterystykę U  I tej diody przedstawiono na rys. 23.
Rys. 23. Dioda tunelowa: a) symbol graficzny; b) charakterystyka
15
W zakresie od A do B występuje ujemna rezystancja różniczkowa.
Ma to szczególne znaczenie: dzielnik napięcia złożony z rezystora i diody tunelowej może
być wzmacniaczem (rys. 24).
Rys. 24. Wzmacniacz sygnałów zmiennych oparty na diodzie tunelowej
Diody elektroluminescencyjne
Dioda elektroluminescencyjna, dioda świecąca, LED (ang. Light Emitting Diode)  dioda
zaliczana do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitujących
promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni.
Rys. 25. Wygląd diod elektroluminescencyjnych
Działanie diody elektroluminescencyjnej (LED) opiera się na zjawisku rekombinacji
nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach
wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy
zachowują swój pseudo-pęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia energia
elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego.
16