Pooljuhtdioodid on pooljuhtseadised, mille põhiosaks on pooljuhtkristalli tekitatud p-n siire, mis on varustatud eri osadega ühendatud viikudega ja paigutatud standardsesse hermeetilisse kesta.

Põhidioodideks on alaldusdioodid ja lülitidioodid (ka universaal ja impulssdioodid). Eriotstarbelistest dioodidest on enamlevinud stabilitronid (Zener dioodid), mahtuvusdioodid, valgusdioodid, fotodioodid.

Joonis 1. Dioodid.[5]

Parameetrid:

1. Suurim lubatav pärivool IFMAX - sõltub dioodi tüübist, ning antakse kas keskväärtusena, maksimaalväärtusena või impulssvooluna.

2. Suurim lubatav vastupinge URMAX - maksimaalne lubatud vastupinge, ning antakse kas alalis-, kesk- või maksimaalväärtusena.

3. Pingelang pärirežiimis UF - antakse suurimal pärivoolul või kui mingil muul voolul, siis antakse pärivoolu väärtus.

4. Suurim alalisvastuvool - suurim lubatud vastuvool antud vastupinge juures.

 

 

Joonis 3. Erinevate pooljuhtmaterjalide p-n siire avanemispinge toatemperatuuril (t=20 C).

Dioodi valik

Joonis 4. Dioodi valiku skeem.

Lülituses oleva dioodi valitakse kahe põhilise parameetri järgi:

1) Idmax - suurim lubatav pärivool, mida diood võib taluda.

2) Udmax - suurim lubatav vastupinge, mida diood võib taluda.

Mõlemad suurused on erinevad. Nende väärtused sõltuvad dioodi tüübist, tavaliselt neid suurusi antakse elemendi dokumentatsioonis.

 

Staatilise ja dünaamilise takistuse määramine.

Joonis 5. Takistuste määramine.[6]

Dioodi staatilise takistuse e. alalisvoolutakistuse määramine:

1) Päripingestatud: Rst.p=Up / Ip

2) Vastupingestatud: Rst.v=Uv / Iv

Dioodi dünaamilise takistuse e. vahelduvvoolu takistuse määramine:

1) Päripingestatud: Rdün.p= (Up-U'p) / (Ip - I'p)

2) Vastupinestatud: Rdün.v= (Uv-U'v) / (Iv - I'v)

 

Pinddioodid ja punktdioodid

Pooljuhtdiood kujutab endast pooljuht kristalli, kus on tekitatud pn-siire ja mis on paigutatud hermeetilisse kesta. Konstruktsiooni järgi on olemas:

a) pinddioodid

b) punktdioodid

Pinddioode valmistatakse põhilisteks meetoditeks on sulandamis- ja difusioonimeetod.

Sulandamismeetodi puhul pannakse n-juhtivusega pooljuhile tükike indiumi ja paigutatakse ahju. Seal Indium sulab ja osa tema aatomitest tungib põhikristalli, tekitades p- juhtivusega tsooni.

Difusiooni puhul pannakse n-juhitavusega pooljuhtkristall indiumi aurudesse. Kõrgel temperatuuril difuldeerub osa Indiumi aatomeid põhikristalli ja tekitab p-juhitavusega tsooni.

Punktsiire saadakse metallteraviku ja pooljuhtkristalli kokkupuute kohal, kui lasta läbi teraviku vooluimpulsse, siis tekib teraviku all väga väikese pinnaline p-juhtivusega tsoon.

Pinddioodidel on suur siirdepind ja suur mahtuvus, neid kasutatakse suurte voolude alaldamiseks madalatel sagedustel. Punktdioodidel on väike siirdepind ja väike mahtuvus ning neid kasutatakse väikeste voolude alaldamiseks kõrgetel sagedustel.

Joonis 6. Pinddiood ja punktdiood.[7][8]

 

Dioodi sõltuvus sagedusest ja temperatuurist.

Sõltuvus sagedusest

Joonis 7. pn-siirde aseskeem.

 

R_m – Pooljuht materjali takistus
R - pn.siirde takistus, mis sõltub rakendatud pinge polaarsusest ja suurusest.
C – pn-siirde mahtuvus
Kõrgetel sagedustel on mahtuvus X_c väike
X_c=1/2pifC

Väike mahtuvustakistus hakkab sildama (Shunt) pn-siirde suurt vastutakistust, ja seetõttu kaotab pn-siire oma omadused (alaldatava toime), st. hakkab voolu hästi läbi laskma nii päri- kui ka vasturežiimis.

Teiseks sagedust piiravaks teguriks on pn-siirde inerts. Päripingel tõkkekiht puudub. Vastupingel tekib tõkkekiht, kuid aga see ei toimu momentaalselt, siis läbib siiret suhteliselt suur vool, ka negatiivse poolperioodi algul.

Sõltuvus temperatuurist

Lisandpooljuhtide elektrijuhtivus on küllalt suur juba madalatel temperatuuridel(-60), see on tingitud sellest, et lisandiaatomite elektronid on tuumaga nõrgalt seotud.. Madalatel temperatuuridel esineb lisandjuhtivus, kõrgematel temperatuuridel tekib ka omajuhtivus, mille põhjustavad põhipooljuhi aatomite elektronid ja augud. Temperatuuri tõustes omajuhtivus suureneb ja see suurendab vastuvoolu. Teatud temperatuuril on lisandiaatomid äraandnud kõik oma laengukandjad ja lisandjuhtivus enam ei suurene. Omajuhtivus suureneb aga temp. tõustes veelgi. See tõttu kaotab pn-siire kõrgetel temp. oma alaldava toime. Germaaniumi ülemine temperatuur on 70-90 C, Ränil 120-150 C. Maksimaalse temperatuuri juures enamuste ja vähemuste arv peaaegu võrdustub ja p-n siire kaotab ühesuunalise juhtivuse.

Temperatuuri tõustes suureneb vastuvool tunduvalt rohkem kui pärivool. Lihtsustatult võib öelda, et temperatuuri tõustes 10 kraadi võrra suureneb vastuvool 2 korda.