Диоды. For dummies / Хабр
Введение
Диод — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом. (wikipedia)
Все диоды можно разделить на две большие группы: полупроводниковые и неполупроводниковые. Здесь я буду рассматривать только первую из них.
В основе полупроводникового диода лежит такая известная штука, как p-n переход. Думаю, что большинству читателей о нем рассказывали на уроках физики в школе, а кому-то более подробно еще и в институте. Однако, на всякий случай приведу общий принцип его работы.
Два слова о зонной теории проводимости твердых тел
Прежде, чем начать разговор о p-n переходе, стоит обговорить некоторые теоретические моменты.
Считается, что электроны в атоме расположены на различном расстоянии от ядра. Соответственно, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее связь между ними и тем большую энергию надо приложить, чтобы отправить его «в свободное плаванье». Говорят, что электроны расположены на различных
Самый верхний энергетический уровень называется валентным. У большинства веществ он заполнен только частично, поэтому электроны внешних подуровней других атомов всегда могут найти на нем себе место. И они действительно хаотично мигрируют от атома к атому, осуществляя таким образом связь между ними. Нижний слой, в котором могут перемещаться свободные электроны, называют зоной проводимости
Такова общая картина энергетического строения атома. Можно переходить непосредственно к p-n переходу.
p-n переход
Начнем с того, что полупроводники бывают n-типа и p-типа. Первые получают легированием четырехвалентного полупроводника (чаще всего кремния) пятивалентным полупроводником (например, мышьяком). Эту пятивалентную примесь называют
Полупроводники p-типа тоже получаются путем легирования кремния, но уже трехвалентной примесью (например, бором). Эта примесь носит название акцептора. Он может образовывать только три из четырех возможных химических связей. А оставшуюся незаполненной валентную связь принято называть
В полупроводниках обоих типов кроме основных носителей заряда (электроны для n-типа, дырки для p-типа) в наибольшом количестве присутствуют неосновные носители заряда: дырки для n-области и электроны для p-области.
Если расположить рядом p- и n-полупроводники, то на границе между ними возникнет диффузный ток. Произойдет это потому, что с одной стороны у нас чересчур много отрицательных зарядов (электронов), а с другой — положительных (дырок). Соответственно, электроны будут перетекать в приграничную область p-полупроводника. А поскольку дырка — место отсутствия электрона, то возникнет ощущение, будто дырки перемещаются в противоположную сторону — к границе n-полупроводника. Попадая в p- и n-области, электроны и дырки рекомбинируют, что приводит к снижению количества подвижных носителей заряда. На этом фоне становятся ясно видны неподвижные положительно и отрицательно заряженные ионы на границах полупроводников (от которых «ушли» рекомбинировавшие дырки и электроны). В итоге получим две узкие заряженные области на границе веществ. Это и есть p-n переход, который также называют обедненным слоем из-за малой концентрации в нем подвижных носителей заряда. Естественно, что здесь возникнет электрическое поле, направление которого препятствует дальнейшей диффузии электронов и дырок. Возникает
Ширина обедненной области и контактная разность потенциалов границ перехода (потенциальный барьер) являются важными характеристиками p-n перехода.
Если приложить внешнее напряжение так, чтобы его электрическое поле «поддерживало» диффузный ток, то произойдет снижение потенциального барьера и сужение обедненной области. Соответственно, ток будет легче течь через переход. Такое подключение внешнего напряжения называют прямым смещением.
Но можно подключиться и наоборот, чтобы внешнее электрическое поле поддерживало дрейфовый ток. Однако, в этом случае ширина обедненной зоны увеличится, а потенциальный барьер возрастет. Переход «закроется». Такое подключение называют обратным смещением. Если величина приложенного напряжения превысит некоторое предельное значение, то произойдет пробой перехода, и через него потечет ток (электроны разгонятся до такой степени, что смогут проскочить через потенциальный барьер). Эта граничная величина называется напряжением пробоя.
Все, конец теории, пора перейти к ее практическому применению.
Диоды, наконец-то
Диод, по сути, одиночный p-n переход. Если он подключен с прямым смещением, то ток через него течет, а если с обратным — не течет (на самом деле, небольшой дрейфовый ток все равно остается, но этим можно пренебречь). Этот принцип показан в условном обозначении диода: если ток направлен по стрелке треугольника, то ему ничего не мешает, а если наоборот — то он «натыкается» на вертикальную линию. Эта вертикальная линия на диодах-радиоэлементах обозначается широкой полосой у края.
Диоды имеют нелинейную вольт-амперную характеристику.
Области применения диодов
- Выпрямление пременного тока. Основано оно именно на свойстве диода «запираться» при обратном смещении. Диод как бы «срезает» отрицательные полуволны.
- В качестве переменной емкости. Эти диоды называются
Здесь используется зависимость барьерной емкости перехода от обратного смещения. Чем больше его значение, тем шире обедненная область p-n перехода. Ее можно представить себе как плоский конденсатор, обкладками которого явялются границы области, а сама она выступает в качестве диэлектрика. Соответственно, чем толще «слой диэлеткрика», тем ниже барьерная емкость. Следовательно, изменяя приложенное напряжение можно электрически менять емкость варикапа. - Для стабилизации напряжения. Принцип работы таких диодов заключается в том, что даже при значительном увеличении внешнего падения напряжения, падение напряжения на диоде увеличится незначительно. Это справедливо и для прямого, и для обратного смещений. Однако напряжение пробоя при обратном смещении намного выше, чем прямое напряжение диода. Таким образом, если нужно поддерживать стабильным большое напряжение, то диод лучше включать обратно. А чтобы он сохранял работоспособность, несмотря на пробой, нужно использовать диод особого типа —
В прямосмещенном режиме он будет работать подобно обычному выпрямляющему диоду. А вот в обратносмещенном не будет проводить ток до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет так называемого напряжения стабилитрона, при котором диод сможет проводить значительный ток, а напряжение будет ограничено уровнем напряжения стабилитрона. - В качестве «ключа» (коммутирующего устройства). Такие диоды должны уметь очень быстро открываться и закрываться в зависимости от приложенного напряжения.
- В качестве детекторов излучения (фотодиоды).
Кванты света передают атомам в n-области дополнительную энергию, что приводит к появлению большого числа новых пар электрон-дырка. Когда они доходят до p-n перехода, то дырки уходят в p-область, а электроны скапливаются у края перехода. Таким образом, происходит возрастание дрейфового тока, а между p- и n-областями возникает разность потенциалов, называемая фотоЭДС. Величина ее тем больше, чем больше световой поток. - Для создания оптического излучения (светодиоды).
При рекомбинации дырок и электронов (прямое смещение) происходит переход последних на более низкий энергетический уровень. «Излишек» энергии выделяется в виде кванта энергии. И в зависимости от химического состава и свойств того или иного полупроводника, он излучает волны того или иного диапазона. От состава же зависит и эффективность излучения.
Немного экзотики
Не стоит забывать о том, что p-n переход — одно из явлений микромира, где правит балом квантовая физика и становятся возможными странные вещи. Например, туннельный эффект — когда частица может пройти через потенциальный барьер, обладая меньшей энергией. Это становится возможным благодаря неопределенности соотношения между импульсом и координатами частицы (привет, Гейзенберг!). Этот эффект лежит в основе туннельных диодов.
Чтобы обеспечить возможность «просачивания» зарядов, их делают из вырожденных полупроводников (содержащих высокую концентрацию примесей). В результате получают резкий p-n переход с тонким запирающим слоем. Такие диоды маломощные и низкоинерционные, поэтому их можно применять в СВЧ-диапазоне.
Есть еще одна необычная разновидность полупроводниковых диодов — диоды Шоттки.
В них используется не традиционный p-n переход, а переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки. Барьер этот возникает в том случае, когда разнятся величины работы выхода электронов из металла и полупроводника. Если n-полупроводник имеет работу выхода меньше, чем контактирующий с ним металл, то приграничный слой металла будет заряжен отрицательно, а полупроводника — положительно (электронам проще перейти из полупроводника в металл, чем наоборот). Если же у нас контакт металл/p-полупроводник, причем работа выхода для второго выше, чем для первого, то получим положительно заряженный приграничный слой металла и отрицательно заряженный слой полупроводника. В любом случае, у нас возникнет разность потенциалов, с помощью которой работы выхода из обоих контактирующих веществ сравняются. Это приведет к возникновению равновесного состояния и формированию потенциального барьера между металлом и полупроводником. И так же, как и в случае p-n перехода, к переходу металл/полупроводник можно прикладывать прямое и обратное смещение с аналогичным результатом.
Диоды Шоттки отличаются от p-n собратьев низким падением напряжения при прямом включении и меньшей электрической емкостью перехода. Таким образом, повышается их рабочая частота и понижается уровень помех.
Заключение
Само собой, здесь рассмотрены далеко не все существующие виды диодов. Но надеюсь, что по написанному выше можно составить достаточно полное суждение об этих электронных компонетах.
Источники:
ru.wikipedia.org
mda21.ru
elementy.ru
femto.com.ua
Диод [Амперка / Вики]
Основные характеристики
| Падение прямого напряжения | VF | Вольт |
| Максимальное сдерживаемое обратное напряжение | VDC | Вольт |
| Максимальный прямой ток | IF | Ампер |
Вольт-амперная характеристика
После того, как напряжение в прямом направлении превысит небольшой порог VF диод открывается и начинает практически беспрепятственно пропускать ток, который создаётся оставшимся напряжением.
Если напряжение подаётся в обратном направлении, диод сдерживает ток вплоть до некоторго большого напряжения VDC после чего пробивается и работает также, как в прямом направлении.
Виды диодов
Выпрямительный диод
Также известен как защитный, кремниевый
VF = 0,7 В
VDC — сотни или тысячи вольт
Открывается медлено
Восстанавливается после пробоя обратным током
Диод Шоттки
Шоттки — фамилия его изобретателя. Также известен как сигнальный, германиевый.
VF = 0,3 В
VDC — десятки вольт
Открывается быстро
Сгорает после пробоя обратным током
Диод Зеннера
Зеннер — фамилия его изобретателя. Также известен как стабилитрон
VF = 1 В
VDC — фиксированное значение на выбор
Умышленно используется в обратном направлении как источник фиксированного напряжения
Практикум
| . Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод». Здесь речь пойдет лишь о некоторых приборах, с которыми вам в первую очередь придется иметь дело. Схематично диод можно представить, как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа р, а другая — n типа. Анодом, т.е. положительным электродом, является область типа р, а катодом, т.е. отрицательным электродом,- область типа n. На внешние поверхности пластин нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода. Такой полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрытом, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например, гальванический элемент, но так, чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, т.е. с областью типа р, а отрицательный — с катодом, т.е. с областью типа n , то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи потечет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода. При такой полярности подключения батареи электроны в области типа n перемещаются от минуса к плюсу, т. е. в сторону области типа р, а дырки в области типа р движутся навстречу электронам — от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно — дырочным переходом или, короче, р — n переходом, электроны как бы «впрыгивают» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование. Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа n практически неограниченное количество электронов, пополняя недостаток электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок. Если полюсы элемента поменять местами, диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды на диоде поведут себя иначе. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром. Внутреннее сопротивление открытого диода — величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико. Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт — амперной характеристикой диода (ВАХ). Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр., а внизу — обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпp., влево — обратного напряжения. На такой вольт — амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь вольт — амперной характеристики, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр. диода в сотни раз больше тока Iобр. Так, например, уже при прямом напряжении Uпp. = 0,5 В ток Iпр. равен 50 мА (точка (а) на характеристике), при Uпp. = 1 В он возрастает до 150 мА (точка (б) на характеристике), а при обратном напряжении Uобр. = 100 В обратный ток Iобр. не превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитайте, во сколько раз при одном и том же прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного. Плоскостные диоды маркируются буквами и цифрами, например: Д226А, Д242. Буква Д в маркировке прибора означает «диод», цифры, следующие за нею, заводской порядковый номер конструкции. Буквы, стоящие в конце обозначения диодов, указывают на разновидности групп приборов. Плоскостные диоды предназначены в основном для работы в выпрямителях переменного тока блоков питания радиоаппаратуры, поэтому их называют еще выпрямительными Диодами. Что касается выпрямителей, эффективность работы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным налицо: частота пульсаций выпрямленного тока удвоилась, «провалы» между импульсами уменьшились. Среднее значение напряжения постоянного тока на выходе такого выпрямителя равно примерно переменному напряжению, действующему во всей вторичной обмотке трансформатора. А если выпрямитель дополнить фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного тока, выходное напряжение увеличится в 1,4 раза, т. е. примерно на 40%. Стабилитрон это тоже диод, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, т.е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Но работает стабилитрон не на прямом участке вольт — амперной характеристики, как выпрямительные или высокочастотные диоды, а на обратной ветви вольт — амперной характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор. |
Диоды и их применение
Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа n практически неограниченное количество электронов, пополняя убыль электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок. В этом случае сопротивление р-n перехода мало, вследствие чего через диод идет ток, называемый прямым током. Чем больше площадь р-n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток.Если полюсы элемента поменять местами, как это показано на рис. 1, в, диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды в диоде поведут себя иначе. Теперь, удаляясь от р-n перехода, электроны в области типа n будут перемещаться к положительному, а дырки в области типа р к отрицательному контактам диода. В результате граница областей с различными типами электропроводности как бы расширится, образуя зону, обедненную электронами и дырками (на рис. 1, в она заштрихована) и, следовательно, оказывающую току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода. На графиках, характеризующих работу диода, прямой ток обозначают Iпр, а обратный Iобр.
А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления — прямой ток Iпр и закрывания при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления обратный ток Iобр. Эти свойства диодов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в ток постоянный.
Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпр) или пропускным, а напряжение обрат ной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр) или непропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром.
Внутреннее сопротивление открытого диода величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1 В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = U/I = 1/0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико.
Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой диода. Такую характеристику ты видишь на рис. 2. Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр, а внизу — обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпр, влево обратного напряжения Uобр.
На такой вольт-амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр диода в сотни раз больше тока Iобр
Разработка и производство полупроводниковых лазеров
В. А. Симаков
Сегодня сочетания слов «нанотехнологии», «фотоника», «инновации», привычные при обсуждении приоритетных направлений развития страны с экранов телевизоров, в НИИ «Полюс» понятны и активно реализуемы более 40 лет. Мудрое решение создать направление по полупроводниковым лазерам в только что начавшем функционировать НИИ «Полюс» было принято его основателем, выдающимся ученым и удивительным человеком М.Ф. Стельмахом в первый же год работы института, когда информации об экспериментальной реализации полупроводниковых лазеров еще не было. Это было сделано по предложению кандидата физико-математических наук младшего научного сотрудника В.И. Швейкина, перешедшего из МГУ с целью реализации своих идей по созданию полупроводниковых лазеров (авторское свидетельство «Полупроводниковый лазер» с приоритетом от 25 ноября 1961 г.). Принятию этого решения предшествовало тщательное обсуждение вопроса сначала на ученом совете НИИ 311 — самого авторитетного тогда института по полупроводниковым приборам, а затем на одном из первых заседаний НТС НИИ «Полюс».
Симаков Владимир Александрович
Симаков Владимир Александрович (родился в 1955 г.).
Окончил факультет электронных и квантовых приборов (1978 г.) и очную аспирантуру (1981 г.) Московского института радиотехники, электроники и автоматики.
Кандидат технических наук, руководитель направления полупроводниковых лазеров и технологий.
За комплекс выполненных работ в 2009 г. назначена стипендия Президента Российской Федерации работникам оборонно-промышленного комплекса за выдающиеся заслуги.
В 2012 г. Указом Мэра Москвы присвоено почетное звание «Почетный работник промышленности г. Москвы».
Первыми сотрудниками, активно включившимися в дело создания полупроводниковых лазеров, были перешедшие из ФИАНа Г.П. Прошко, В.И. Магаляс, А.В. Вильмон и из МГУ — Г.Т. Пак. Работа закипела, когда в конце 1962 г. стало известно о первом экспериментальном осуществлении в лаборатории Холла генерации лазерного излучения в диоде из арсенида галлия с диффузионным р-п-переходом, охлажденном до температуры жидкого азота.
Отдел В.И. Швейкина в кабинете директора. 1978 г.Слева направо: И.В. Яшумов, М.Г. Васильев, В.А. Горбылев, В.П. Дураев, А. Нехорошев,
Ю.А. Пшеничников, В.И. Бродский, В.И. Бородулин, М.Ф. Стельмах, В.А. Шейченко,
Ю.П. Коваль, Г.Т. Пак, Ю.Л. Бессонов, В.И. Швейкин, В.Г. Карнаухов
Сейчас это трудно представить, но тогда было сделано невозможное — первый полупроводниковый лазер начал функционировать в НИИ «Полюс» в марте 1963 г.
В этот же период начал работу коллектив исследователей и разработчиков, получивший впоследствии наименование отдел № 6 (позднее — № 620), который возник одновременно с образованием НИИ «Полюс» в 1962 г. и состоял из двух сотрудников — Л.А. Ривлина и В.И. Бородулина.
Главным направлением исследований коллектива на начальном этапе стало изучение быстрой динамики излучения квантовых генераторов, которая определяла особенности их применения для решения множества прикладных задач. В основу исследований была положена выдвинутая и детально теоретически разработанная Л.А. Ривлиным концепция двухкомпонентной оптической среды с отрицательным поглощением. Оригинальные эксперименты В.В. Цветкова и В.И. Бородулина на твердотельных лазерах (рубин и неодимовое стекло) полностью подтвердили положения теории: наблюдалось пороговое усиление света и генерирование стационарных коротких импульсов, генерирование «гигантских» импульсов в лазере с фототропным поглотителем без принудительной модуляции добротности и др.
В практическом плане быстрые и сверхбыстрые переходные процессы в лазерах играют, как известно, особенно важную роль при решении задач высокопродуктивной передачи и обработки информации. Это обстоятельство привлекло исследовательские интересы коллектива к инжекционным полупроводниковым лазерам, применительно к которым концепция двухкомпонентной усиливающей среды реализовалась в секционированных кристаллов, причем из развитой теории следовало, что роли усиливающей или резонансно поглощающей среды успешно играют секции с различными уровнями тока инжекции.
Для экспериментального подтверждения этих предсказаний теории потребовалась разработка лабораторного полупроводникового производства с элементами интегральной технологии. Это оказалось ее первым успешным отечественным применением для изготовления инжекционных лазеров, что позволило строить сложные многокомпонентные оптические лазерные схемы. Так в отделе возникла технологическая лаборатория (И.С. Голдобин, А.С. Добкин, О.В. Иванова, Г.А. Лапицкая, О.Н. Прозоров, Т.Н. Пушкина, Ю.А. Тамбиев и др.).
В большой серии экспериментов с подобными схемами было обнаружено множество явлений, количественно подтвердивших теоретические предсказания: генерирование ультракоротких импульсов, их внешнюю радиочастотную синхронизацию, радиочастотное отрицательное сопротивление полупроводникового лазера, оптическую бистабильность, оптическое переключение каналов лазерного генерирования. Это позволило изготовить и исследовать прототипные макеты оптических логических элементов с субнаносекундным быстродействием (Е.Е. Григорьева, В.Д. Курносов, В.Н. Лукьянов, В.И. Магаляс, А.А. Плешков, С.М. Сапожников, А.Т. Семенов, А.Ф. Солодков, В.Г. Трухан, В.В. Цветков, В.С. Шильдяев, С.Д. Якубович). Эти результаты, систематически публиковавшиеся в ведущих журналах («Письма в ЖЭТФ», «Физика и техника полупроводников» и др.) и позднее суммированные в двух монографиях, одна из которых была издана в США, получили всеобщее отечественное и зарубежное признание как достаточно детально и полно осветившие на том этапе развития квантовой электроники проблематику динамики инжекционных лазеров.
Проведение этого экспериментального цикла потребовало разработки собственной уникальной сверхбыстродействующей регистрирующей аппаратуры с пикосекундным временным разрешением. Для этого в составе отдела была организована целевая группа (А.А. Плешков, В.В. Цветков, А.Б. Уиц, В.Г. Трухан, В.А. Прядеин, В.А. Ступников).
Наряду с изучением быстрой динамики в те же годы были разработаны и исследованы лабораторные макеты многолучевых инжекционных лазеров с когерентным сложением мощности излучения(О.Н. Прозоров, Н.В. Шелков, С.Д. Якубович), первые образцы отечественных полупроводниковых лазеров с распределенной обратной связью (М.В. Зверков, В.Н. Лукьянов, В.П. Коняев, Н.В. Шелков, С.Д. Якубович), полупроводниковые усилители света, в частности, суперлюминесцентные диоды (В.Н. Лукьянов, А.Т. Семенов, В.А. Ступников, С.Д. Якубович), получившие много позже широкое распространение в качестве источников излучения для волоконно-оптических датчиков, включая гироскопы, оптической когерентной томографии, метрологии ВОСПИ.
Отдел № 620, насчитывавший более 50 сотрудников, прекратил свое самостоятельное существование в 1974 г. после создания в НИИ «Полюс» отделения 300 полупроводниковых лазеров на базе двух ранее независимо существовавших отделов. Новое подразделение возглавил и 20 лет руководил им выдающийся ученый Василий Иванович Швейкин. При этом было произведено объединение интегральной технологии и уникальной измерительной техники одного отдела с технологиями эпитаксиального выращивания полупроводниковых гетероструктур и изготовления лазерных светоизлучающих модулей второго. Группа А.А. Плешкова была переведена в отделение по разработке твердотельных лазеров и устройств на их основе. Часть коллектива отдела № 620 влилась в новое 300-е отделение, некоторые из них стали его ведущими специалистами, другие покинули НИИ «Полюс» и более 20 лет достаточно плодотворно проработали под руководством Л.А. Ривлина во ВНИИОФИ и позже в объединенной лаборатории оптоэлектроники ВНИИОФИ/МИРЭА.
Проведенные в 1966—1971 гг. исследования гетеропереходов на соединениях А3В5 позволили создать непрерывные высокоэффективные низкопороговые полупроводниковые лазеры, не требующие охлаждения. Активное участие в этих исследованиях приняли Г.Т. Пак, В.И. Бородулин, И.В. Воскобойникова, А.И. Петров. В 1972 г. за цикл работ «Фундаментальные исследования гетеролазеров и создание новых приборов на их основе» коллективу ученых Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, а также В.И. Швейкину была присуждена Ленинская премия (руководитель работы — Ж.И. Алфёров).
Швейкин Василий Иванович
Швейкин Василий Иванович (родился в 1935 г.).
В 1958 г. окончил физфак МГУ и в этом же году поступил в аспирантуру, которую успешно закончил, защитив диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.
Стоял у истоков создания полупроводниковых лазеров. В полученномим авторском свидетельстве (теперь патент) с приоритетом от 25.11.1961 г. был предложен способ создания ижекционных лазеров на полупроводниковых структурах.
В октябре 1962 г. поступил на работу в НИИ «Полюс», где проработал более 40 лет. Его вклад в фундаментальные исследования гетеропереходов в полупроводниках и создание на их основе полупроводниковых лазеров отмечен присвоением звания лауреата Ленинской премии.
Доктор технических наук, профессор, создатель научной школы и коллектива ученых, проводящих большой объем работ по полупроводниковым лазерам.
Награжден орденом Трудового Красного Знамени.
Важность исследований гетеропереходов и создания эффективных малогабаритных диодных лазеров, обеспечивших ряд крупнейших научно-технических достижений последней четверти ХХ века, подчеркивается фактом присуждения в 2001 г. академику Ж.И. Алфёрову Нобелевской премии.
Основной вектор деятельности отделения300 был направлен на решение задач в интересах обеспечения обороноспособности страны. Задачей полупроводниковых лазеров в военной технике является передача информационного сигнала в оптическом диапазоне излучения. Специфика применения полупроводниковых лазеров обусловлена их характерными особенностями: малогабаритностью, высоким КПД, устойчивостью к воздействию механических и климатических факторов, невысокой пиковой мощностью излучения и значительной его расходимостью.
Можно выделить два основных направления разработок полупроводниковых лазеров для военных систем: лазеры для открытых (атмосферных) линий передачи информации и лазеры для волоконно-оптических линий связи. Исторически эти направления были разнесены во времени интервалом в десятилетие.
Как отмечалось выше, в марте 1963 г. в только что созданном НИИ «Полюс» начал функционировать первый инфракрасный полупроводниковый лазер. От этого первого лазера, требующего для своей работы глубокого охлаждения, до лазеров на одиночных гетероструктурах арсенида галлия(ОГС-ла зеров), пригодных для реальных боевых условий, потребовалось десятилетие упорного труда большого коллектива. В 1972— 1975 гг. был создан унифицированный ряд полупроводниковых лазерных излучателей (ЛПИ-6, ЛПИ-9, ЛПИ-10 и др.). Эти лазеры могли устойчиво работать в импульсном режиме генерации десятки часов при температурах окружающей среды от минус 60 до плюс 40 градусов Цельсия. Достигнутая оптическая мощность до 10 Вт в коротких импульсах длительностью 50—150 наносекунд позволила разработчикам высокоточных систем вооружения приступить к разработкам принципиально нового информационного канала. Большим достижением коллектива разработчиков НИИ «Полюс» и НИИРТА стало создание и постановка на снабжение неконтактного датчика цели для взрывателя ракеты класса «земля—земля» комплекса «Точка» на основе лазера ЛПИ-10 (главный конструктор — В.П. Дураев). Позднее полупроводниковый лазер ИЛПИ-107 (главный конструктор — В.П. Дураев) был использован в чрезвычайно эффективном противотанковом комплексе «Корнет», разработанном ЦНИИ «Точмаш» и тульским КБ приборостроения.
В 1972 г. начались работы по созданию второго поколения импульсных полупроводниковых лазеров уменьшенных габаритов со встроенным формирователем импульса тока (руководитель работ — Ю.П. Коваль). Были созданы лазеры ЛПИ-101 и ЛПИ-102. Лазер ЛПИ-101 был принят на снабжение в составе неконтактного датчика цели ракетного комплекса «Тунгуска» и позднее — «Стрела». На базе лазера ЛПИ-102 разработан приемо-передающий блок БПП-1 (главный конструктор — Ю.П. Коваль) длядатчика цели ракетного комплекса «воздух-воздух» типа «К-77». Указанные выше лазеры ЛПИ-101, ЛПИ-102 и приемо-передающий блок БПП-1 были освоены в серийном производстве на калужском и ульяновском заводах. В конце 80-х годов выпуск лазеров достигал 100 000 шт. в год и продолжается до настоящего времени. Большой вклад в разработку и серийный выпуск указанных изделий внесли В.Н. Неуструева, Г.С. Егорова, Г.П. Власихина, Е.С. Острейко, В.А. Симаков и др.
Сотрудники, принимавшие участие в разработке полупроводниковых лазеров ЛПИ-101 и ЛПИ-102, были удостоены правительственных наград.
Коваль Юрий Петрович
Коваль Юрий Петрович (родился в 1941 г.).
В 1966 г. окончил Московский Государственный университет по специальности «Физика полупроводников».
В НИИ «Полюс» работает с 1971 г. Имеет научные труды, авторские свидетельства, патенты.
Награжден орденом «Знак Почета»
Успешный выпуск лазеров ЛПИ-101 на калужском заводе «Восход» и значительный прогресс в технологии изготовления полупроводниковых лазеров позволил в 90-е годы решить задачу создания более эффективных частотных и радиационно стойких лазеров ЛПИ-120 и ЛПИ-121 (главный конструктор — В.А. Симаков) для неконтактных взрывателей современных ракетных комплексов. В 2001 г. проведена модернизация ракетного комплекса «земля—земля» «Точка». Создан комплекс «Точка-У» с использованием в качестве источника излучения в неконтактном взрывателе 9Э118 лазера ЛПИ-121. Этот лазер также вошел в состав лазерных имитаторов стрельбы и поражения стрелкового оружия и противотанковых средств 9Ф838 для тактической подготовки личного состава Вооруженных Сил Российской Федерации.
Не забыта была и медицинская техника. Разработка и устойчивый выпуск этих лазеров в течение более двадцати лет обеспечили возникновение и развитие в России лазерной терапии. Именно мощные импульсные лазеры серии ЛПИ — основа всех наиболее известных медицинских аппаратов «Узор» («Восход-КРЛЗ»), «МИЛТА», «РИКТА», «Витязь» (МИЛТА-ПКП-ГИТ), «Мустанг» («Техника»), «ЛИТА» (ВНИИМП), «Азор» и многих других.
Когда встала задача создания полупроводниковых лазерных излучателей для систем подсветки в приборах ночного видения, где потребовалась импульсная мощность в десятки и сотни ватт, она была решена созданием двумерных наборных матричных излучателей. Разработанный на их основе в конце 80-х годов излучатель ИЛПИ-110 (главный конструктор М.Н. Грудень) вошел в состав разведывательного комплекса для подсветки цели и определения дальности. Тогда же был разработан наборный излучатель ИЛПИ-111 (главный конструктор — Ю.П. Коваль) для обеспечения стыковки космического аппарата многоразового использования «Буран» с космической станцией. Система стыковки и причаливания успешно опробована на космических аппаратах «Протон» и в составе комплекса «Буран». Большой вклад в создание наборных излучателей внесли В.Г. Карнаухов, В.Д. Ветров, М.Н. Грудень, Е.И. Лебедева, Б.Ю. Сосульников, И.А. Данилова.
Радикальное улучшение параметров импульсных полупроводниковых лазеров произошло в середине 90-х годов при использовании наногетероструктур с квантоворазмерными слоями. Это было начало реальной нанотехнологии. Основой являлась газовая эпитаксия из металлорганических соединений, позволявшая создать недостижимые ранее композиции полупроводниковых материалов. Огромный вклад в создание принципиально новых технологий внес коллектив под руководством В.А. Горбылева. Почти десять лет вновь созданный коллектив молодых энтузиастов-инженеров трудился над созданием базовой технологии полупроводниковых лазеров следующих десятилетий. В настоящее время для создания лазерных диодов на спектральный диапазон 0,89—0,92 мкм в качестве материала активного (излучающего) слоя используется твердый раствор InyGa1-yAs, толщина активного слоя при этом составляет единицы нанометров. Использование сверхтонких (квантоворазмерных) активных слоев позволяет повысить дифференциальную квантовую эффективность излучения, увеличить стойкость зеркал оптического резонатора к воздействию генерируемого оптического потока и существенно улучшить однородность распределения излучения на зеркале лазерного диода. Было создано изделие ДЛ-120 (гл. конструктор В.П. Коняев) — лазерный диод, не имеющий аналогов по совокупности параметров, позволивший провести модернизацию чрезвычайно эффективных противотанковых комплексов «Корнет-Э» и «Вихрь». На предприятии было организовано серийное производство, и не одна тысяча ДЛ-120 с военной приемкой поставлена заказчикам. Технические решения, реализованные в ДЛ-120, позволили коллективу отделения совместно с калужским заводом «Восход» и КБ приборостроения(г. Тула) создать полупроводниковый лазер ЛПИ-122 (гл. конструктор В.А. Симаков) — эффективные источники лазерного излучения для перспективных оптико-электронных средств наблюдения, разведки, прицеливания и управления комплексами высокоточного оружия.
Дальнейшее развитие данного направленияидет по пути создания источников лазерного излучения на основе эпитаксиально интегрированных наногетероструктур. Идеологически данное решение было проработано в 80-х годах (В.И. Бородулин, И.В. Воскобойникова, В.П. Коняев, А.И. Петров, В.А. Симаков, В.И. Швейкин). Созданы первые экспериментальные образцы лазеров с несколькими активными областями и функциональных схем лазер-тиристор в едином полупроводниковом кристалле. В непростые 90-е годы потребность в уникальных технических решениях была не на первом плане. Однако когда встала задача радикального (на порядок) улучшения энергетических параметров лазеров для зенитного ракетно-пушечного комплекса «Панцирь-С», разработанные ранее технические решения на новом технологическом уровне были реализованы и созданы опытные образцы. Активное участие в данной работе приняли В.П. Коняев, В.А. Симаков, А.А. Мармалюк, М.В. Зверков, В.В. Кричевский, С.М. Сапожников, Н.В. Синицына, Ю.В. Курнявко, А.В. Лобинцов, М.А. Ладугин и многие другие. Идеологически возможность создания интегрированных наногетероструктур позволила сконструировать новый класс высокоэффективных мощных лазерных источников излучения для различных классов спецтехники.
Коняев Вадим Павлович
Коняев Вадим Павлович (родился в 1947 г.).
В 1971 г. окончил факультет физической и квантовой электроники МФТИ и был распределен в НИИ «Полюс».
Главный конструктор направления «Излучатели лазерных диодов для задач спецтехники». Возглавляет направление по созданию лазерных диодов и излучателей для задач спецтехники.
Кандидат физико-математических наук, Лауреат премии Мосина, присуждаемой за участие в создании новых образцов спецтехники.
Мармалюк Александр Анатольевич
Мармалюк Александр Анатольевич (родился в 1970 г.).
Работает в ФГУП «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха c 2000 г. Начальник отдела.
В 1994 г. окончил МИТХТ им. М.В. Ломоносова по специальности «Физика и технология материалов и компонентов электронной техники».
Доктор технических наук. Преподает в МИРЭА (ТУ) и в МИТХТ им. М.В. Ломоносова.
Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых 2012 г.
Теперь несколько слов о лазерах для волоконно-оптических линий cвязи.
В 70-х годах в мире были осуществлены успешные эксперименты по передаче лазерного информационного сигнала по кварцевому оптическому волокну. Широкополосность, малые габариты и вес, помехозащищенность и скрытность передаваемой информации, возможность оперативного развертывания канала связи обусловили перспективность применения волоконно-оптических линий в военных системах связи и передачи данных как наземного, так и бортового мобильного назначения.
Для этих задач в НИИ «Полюс» были созданы непрерывные суперлюминесцентные диоды ИЛПН-301 (В.Д. Курносов, С.М. Сапожников) и полупроводниковые лазеры ИЛПН-204 (Ю.Л. Бессонов, В.А. Шейченко), ИЛПН-206 (В.П. Дураев, М.Г. Васильев), имевшие в своем составе фотодиод обратной связи (В.П. Коняев, А.В. Иванов) и устройство сопряжения сильно расходящегося лазерного излучения с низкоапертурным оптическим волокном (С.М. Сапожников, С.С. Курленков, С.В. Бессонова). Более перспективными оказались излучатели ИЛПН-206 на спектральный диапазон 1300 нм. Они были освоены в серийном производстве и выпускались тысячами как на опытном производстве НИИ «Полюс», так и на калужском заводе «Восход». Эти изделия применялись в аппаратуре связи и передачи данных специального назначения первого поколения. За цикл работ «Изопериодические гетероструктуры многокомпонентных (четверных) твердых растворов полупроводниковых соединений А3B5», опубликованных в 1971—1981 годах» — М.Г. Васильеву и В.П. Дураеву в творческом коллективе с учеными ФИАН СССР, ЛФТИ им. А.Ф. Иоффе, Гиредмета в 1984 г. была присуждена Государственная премия СССР. Эти работы легли в основу технологии создания полупроводниковых лазеров с длиной волны излучения 1300 и 1550 нм, фотоприемников и многих других приборов.
Сапожников Сергей Михайлович
Сапожников Сергей Михайлович (родился в 1949 г.).
Работает в НИИ «Полюс» с 1967 г. В 1973 г. окончил МИРЭА по специальности «электронная техника».
Кандидат технических наук (1984 г.).
Заместитель начальника отделения, начальник лаборатории.
Ветеран труда, Ветеран предприятия, награжден юбилейной медалью «850 лет Москвы».
Дураев Владимир Петрович
Дураев Владимир Петрович (родился в 1937 г.).
В 1959 г. окончил МГУ по специальности физика.
Начальник лаборатории НИИ «Полюс» с 1967 г. по настоящее время.
Кандидат технических наук (1967 г.), Доктор технических наук (1989 г.).
Лауреат Государственной премии СССР 1984 г. в области науки за цикл работ «Изопериодические гетероструктуры многокомпонентных (четверных) твердых растворов полупроводниковых соединений А3B5».
Имеет Правительственные награды, Ветеран труда, Ветеран предприятия.
Васильев Михаил Григорьевич
Васильев Михаил Григорьевич (родился в 1946 г.).
В 1969 г. окончил МИСИС по специальности «инженер электронной техники».
Работал в НИИ «Полюс» с 1973 по 1992 гг. в должностях начальника лаборатории, начальника отдела жидкофазной эпитаксии.
Кандидат технических наук (1973 г.), Доктор технических наук (1989 г.).
Лауреат Государственной премии СССР 1984 г. в области науки за цикл работ «Изопериодические гетероструктуры многокомпонентных (четверных) твердых растворов полупроводниковых соединений А3B5».
Ветеран труда, награжден юбилейными медалями.
Иванов Андрей Викторович
Иванов Андрей Викторович (родился в 1958 г.).
В 1981 г. закончил МИРЭА по специальности «электронные приборы».
Работает в НИИ «Полюс» с 1981 г. С 1989 г. — начальник лаборатории, с 2001 г. — начальник отдела по разработке лазеров и фотоприемников на спектральный диапазон 0,78…1,7 мкм.
В конце 80-х годов с появлением высококачественного одномодового оптического волокна в институте были созданы лазерные передающие оптические модули типа ПОМ-14, в конструкции которых реализовано оптическое сопряжение активной области полупроводникового лазера с одномодовым оптическим волокном.
Возможность прямой модуляции полупроводникового лазерного диода аналоговым СВЧ-сигналом привлекла внимание разработчиков мобильных радиолокационных комплексов ПВО. В этой области радиочастот удельные потери передаваемого по оптическому волокну информационного сигнала на три и более порядка ниже удельных потерь в традиционной для этого диапазона среде передачи — коаксиальном кабеле. Это дает возможность значительно увеличить дальность передачи информации, повысить неуязвимость и надежность систем радиолокационного обнаружения и сопровождения целей в комплексах ПВО. Для перспективных комплексов НПО «Антей» в НИИ «Полюс» разработан передающий модуль ПОМ-19 с широкополосностью до 10 ГГц. Комплект из передающего модуля ПОМ-27 и приемного ПРОМ-15 (А.В. Иванов, В.Д. Курносов) разработан специально для управления фазированными антенными решетками. Институт проводит работы и по бортовым волоконно-оптическим линиям связи. Для этих целей созданы надежные и технологичные модули ПОМ-24 и ПРОМ-12 (А.В. Иванов, В.Д. Курносов). В последние годы не одна сотня этих изделий с военной приемкой была поставлена потребителям.
Важнейшей и чрезвычайно интересной задачей данного подразделения стала разработка высокостабильного лазерного излучателя для космической цезиевой атомно-лучевой трубки с оптической накачкой.
Атомно-лучевые цезиевые трубки являются базовыми приборами ряда важнейших систем радиоэлектронного вооружения, осуществляющих высокоточное навигационное и временное обеспечение всех родов войск ВС РФ (глобальная космическая радио навигационная система ГЛОНАСС, государственная система единого времени и эталонных частот «Цель» и др.).
Для обеспечения нового поколения космических аппаратов системы ГЛОНАСС квантовыми стандартами частоты на основе цезиевых атомно-лучевых трубок (АЛТ) с оптической накачкой необходимы прецизионные лазерные излучатели специального назначения. Серийно выпускаемые в настоящее время АЛТ с магнитной селекцией атомных состояний практически достигли предела совершенствования. Значительное улучшение характеристик АЛТ возможно за счет принципиально новой схемы лазерного возбуждения и регистрации атомного пучка.
Использование разработанных лазерных излучателей ИЛПН-244 в АЛТ с оптической накачкой в сравнении с серийно выпускаемыми АЛТ позволило:
- повысить параметр качества АЛТ в 2—5 раз;
- повысить долговечность АЛТ — в 1,5—2 раза;
- снизить массу АЛТ в 1,5—2 раза;
- снизить суточную нестабильность стандарта частоты на основе АЛТ с оптической накачкой до 5 раз.
Участок выращивания наногетероструктур
Участок создания зеркал полупроводниковых лазеров
Разработка полупроводниковых лазерных излучателей — это вершина огромного айсберга — полупроводникового направления, основой и опорой которого являются технологи. Выращивание эпитаксиальных структур, формирование на структуре элемента заданной конфигурации, нанесение отражающих и защитно-просветляющих зеркал, металлизация, сборка надежных и долговечных лазеров, измерение и контроль параметров — все это обеспечивает целеустремленный и преданный своему делу коллектив технологов направления— людей талантливых и творческих. Без их самоотверженного труда вряд ли могли бы быть достигнуты все те результаты, которые составили историю полупроводникового направления.
Огромный вклад в создание и серийное производство изделий полупроводниковой квантовой электроники внесли Ю.Л. Бессонов, М.Г. Васильев, И.В. Воскобойникова, А.А. Бородкин, В.А. Горбылев, И.С. Голдобин, Ю.В. Курнявко, С.М. Сапожников, Н.В. Синицына, В.А. Шишкин, А.В. Лобинцов, А.И. Петров, В.Н. Пенкин, Е.И. Давыдова, Т.Н. Пушкина, А.А. Шелякин, Е.Г. Файнбойм, М.Б. Успенский, Е.А. Белановский, Н.А. Вагнер, Е.А. Андреева и многие, многие другие.
В последнее десятилетие, благодаря государственной поддержке и активной деятельности сотрудников отделения (А.А. Бородкин, А.В. Лобинцов, Ю.В. Курнявко, А.А. Мармалюк, М.В. Коваленко, В.А. Симаков) удалось провести серьезную реконструкцию и модернизацию фундаментальных технологических подразделений направления. Выполненные работы позволяют решать все востребованные на сегодняшний день задачи: от выпуска мощных полупроводниковых лазеров длякомплек сов высокоточного оружия, приемных и передающих модулей для бортовых комплексов и комплексов ПВО до массового производства наногетероструктур для фотокатодов нового поколения.
Ведущие разработчики полупроводниковых приборов.Стоят: С.А. Пашко, В.Д. Курносов, Е.Б. Демиденко, В.И. Романцевич, В.Г. Кригель, В.В. Кричевский,
О.Н. Куренная, В.Н . Дроздовский, Е.А. Белановский, С.М. Сапожников, В.А. Симаков, А.И. Данилов,
Н.В. Синицына, А.В. Иванов, В.П. Коняев, С.С. Курленков, Ю.П. Коваль, А.И. Леонович, Ю.И. Волков.
Сидят: В.М. Гармаш, А.М. Морозюк, М.В. Зверков, И.А. Антонова, Е.В. Мызлова,
Е.И. Лебедева, Г.П. Власихина, М.Р. Гордова, Д.С. Исаев
Ведущие технологи отделения.Стоят: Л.С. Толстихина, Т.С. Бобренко, Ю.Л. Рябоштан, В.А. Шишкин, Е.И. Давыдова,
А.А. Падалица, А.В. Лобинцов, Д.Р. Сабитов, А.И. Синицына, А.А. Бородкин,
В.В. Дмитриев, Ю.С. Лобачев, М.А. Ладугин, Ю.В. Курнявко, А.Ю. Андреев.
Сидят: Л.В. Белякова, В.А. Прокудина, Т.П. Филиппова, Н.Н. Садовникова,
О.А. Блохина, О.Б. Игнатова, Е.Д. Широкова
Прошедшее время, как объективный и беспристрастный судья, показало, что у полупроводникового направления замечательное прошлое, внушительное настоящее и будущее, которое подчинено реальным перспективам развития высоких технологий в России.
Автор выражает огромную признательность В.И. Швейкину, Ю.П. Ковалю, С.Д. Якубовичу, М.Г. Васильеву, В.Д. Курносову за творческую помощь при подготовке данного материала.
Применение силовых диодов выпрямительного типа большой мощности
Цепи переменного электротока характеризуются циклическим подъемом и падением его силы, что может быть графически отражено через синусоидальную кривую. Когда стоит цель преобразовать ток в постоянный, используются специальные детали – выпрямители, примером которых являются силовые диоды, подключаемые в электроцепь последовательно. Для выбора подходящего устройства зарубежного или отечественного производства электрику нужно иметь представление об их основных типах и характеристиках.
Внешний вид детали
Как классифицируются
Справочник по выпрямительным диодам может быть составлен по ряду критериев. Если отталкиваться от наибольшей величины прямого электротока, можно выделить категории деталей с малым значением мощности (предназначены для работы с током до 300 миллиампер), средним (от 300 мА до 10 А) и выпрямительные диоды большой мощности (более 10 А). Мощные диоды с кремниевыми компонентами обладают значительно меньшим значением обратного тока, по сравнению с деталями из германия. Это позволяет добиться больших значений возможного обратного напряжения в полупроводниковых элементах, превышающего 1,5 киловольт (у германиевых изделий оно довольно малое – не более 400 вольт).
Важно! Диоды с кремнием отличаются также значительно лучшей переносимостью высоких температур, сохраняя работоспособность при показателях до 150 градусов Цельсия (для германия максимум составляет 80 градусов). Наименьшая температура эксплуатации для обоих типов изделий – -60 градусов.
По особенностям функционирования можно выделить следующие типы диодных устройств:
- Импульсные – используются в маломощных электросхемах с соответствующей подачей напряжения. Основными их характеристиками являются наибольший электроток восстановления (это обратный ток, протекающий по устройству следом за переключением), время восстановления (по его прошествии происходит переход в режим обратного напряжения) и время установки (в этот период прямой электроток течет по диоду до того, как установится нужное напряжение).
- Обращенные – отличаются тем, что прямое включение показывает значительно большие резистивные свойства, чем обратное. Применяют их с целью выпрямить сигналы с малой амплитудой (менее 100 вольт).
- Изделия Шоттки – отличаются малым показателем инерционности. Особенность их устройства такова, что внутри диода не происходит накопления и рассасывания неосновных носителей. Поскольку их полупроводниковый слой имеет небольшую величину сопротивления, при последовательном подключении деталь обладает низкой резистивностью. Варикапы Шоттки хорошо подходят для использования на источниках питания импульсного типа, реализующих выпрямление напряжения с частотой более одного мегагерца. Они могут работать с электротоками большой силы – более 10 ампер.
Диодные компоненты Шоттки
Конструкция силового диода
Данные детали производятся в разных вариантах исполнения. Точечные устройства собираются из пластинки малых габаритов (до 1,5 мм2 площади) германия или кремния и иголки из стали, требуемой для формирования p-n-перехода в месте соприкосновения (электроток через него чаще бывает малым – менее 100 миллиампер). Данные изделия обладают скромными значениями емкости и мощности, из-за чего применяются для электроцепей с высокими частотами. Есть и плоскостные изделия, отличающиеся большими размерами контактного перехода в силу конструкции – в ней задействована пара пластинок с разными значениями электропроводности. Через такие детали может проходить значительный ток, порой до 6 килоампер.
Конструкцию, создающую p-n-переход, размещают в корпусе устройства, предохраняющем ее от воздействия внешней среды и создающем отведение тепловой энергии. Изделия с малой мощностью размещают в корпусе из пластмассы с гнущимися внешними выводами, средней и высокой – в металлостеклянном. Некоторые мощные диоды имеют металлокерамическое исполнение. На корпусе указывается маркировка, при этом импортные детали и варикапы российского производства имеют различные символьные системы. У иностранных изделий чаще используется маркировка из нескольких разноцветных полос (значения цветов указываются в прилагаемой документации), у российских – цифро-буквенная.
Тиристоры
Данные детали находят широкое применение в приборах для выпрямления и преобразования электротока, сварочных аппаратах, устройствах запуска и контроля скорости работающего на электричестве транспорта, различных радиоэлектронных и коммутационных установках. Применяются они и в конструкциях, предназначенных для компенсации реактивной мощностной нагрузки.
Важно! Низкочастотные тиристоры рассчитаны на эксплуатацию при частоте не более 100 герц. Устройства, отличающиеся повышенным быстродействием, заточены под использование в установках, требующих быстрого нарастания открытого электротока и закрытого напряжения.
Тиристорная деталь
Силовые полупроводниковые диоды
Данные изделия широко применяются в трансформаторах электрической энергии и разного рода силовых установках. Подключение диода в электроцепь может преследовать множество целей, но первоочередными обычно являются выпрямление тока и предохранение от коммутационных перегрузок. Распространены диоды таблеточной формы, в которых полюсами являются уплощенные основания. Определить «плюс» и «минус» в таких изделиях можно по отметкам на корпусе. Используют их в силовых установках, требующих малой зарядной дозы для восстановления, в высокочастотных условиях (2 килогерца и выше), в статических трансформаторах электрической энергии. Есть и диоды штыревого типа, в них роль катода исполняет вывод, а анода – основание, сделанное из меди. Применяют их чаще в условиях невысокой частоты (менее 500 Гц). Некоторые диоды используют в генераторах автомобилей, тракторов, выпрямительных блоках сварочного оборудования, системах возбуждения.
Где находят применение диоды
Помимо собственно преобразования нестабильного тока в постоянную форму, диоды имеют ряд других вариантов использования. К числу типичных примеров таких компонентов относятся светодиоды, используемые в разных электротехнических приборах, фонарях, телевизорах. Варикапы также применяются в детекторных аппаратах, логарифмических усилителях и иных установках, работающих с нелинейной обработкой аналоговых сигналов. Здесь они выполняют преобразовательную функцию либо формируют некоторый параметр. При встречно-параллельном подключении пары элементов можно сформировать блок ограничения сигнала. С точки зрения функционального наполнения, серьезной разницы между сборкой и единичными диодными компонентами не наблюдается. Вышедший из строя элемент подлежит замене равноценным ему.
Схема, содержащая силовые диоды
Силовые диодные компоненты заточены под трансформацию синусоидального тока в постоянный. Поскольку такая необходимость возникает часто, эти радиодетали используются в широком спектре приборов и схем. Разные варианты исполнения рассчитаны на эксплуатацию при различных показателях силы и частоты тока.
Видео
Диод
- Информация о материале
- Категория: Диоды
- Просмотров: 22521
Диод, это компонент который должен быть всегда под рукой при установки сигнализации на Автомобиль.
Диод — двухэлектродный электронный элемент, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.
На корпусе диода, Катод обозначен серой полосой.
Схема прохождения токовых потенциалов через диод.
Использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля
Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д. В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды. Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.
Эти же схемы используются при подключении двух датчиков к одному входу (например, удара и наклонного).
Диод используется также для защиты выходных цепей блокировки сигнализации от перенапрежения и устанавливается на катушку блокировочного реле (рис. 4).
Горячие продажи 2-полюсный диод 230 В 20ka Street Light Spd Газоразрядная трубка
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТА
SHAOXIN ELECTRONIC
Керамическая газоразрядная трубка
Предохранитель термистора NTC диодов TVS
.Односторонний P6ke200a / двунаправленный P6ke200ca Телевизоры с подавлением переходных процессов Диодный полюс Do-15 200 В
Односторонний P6KE200A / двунаправленный P6KE200CA Диод подавления переходных процессов TVS Полюс DO-15 200 В
Горячие продажи
Отзывы клиентов
Стандартный T
Почему выбирают нас
Доставка и доставка
А.Экспресс-такими как DHL, FedEx, UPS, TNT. Доставка осуществляется от двери до двери, обычно это 3-7 дней.
Б. Почтой Китая. Доставка занимает 20-60 дней.
Если это срочно, советуем выбрать Экспресс-доставку (The fast).
Если не так срочно, можете выбрать почту Китая. Это медленнее, но намного дешевле.
FAQ
Q.Кто ты?
A: Мы являемся производителем электронных компонентов и дистрибьютором более 60 ведущих поставщиков по всему миру. Наша продукция — это микросхемы, транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, индукторы, соединители, модули IGBT, кабели FFC, потенциометры, переключатели, кварцевые генераторы, предохранители, зуммеры, трубки и реле Nixie и т. Д. Все, что вы можете придумать об электронных компонентах!
В. Являются ли ваши продукты оригинальными?
A: Да, все продукты оригинальные и произведены оригинальными производителями.
В. Каково ваше время выполнения заказа?
A: Нет времени на поставку товаров на складе. Большинство товаров могут быть отправлены в течение 3 дней после подтверждения оплаты.
В. Какая у вас гарантия?
A: 90 дней после получения товара. Перед отправкой наши продукты будут протестированы на 100%.
В. Что такое MOQ для вашей продукции?
A: Мы принимаем небольшие заказы от наших клиентов.Свяжитесь с нами.
В. Как оплатить заказ?
A: Вы можете оплатить через TT, Paypal, Western Union и Alibaba. Или вы также можете проконсультироваться с нами.
В. Как доставляются мои посылки?
A: Обычно мы используем DHL, FedEx, TNT, EMS и HONGKONG POST. В противном случае свяжитесь с нами.
В. Предоставляете ли вы услугу комплектации BOM? Могу ли я отправить вам свою спецификацию?
A: Да, конечно.Пожалуйста, просто свяжитесь с нами и отправьте нам свою спецификацию, и мы предложим вам предложение.
.Односторонний P6ke250a / двунаправленный P6ke250ca Телевизоры Полюс диода подавления переходных процессов Do-15 250 В
Односторонний P6KE250A / двунаправленный P6KE250CA Диод подавления переходных процессов TVS Полюс DO-15 250 В
Горячие продажи
Отзывы клиентов
1
| Емкость | 100NF 0,1 мкФ |
|---|---|
| Размер | 0402 0603 0805 1206 и т. Д. |
| Упаковка | Поверхностный монтаж |
| Тип | Керамический конденсатор |
| Рабочая температура | Стандартный T |
| Марка | Новый производитель |
Почему выбирают нас
Доставка и доставка
А.Экспресс-такими как DHL, FedEx, UPS, TNT. Доставка осуществляется от двери до двери, обычно это 3-7 дней.
Б. Почтой Китая. Доставка занимает 20-60 дней.
Если это срочно, советуем выбрать Экспресс-доставку (The fast).
Если не так срочно, можете выбрать почту Китая. Это медленнее, но намного дешевле.
FAQ
Q.Кто ты?
A: Мы являемся производителем электронных компонентов и дистрибьютором более 60 ведущих поставщиков по всему миру. Наша продукция — это микросхемы, транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, индукторы, соединители, модули IGBT, кабели FFC, потенциометры, переключатели, кварцевые генераторы, предохранители, зуммеры, трубки и реле Nixie и т. Д. Все, что вы можете придумать об электронных компонентах!
В. Являются ли ваши продукты оригинальными?
A: Да, все продукты оригинальные и произведены оригинальными производителями.
В. Каково ваше время выполнения заказа?
A: Нет времени на поставку товаров на складе. Большинство товаров могут быть отправлены в течение 3 дней после подтверждения оплаты.
В. Какая у вас гарантия?
A: 90 дней после получения товара. Перед отправкой наши продукты будут протестированы на 100%.
В. Что такое MOQ для вашей продукции?
A: Мы принимаем небольшие заказы от наших клиентов.Свяжитесь с нами.
В. Как оплатить заказ?
A: Вы можете оплатить через TT, Paypal, Western Union и Alibaba. Или вы также можете проконсультироваться с нами.
В. Как доставляются мои посылки?
A: Обычно мы используем DHL, FedEx, TNT, EMS и HONGKONG POST. В противном случае свяжитесь с нами.
В. Предоставляете ли вы услугу комплектации BOM? Могу ли я отправить вам свою спецификацию?
A: Да, конечно.Пожалуйста, просто свяжитесь с нами и отправьте нам свою спецификацию, и мы предложим вам предложение.
.Односторонний P6ke250a / двунаправленный P6ke250ca Телевизоры Полюс диода подавления переходных процессов Do-15 250 В
Односторонний P6KE250A / двунаправленный P6KE250CA Диод подавления переходных процессов TVS Полюс DO-15 250V
Горячие продажи
Отзывы клиентов
000
000
000
000
000
Отгрузка и доставка
A.Экспресс-такими как DHL, FedEx, UPS, TNT. Доставка осуществляется от двери до двери, обычно это 3-7 дней.
Б. Почтой Китая. Доставка занимает 20-60 дней.
Если это срочно, советуем выбрать Экспресс-доставку (The fast).
Если не так срочно, можете выбрать почту Китая. Это медленнее, но намного дешевле.
FAQ
Q.Кто ты?
A: Мы являемся производителем электронных компонентов и дистрибьютором более 60 ведущих поставщиков по всему миру. Наша продукция — это ИС, катушки индуктивности, резисторы, потенциометры, конденсаторы, FFC и т.д. Все, что вы можете придумать об электронных компонентах!
В. Являются ли ваши продукты оригинальными?
A: Да, все продукты оригинальные и произведены оригинальными производителями.
Q.Какое у вас время выполнения заказа?
A: Нет времени на поставку товаров на складе. Большинство товаров могут быть отправлены в течение 3 дней после подтверждения оплаты.
В. Какая у вас гарантия?
A: 90 дней после получения товара. Перед отправкой наши продукты будут протестированы на 100%.
В. Что такое MOQ для вашей продукции?
A: Мы принимаем небольшие заказы от наших клиентов.Свяжитесь с нами.
В. Как оплатить заказ?
A: Вы можете оплатить через TT, Paypal, Western Union и Alibaba онлайн. Или вы также можете проконсультироваться с нами.
В. Как доставляются мои посылки?
A: Обычно мы используем DHL, FedEx, TNT, EMS и HONGKONG POST. В противном случае свяжитесь с нами.
В. Предоставляете ли вы услугу комплектации BOM? Могу ли я отправить вам свою спецификацию?
A: Да, конечно.Пожалуйста, просто свяжитесь с нами и отправьте нам свою спецификацию, и мы предложим вам предложение.
1 .