Условное графическое обозначение (УГО) выпрямительного диода соответствует общему УГО диода.
При работе выпрямительного диода используют вентильные свойства вольт-амперной характеристики p-n перехода. Однако вентильность характеристики в рабочей области напряжения ухудшена в реальном диоде за счет наличия определенного омического сопротивления p и n областей полупроводника и токоподводов. Обычно оно составляет у реальных диодов от долей Ома до десятков Ом.
При протекании прямого тока на этих омических сопротивлениях возникает падение напряжения, повышающее UПР. Увеличение прямого напряжения снижает высоту потенциального барьера, и последний перестает влиять на величину протекающего через переход прямого тока. Прямой ток диода будет при этом определяться лишь сопротивлением высокоомной области полупроводника и линейно зависеть от приложенного напряжения. Этот участок вольт-амперной характеристики диода называется омическим и составляет в большинстве случаев основную ее рабочую область. Вырождение экспоненциальной зависимости в линейную происходит при сравнительно малых токах..
Обратный ток диода растет с увеличением обратного напряжения. Этот рост обусловлен токами термогенерации и утечки. Различие обратных ветвей идеального и реального диодов обусловлено появлением у реальных приборов дополнительных токов поверхностной утечки, которые зависят от величины обратного напряжения и качества обработки поверхности кристалла.
Основными параметрами выпрямительных диодов, характеризующими их работу в выпрямительных схемах, являются:
· IПР СР – среднее за период значение прямого тока, который может длительно проходить через диод при допустимом его нагреве;
· UПР СР – падение напряжения на диоде при протекании среднего прямого тока IПР СР;
· UОБР max – максимально допустимое постоянное обратное напряжение, не приводящее к пробою p–n-перехода диода;
· IОБР max – максимально допустимое значение обратного тока диода при приложенном напряжении UОБР max;
· IПР max – максимально допустимый импульсный прямой ток диода при заданной длительности импульса;
· fmax –предельная частота переменного напряжения без снижения допустимых электрических параметров работы
диода;
· tmin, tmax – допустимый температурный диапазон работы диода.
По эксплуатационным параметрам выпрямительные диоды подразделяют на
- маломощные (0 < IПР СР <0,3А),
- средние (0,3 < IПР СР <3А),
- мощные (IПР СР > 3А).
Вольт-амперная характеристика диода зависит от температуры.
С повышением температуры прямое и обратное сопротивления уменьшаются. Наиболее сильно меняется обратный ток и, соответственно, обратное сопротивление диода постоянному току. В результате выпрямительные свойства диода ухудшаются. Рост тока насыщения, в основном, определяет температурные пределы работы диодов, поскольку при больших значениях обратных напряжений и токов выделяемая на переходе мощность становится чрезмерно большой, и переход может пробиться. Обычно предельная рабочая температура для германиевых диодов составляет +70OC, для кремниевых – +150 OC.
Кремниевые диоды получили более широкое распространение, поскольку имеют во много раз меньшие обратные токи и большие обратные напряжения по сравнению с германиевыми. Германиевые диоды целесообразно применять при низких напряжениях, поскольку при одинаковых токах падение напряжения на германиевом диоде, смещенном в прямом направлении, меньше, чем в кремниевом диоде. В кремниевых диодах при протекании через них номинального рабочего тока падение напряжения обычно составляет 0,8…1,5 В, в германиевых – 0,3…0,5 В.
Сравнение вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов с использованием моделирующей программы LTspice.
