Високачастотні діоди. Розрахунок трансформатора ТПП279

 

 

Рисунок 1.1 - Умовне графічне зображення випрямних діодів

 

1.4. Система маркування

 

Вітчизняна  система маркування високочастотних діодів діодів:

Позначення  складаються з п'яти елементів.

Перший  елемент позначення напівпровідникових приладів - буква або цифра - визначає початковий напівпровідниковий матеріал з якого виготовлений прилад:

1 або Г - германій  або з'єднання германію

2 або До - кремній або  з'єднання кремнію

3 або А - з'єднання  галію

4 або І - з'єднання  индия.

Другий елемент позначення - буква - що позначає підклас (або групу) приладів:

Д - діоди випрямні, імпульсні, діодні перетворювачі (магнитодиоды, термодиоды і ін.)

Ц - випрямні стовпи і блоки

У - варикапы

І - діоди тунельні і  обернені

А – діоди високочастотні, надвисокочастотні

Ж - стабілізатори струму

З - стабілізатори напруги (стабілітрони, стабістори, обмежувачі напруги)

Г - генератори шуму

Л - випромінюючі оптоелектронні прилади

Про - оптопари

Н - діодні тиристори

У - тріодні тиристори.

Третій  елемент позначення - цифра - що визначає призначення або принцип дії приладу.

Для високочатотних діодів:

1 - змішувачі

2 - детекторні

3 - підсилювальні

4 - параметричні

5 - перемикачі  і обмежувальні

6 - помножувальні  і настроювальні

7 - генераторні

8 - імпульсні

9 - випрямні.

 Четвертий елемент позначення - двозначні числа від 01 до 99 - указують порядковий номер розробки. Допускається використання тризначних чисел від 101 до 999 за умови що порядковий номер розробки перевищує число 99.

П'ятий елемент позначення - буква - що умовно визначає класифікацію (розбраковувану по параметрах) приладів, виготовлених за єдиною технологією. Як класифікаційна літера застосовуються букви російського алфавіту (за винятком З, П, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Я, Ь, Ъ, Э).

Як додаткові елементи позначення використовується наступні символи:

Цифри 1...9 для позначення модифікацій приладу, що приводять до зміни його конструкції або електричних параметрів.

Система маркування JEDEC (США) напівпровідникових приладів :

Перший елемент

• означає число PN - переходів: 1 - діод; 2 - транзистор; 3 -тиристор

Другий елемент

• буква "N" (типономінал).

Третій елемент

• цифри (серійний номер).

Четвертий елемент

• буква, вказуюча на можливі зміни параметрів (характеристик) приладу в межах одного типономінала по EIA. Якщо корпус світлодіода або іншого напівпровідникового приладу малий, то в скороченій маркіровці перша цифра і буква "N" - не ставляться. [2]

Колірна маркіровка напівпровідникових діодів за системою JEDEC:

Таблиця 1.1. - Колірна маркіровка напівпровідникових діодів за системою JEDEC

числове значення	буквене значення	колір смуги	числове значення	буквене значення	Колір смуги
0	-	чорний	5	Е	зелений
1	А	коричневий	6	F	синій
2	У	червоний	7	G	фіолетовий
3	З	оранжевий	8	H	сірий
4	D	жовтий	9	I	білий

 

У колірній маркіровці напівпровідникових діодів перша цифра (одиниця) і буква "N" опускаються.

Номери з  двох цифр (1N66...) - позначаються однією чорною смугою і двома кольоровими, якщо в позначенні використовується буква, то вона указується четвертою  смугою.

Номери з  трьох цифр (1N237...) - позначаються трьома кольоровими смугами, четверта смуга  указує букву.

Номери з  чотирьох цифр (1N1420...) -обозначаются чотирма  кольоровими смугами і п'ятою чорною, якщо потрібно позначити букву, то її позначають п'ятою кольоровою смугою.

Кольорові смуги знаходяться ближче до катода або перша від катода – широка, тип діода читається від катода.

Європейська система маркування PRO ELECTRON напівпровідникових приладів:

Перший елемент

• означає початковий матеріал (А - германій; У - кремній; З - арсенід гапия; D -антимонид индия; R - сульфіт кадмію).

Другий елемент

• визначає підклас приладу (А - малопотужний діод; У - варікап; З - малопотужний НЧ транзистор; D - могутній НЧ транзистор; Е - тунельний діод; F - малопотужний ВЧ транзистор; G - декілька приладів в одному корпусі; Н - магнітодіод; L - могутній ВЧ транзистор; М - датчик Холу; Р - фотодиод.фототранзистор; Q - світлодіод; R - малопотужний регулюючий або перемикальний прилад; S - малопотужний перемикальний транзистор; Т - могутній регулюючий або перемикальний транзистор; U - могутній перемикальний транзистор; Х - умножительный діод; Y - могутній випрямний діод; Z - стабілітрон).

Тртій елемент

• цифри і букви: 100...999 - прилади широкого застосування, Z10...A99 - прилади для промислової і спеціальної апаратури.

Четвертий і п’ятий елементи

• букви і цифри, що позначають, - для стабілітронів - допустима зміна номінальної напруги стабілізації (буква) і напруга стабілізації, В (цифра): А = 1 %; В = 2%; С = 5%; D = 10%; Е = 15%

Колірна маркіровка напівпровідникових діодів по європейській системі PRO ELECTRON: [2]

 

Таблиця 1.2.- Колірна маркіровка напівпровідникових діодів по європейській системі PRO ELECTRON

колір смуги	значення кольорових смуг
	перша широка смуга	друга широка смуга	третя і четверта вузькі смуги
чорний	АА	Х	0
коричневий			1
червоний	ВА	S	2
оранжевий			3
жовтий		Т	4
зелений		V	5
синій		W	6
фіолетовий			7
сірий		Y	8
білий		Z	9

 

Також, як і  в американській системі тип  діода читається від катода. Кольорові  смуги знаходяться ближчим до катода або перша від катода - широка.

Маркеровка  напівпровідникових приладів по японські системі СИСТЕМІ JIS-C-7012

У Японії широко використовується промисловий стандарт JIS асоціацій Electronic Industries of Japan, який є комбінацією між системами позначень JEDEC і Pro-Electron. [4]

Умовне позначення складається з п'яти елементів:

Перший елемент

• цифра, позначає вид (клас) н/п приладу: 0 - фотодіод, фототранзистор; 1 - діод; 2 - транзистор; 3 - тиристор.

Другий елемент

• буква "S" означає "Semiconductor" (“Напівпровідник”).

Третій елемент

• буква, що позначає тип приладу: А - високочастотний транзистор з PNP переходом; У - низькочастотний транзистор з NPN переходом; З - високочастотний транзистор з NPN переходом; D - низькочастотний транзистор з PNP переходом; Е - діод Есаки (чотиришаровий діод із структурою PNPN); F - тиристор; G - діод Ганна (чотиришаровий діод із структурою NPNP); Н - одноперехідний (не инжектированный) транзистор; 1 - польовий транзистор з Р-каналом; К - польовий транзистор з N-каналом; М - симетричний тиристор (семістор); Q - світлодіод; R - випрямний діод; S - слабкострумовий діод; Т - лавинний діод; V - варікап; Z - стабілітрон.

Четвертий елемент

• позначає реєстраційний номер, починаючи з числа 11...

П'ятий елемент

• буква (може бути відсутнім), позначає різні додаткові модифікації - "А" або "В"

Шостий елемент

додатковий індекс "N", "М" або "S", що показує відношення до вимог спеціальних стандартів. У фотоприладів третій елемент маркіровки відсутній.[3]

 

1.5. Принцип дії

 

У напівпровіднику  n-типа основними носіями вільного заряду є електрони; їх концентрація значно перевищує концентрацію дірок (n_n >> n_p). У напівпровіднику p-типа основними носитялеми є дірки (n_p >> n_n). При контакті двох напівпровідників n- і p-типів починається процес дифузії: дірки з p-області переходять в n-область, а електрони, навпаки, з n-області в p-область. В результаті в n-області поблизу зони контакту зменшується концентрація електронів і виникає позитивно заряджений шар. В p-області зменшується концентрація дірок і виникає негативно заряджений шар. Таким чином, на межі напівпровідників утворюється подвійний електричний шар, електричне поле якого перешкоджає процесу дифузії електронів і дірок назустріч один одному. Прикордонна область розділу напівпровідників з різними типами провідності (так званий замикаючий шар) зазвичай досягає товщини порядка десятки і сотні міжатомних відстаней. Об'ємні заряди цього шару створюють між p- і n-областями замикаючу напругу U_з, приблизно рівну 0,35 В для германієвих n–p-переходів і 0,6 В для кремнієвих.[3]

Принцип  дії  високочастотного діода  пояснимо, звернувшись до схеми на рисунку 1.1, де Е – джерело, що формує постійну напругу U. В умовах  теплової  рівноваги  і  при U=0,  в приконтактной  області p+ -n-перехода  утворюється область, збіднена  основними  носіями електричного  струму шириною W₀, – область просторового  заряду (ОПЗ). Це приводить, у свою чергу, до утворення всередині p+ -n-перехода потенційного  бар'єру з напругою U₀ («вбудований потенціал»), що перешкоджає протіканню  електричного струму від анода до катода діода по ланцюгу (+) Е, – діод – (-) Е. Еслі до анода діода прикласти «+»,  а до  катода «-»  напруги джерела   Е,   як  це  показано  на рисунку . 1.1,  і збільшувати

 

Рисунок 1.1 - Схема, що пояснює принцип роботи діода

в прямому  включені

 

напруга U,  то  це  приведе  до  пониження  потенційного бар'єру  і зменшення ширини  ОПЗ.  При  U=U₀ потенційний бар'єр    повністю  компенсуватиметься. При подальшому  збільшенні U,  р+-п-переход  зміститься  в прямому напрямі і струм I,  що протікає  через діод,  почне різко зростати (пряма гілка ВАХ діода).  Якщо  полярність джерела Е змінити на  протилежну,  як  це  показано на  рисунку 1.2,  то  із  зростанням U  ширина  ОПЗ W зростатиме, розповсюджуючись,  головним чином,  у бік  високоомної бази  і  створюючи  ще  більшу  перешкоду  протіканню електричного  струму від катода до  анода діода. При цьому  струмом діода буде струм назад зміщеного p+-n-перехода, який із зростанням U слабо зростатиме (зворотна гілка ВАХ діода). При збільшенні U до значення U_ПРОБ діод вийде з ладу із-за  електричного пробою p+-n–перехода.[4]

 

Рисунок 1.2 - Схема, що пояснює роботу діода в зворотньому включені

 

 

1.6. Основні параметри та характеристики

 

Високочастотні діоди характеризуються тими ж параметрами номінальних і граничних режимів роботи, що і випрямні діоди. Крім того, високочастотні діоди часто характеризуються диференціальним ( внутрішнім) опором і коефіцієнтом шуму. Шумові властивості діода можна характеризувати величиною еквівалентного омічного опору R_екв, потужність теплових шумів якого рівна потужності шуму діода.

Якщо на низьких частотах струм в ланцюзі діода визначається тільки активними опорами електронно-діркового  переходу (R_n),а також р- і n-областей напівпровідника (r_б), то при роботі діода на високих частотах велику роль грають бар'єрна і дифузійна ємкості. В результаті сумісного впливу цих ємкостей і активного опору r_б властивості діода на високих частотах виявляються абсолютно іншими, чим на низьких частотах, випрямний ефект із зростанням частоти майже повністю зникає.[2]