Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны),полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Обозначаются на схемах вот так:

1) Выпрямительные диоды - п/п диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери и выше КПД выпрямителя.

Основные параметры выпрямительных диодов:

U_{обр, макс} - максимально допустимое обратное напряжение, которое диод может выдержать без нарушения его работоспособности;

I_{вып, ср} - средний выпрямленный ток;

I_{пр, п} - пиковое значение импульса тока при заданных максимальной длительности, скважности и формы импульса;

U_{пр, ср} - среднее прямое напряжение диода при заданном среднем значении прямого тока;

P_ср - средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях;

r_диф - дифференциальное сопротивление диода в прямом режиме.

2) Высокочастотные диоды (СВЧ-диоды) - эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет сотые и десятые доли пикофарад.

2) Варикапы - это диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.

Основные параметры варикапа:

С - емкость, измеренная между выводами при заданном обратном напряжении;

- коэффициент перекрытия по емкости;

r_П - суммарное активное сопротивление диода;

- добротность, определяемая при заданном значении емкости.

4) Стабилитроны - это диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.

Основные параметры:

U_ст - напряжение стабилизации при заданном токе в режиме пробоя;

I_{ст, мин} и I_{ст, макс} - минимально допустимый и максимально допустимый токи стабилизации;

r_ст - дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке пробоя;

- температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации при заданном токе стабилизации. Туннельный пробой характеризуется отрицательным ТКН, а лавинный - положительным.

5) Туннельные диоды - при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.

Основные параметры:

I_П и U_П - пиковые ток и напряжение начала падающего участка;

I_В и U_В - ток и напряжение впадины (конца падающего участка);

- отношение тока впадины к пиковому току;

U_Р - диапазон напряжений падающего участка (раствор).

L_Д - полная последовательная индуктивность диода при заданных условиях (см. рис. 2.14, представляющий схему замещения диода на падающем участке ВАХ для малых изменений тока и напряжения на диоде).

Рис. 2.14

f₀ - резонансная частота, при которой общее реактивное сопротивление p-n-перехода и индуктивности корпуса обращается в нуль;

f_R - предельная резистивная частота, при которой активная составляющая полного сопротивления последовательной цепи, состоящей из p-n-перехода и сопротивлений потерь, обращается в нуль;

К_Ш - шумовая постоянная туннельного диода, определяющая коэффициент шума диода;

r_П - сопротивление потерь, включающее сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов.

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается (проходящим через него током из специальной цепи накала или отдельной нитью накала). Благодаря этому, часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду - аноду. Если же поле направлено в противоположную сторону, электрическое поле препятствует этим электронам и тока (практически) нет.

Электровакуумный диод - вакуумная двухэлектродная электронная лампа. Катод диода нагревается до температур, при которых возникает термоэлектронная эмиссия. При подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения все эмитированные катодом электроны возвращаются на катод, при подаче на анод положительного напряжения часть эмитированных электронов устремляется к аноду, формируя его ток. Таким образом, диод выпрямляет приложенное к нему напряжение. Это свойство диода используется для выпрямления переменного тока и детектирования сигналов высокой частоты. Практический частотный диапазон традиционного вакуумного диода ограничен частотами до 500 МГц. Дисковые диоды, интегрированные в волноводы, способны детектировать частоты до 10 ГГц

Электровакуумный диод представляет собой сосуд (баллон), в котором создан высокий вакуум. В баллоне размещены два электрода - катод и анод. Катод прямого накала представляет собой прямую или W-образную нить, разогреваемую током накала. Катод косвенного накала - длинный цилиндр или короб, внутри которых уложена электрически изолированная спираль подогревателя. Как правило, катод вложен внутрь цилиндрического или коробчатого анода, который в силовых диодах может иметь рёбра или "крылышки" для отвода тепла. Выводы катода, анода и подогревателя (в лампах косвенного накала) соединены с внешними выводами (ножками лампы).

При разогреве катода электроны начнут покидать его поверхность за счёт термоэ лектронной эмиссии. Покинувшие поверхность электроны будут препятствовать вылету других электронов, в результате вокруг катода образуется своего рода облако электронов. Часть электронов с наименьшими скоростями из облака падает обратно на катод. При заданной температуре катода облако стабилизируется: на катод падает столько же электронов, сколько из него вылетает.

Уже при нулевом напряжении анода относительно катода (например, при коротком замыкании анода на катод) в лампе течёт ток электронов из катода в анод: относительно быстрые электроны преодолевают потенциальную яму пространственного заряда и притягиваются к аноду. Отсечка тока наступает только тогда, когда на анод подано запирающее отрицательное напряжение порядка ?1 В и ниже. При подаче на анод положительного напряжения в диоде возникает ускоряющее поле, ток анода возрастает. При достижении током анода значений, близких к пределу эмиссии катода, рост тока замедляется, а затем стабилизируется (насыщается).

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода - контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом (Диод Шоттки).

Специальные типы диодов

Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.

Туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. "отрицательного сопротивления" на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.

Обращённые диоды. Имеют гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы обращённого диода основан на туннельном эффекте.

Точечные диоды. Ранее использовались в СВЧ технике (благодаря низкой ёмкости p-n перехода); кроме того точечные диоды имеют на обратной ветви вольт-амперной характеристики участок отрицательного дифференциального сопротивления, что использовалось для их применения в генераторах и усилителях.

Варикапы (диоды Джона Джеумма). Используется то, что запертый p-n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости.

Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако выпускаются светодиоды и с излучением в ИК-диапазоне, а с недавних пор - и в УФ.

Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет.

Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.

Солнечный элемент. Подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.

Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.

Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.

Лавинный диод - диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений

Лавинно-пролётный диод - диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.

Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.

Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий "прямому напряжению" на диоде.

Смесительный диод - предназначен для перемножения двух высокочастотных сигналов.

pin диод - содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Применение диодов. Диодные выпрямители