Диоды, тиристоры и оптоэлектронные приборы — условные обозначения
Диоды, тиристоры и оптоэлектронные приборы
Диод — простейший полупроводниковый прибор, основой которого является так называемый электронно-дырочный переход (p-n переход). Основное свойство р-n — перехода — односторонняя проводимость: от области р (анод) к области n (катод). Эту идею наглядно передает и условное графическое обозначение (УГО) полупроводникового диода (рис. 1): треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости. Короткая черточка, символизирует катод.
Буквенное обозначение диода — VD. Его используют для обозначения не только отдельных диодов, но и целых групп, например, выпрямительных столбов (высоковольтных диодов) (рис. 1 — VD4). Исключение составляет однофазный выпрямительный мост, изображаемый в виде квадрата с соответствующим числом выводов и символом диода внутри (рис. 2). Полярность выпрямленного мостом напряжения на схемах не указывают, так как её однозначно определяет символ диода. Однофазные мосты, конструктивно объединенные водном корпусе, изображают отдельно, показывая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначении (рис. 2. VD2.1, VD2.2). Рядом с позиционным обозначением диода, как правило, указывают и его тип.
На основе базового символа (рис. 1) построены и УГО полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Так, чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 3. VD1). Следует отмстить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положение УГО стабилитрона на схеме (VD2—VD4). Это в полной мере относится и к символу двуханодного (двустороннего) стабилитрона (VD5)
Аналогично построены УГО туннельных диодов, обращенных (разновидность последних) и диодов Шотки — полупроводниковых приборов, используемых для обработки сигналов в области очень высоких частот (до 10Е11 Гц). В символе первых из них (рис. 3. VD8) черточка-катод снабжена Двумя штрихами, направленными в одну сторону (к треугольнику-аноду), третьих (VD10) — в разные стороны; а УГО обращенного диода (VD9) оба штриха касаются черточки-катода своей серединой.
Свойство обратносмещенно го р-n-перехода вести себя как электрическая ёмкость использовано в специальных диодах — варикапах (от английских слов variable — переменный и capacitor — конденсатор). УГО этих приборов наглядно отражает их назначение (рис. 3. VD6): две параллельные черточки воспринимаются как символ конденсатора. Как и конденсаторы переменной ёмкости, варикапы часто изготовляют в виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 3 показано УГО матрицы из двух варикапов (VD7).
Базовый символ диода использован и в УГО тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского resistor — резистор) — полупроводниковых приборов с тремя р-n-переходами (структура р-n-р-n), используемых в качестве переключающих диодов. Буквенный код — VS.
Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторами и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, параллельным черточке-катоду (рис. 4. VS1). Такой же прием использован и при построении УГО симметричного динистора (VS2). проводящего ток (после включения) в обоих направлениях. Тиристоры с дополнительным, третьим выводом (от одного из внутренних слоев структуры) называют трннисторами. Управление по катоду в УГО этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной в символу катода (VS3), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (VS4). УГО симметричного (двунаправленного) тринистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (VS5).
Из диодов, изменяющих свои параметры под действием внешних факторов, наиболее широко применяют фотодиоды. Чтобы показать такой полупроводниковый прибор ив схеме, базовый символ диода помешают в кружок, а рядом с ним (слева вверху, независимо от положения УГО) помешают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 5. VD1 -VD4). Подобным образом нетрудно построить и УГО любого другого полупроводникового диода, управляемого оптическим излучением. В качестве примера на рис. 6 показано УГО фотодинистора (VD5).
Аналогично строят УГО светоизлучающих диодов (они светятся при прохождении через р-n-переход тока в прямом направлении), но стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещают справа от кружка и направляют в противоположную сторону (рис. 6). Поскольку светодиоды, излучающие видимый свет, применяют обычно в качестве индикаторов, на схемах их обозначают латинскими буквами HL. Буквенный код D используют только для светодиодов, излучающих ИК и УФ свет.
Для отображения цифр, бука и других знаков часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой. УГО широко используются символы, подобные показанному на рис. 6 (изображено УГО семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой). Как видно, такой символ наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишен недостатка: он не несет информации о полярности включения, а электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода). Однако особых затруднений это не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикаторов (как, впрочем, и цифровых микросхем) обычно оговаривают на схеме. Буквенный код знаковых индикаторов — HG.
Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, если необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны обозначают латинской буквой U и изображают, как показано на рис. 7. Оптическую связь излучателя света (светодиода) и фото приемника показывают в этом случае двумя стрелками, перпендикулярными к линиям электрической связи — выводам оптрона. Фотоприёмником в оптроне могут быть фотодиод (рис. 7. U1), фототиристор (U2), фоторезистор (UЗ) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фото-приемника не регламентируется. При необходимости составные части оптрона можно изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменять знаками оптического излучения (рис. 6) и фотоэффекта (рис. 5), а принадлежность частей к одному изделию показывать в позиционном обозначении (рис. 7, U4.1, U4.2).
Источник: В.Фролов Графические обозначения. Диоды, тиристоры и оптоэлектронные приборы. — Радио, 1985, №11, с.54-55
Диод Шотки
Диод Шотки — это полупроводниковый прибор, в котором выпрямительный переход образован полупроводником и металлом. Эти приборы названы по имени немецкого ученого — физика В. Шотки (W. Shottky), который в конце тридцатых годов прошлого столетия исследовал такие структуры. Полупроводником в переходе Шотки может служить кремний или арсенид галлия, однако арсенид-галлиевые диоды с большим обратным напряжением из-за технологических трудностей. Металлический электрод на эпитаксиальный слой полупроводника наносят методом испарения в вакууме.
Преимущества перед диодами с р-п переходом диоды Шотки проявляют наиболее ярко при выпрямлении большого тока высокой частоты. Они, во-первых, имеют меньшее прямое падение напряжения, а во-вторых, их конструкция обеспечивает принципиально лучшее отведение тепла от кристалла. Вследствие этих факторов диоды Шотки допускают существенно большую плотность прямого тока и выдерживают большие токовые перегрузки.
Одна из особенностей диода Шотки — идеальность прямой ветви ВАХ, что позволяет использовать диоды в качестве быстродействующих логарифмирующих элементов.
Снижение прямого падения напряжения Unp особенно заметно у низковольтных (Uобр<40 В) диодов Шотки при работе на частоте до 500 кГц. Это хорошо иллюстрируют типовые ВАХ на рисунке, характерно уменьшение прямого напряжения с увеличением температуры перехода. К сожалению, у более высоковольтных диодов это преимущество становится менее очевидным, а при Uoбp>90…100 В вообще исчезает.
Еще одно важное качество диодов Шотки — отсутствие эффекта накопления избыточного заряда в области полупроводника. Поэтому времени на рассасывание этого заряда диоду Шотки не требуется. В результате и быстродействие диода при переключении оказывается более высоким, и отсутствует инверсный ток рассасывания. Все это повышает КПД выпрямителя и снижает его уровень помех.
Максимальное значение среднего прямого тока диоды Шотки сохраняют до температуры корпуса 100°С, а затем его необходимо линейно уменьшать до нуля при Ткорп=150 °С.
К недостаткам этих диодов следует отнести наличие значительного обратного тока. На рис. 2,а и б показаны типовые зависимости обратного тока Iобр от обратного напряжения при двух значениях температуры корпуса Ткорп.
Необходимо отметить также низкую перегрузочную способность диодов Шотки по обратному напряжению. Незначительное превышение предельно допустимого значения, даже весьма кратковременное (несколько наносекунд), часто приводит к пробою прибора.
Источник: А.Миронов Диоды Шотки. -Радио, 2001, №4, с.47-48