Напівпровідникові прилади застосовувалися в радіотехніці ще до винаходу електронних ламп. Винахідник радіо А. С. Попов використовував для виявлення електромагнітних хвиль спочатку когерер (скляну трубку з металлічеокімі тирсою), а потім контакт сталевої голки з вугільним електродом. Це був перший напівпровідниковий діод – детектор. Пізніше були створені детектори з використанням природних і штучних кристалічних напівпровідників (Галена, цінкіта, халькопирита і т. д.). Такий детектор складався з кристала напівпровідника, упаяний в чашечку-тримач, і сталевий або вольфрамової пружинки з загостреним кінцем (рис. 117). Положення вістря на кристалі знаходили досвідченим шляхом, домагаючись найбільшої гучності передачі-радіостанції.

У 1922 р. співробітник Нижегородської радіолабораторії О. В. Лосєв виявив чудове явище: кристалічний детектор, виявляється, може генерувати і підсилювати електричні коливання. Це було справжньою сенсацією, але недостатність наукових знань, відсутність потрібного експериментального обладнання не дозволили в той час глибоко досліджувати суть процесів, що відбуваються в напівпровіднику, і створити напівпровідникові прилади, здатні конкурувати з електронною лампою.

 

 

Рис. 117

 

 

Рис. 118

   Напівпровідникові діоди позначають символом, що збереглися в загальних рисах з часів перших радіоприймачів (рис. 118,6). Вершина трикутника в цьому символі вказує напрям найбільшою провідності (трикутник символізує анод діода, а коротка риска, перпендикулярна лініях-висновків, – його катод). Цим же символом позначають напівпровідників

 

 

Рис. 119.

ші випрямлячі, що складаються, наприклад, з декількох послідовно, паралельно або змішано з'єднаних діодів (випрямні стовпи і т. п.).

Для живлення радіоапаратури часто використовують мостові випрямлячі. Накреслення тажой схеми з'єднання діодів (квадрат, сторони якого утворені символами діодів) давно вже стало загальноприйнятим, тому для позначення таких випрямлячів стали іополікшать спрощений символ – квадрат з символом одного діода всередині (рис. 119). Залежно від значення випрямленої нтрмжгннн к »жд<І '

На основі символу діода побудовані умовні позначення напівпровідникових діодів з особливими властивостями. Для отримання потрібного символу використовують спеціальні знаки, ізВбражаемие або на самому базовому символі, або в безпосередній близькості від нього, а щоб акцентувати увагу на деяких з них, базовий символ поміщають в коло – умовне позначення корпусу напівпровідникового приладу.

   Тунельні діоди. Знаком, що нагадує пряму дужку, позначають катод тунельних діодів, (рис. 121, а). Їх виготовляють з напівпровідникових матеріалів з дуже великим вмістом домішки, внаслідок чого напівпровідник перетворюється в напівметал. Завдяки незвичайній формі вольт-амперної характеристики (на ній є ділянка негативного опору) тунельні діоди використовують для посилення і генерування електричних сигналів і в перемикаючих пристроях. Важливим достоїнством цих діодів є те, що вони можуть працювати на дуже високих частотах (до 10 "Гц).

 

 

Рис. 121

 

 

Рис. 122

Різновид тунельних діодів – звернені діоди, у яких при малій напрузі на р-п перехід провідність у зворотному напрямку більше, ніж у прямому. Використовують такі діоди у зворотному включенні. В умовному позначенні зверненого діода рисочку-катод зображають з двома штрихами, що стосуються її своей'середіной (рис. 121,6).

   Стабілітрони. Міцне місце в джерелах живлення, особливо низьковольтних, завоювали напівпровідникові стабілітрони, працюють також на зворотному гілки вольт-амперної характеристики. Це площинні кремнієві діоди, виготовлені за особливою технологією. При включенні їх у зворотньому напрямку і певній напрузі-на переході останній «пробивається», і надалі, незважаючи на збільшення струму через-перехід напруга на ньому залишився майже незмінним. Дякуй цій властивості стабілітрони широко застосовують в якості самостійних стабілізуючих елементів, а також джерел зразкових напруг в стабілізаторах на транзисторах. Для отримання малих зразкових напруг стабілітрони включають в прямому напрямку, при цьому напруга стабілізації стабілітрона одного одно 0,7 … 0,8 В. Такі ж результати виходять при включенні в прямому напрямку звичайних кремнієвих діодів.

Для стабілізації низьких напруг розроблені і широко застосовуються спеціальні напівпровідникові діоди – Стабистор. Відмінність їх від стабілітронів в тому, що вони працюють на прямий галузі вольт-амперної характеристики, тобто при включенні в прямому (провідному) напрямку.

Щоб показати на схемі стабілітрон, рисочку-катод базового символу доповнюють коротким штрихом, спрямованим у бік символу анода (рис. 122, а). Слід зазначити, що розташування штриха щодо символу анода повинно бути незмінним незалежно від положення умовного позначення стабілітрона на схемі. Це повною мірою відноситься і до символу двох-анодного (двостороннього) стабілітрона (рис. 122,6), який можна включати в електричний ланцюг в будь-якому напрямку (по суті, це два зустрічно включених однакових стабілітрона).

   Варікапи. Електронно-дірковий перехід, до якого прикладено зворотне напруга, має властивості конденсатора. При цьому роль діелектрика грає сам р-п перехід, в якому вільних носіїв зарядів мало, а роль обкладок – прилеглі шари напівпровідника з електричними зарядами різного-знака – електронами і дірками. Змінюючи напругу, прикладена

 

 

Рис. 123

 

 

Рис. 124

до р-п переходу, можна змінювати його товщину, а отже, і ємність між шарами напівпровідника. Це явище використано у спеціальних напівпровідникових приладах – варикапах [від англійських слів vari (able) – Змінний і cap (acitor) – конденсатор]. Їх широко застосовують для налаштування коливальних контурів, в пристроях автоматичного підстроювання частоти, а також як частотних модуляторів в різних генераторах.

Умовне графічне позначення варикапа (див. рис. 123, а), наочно відображає їх суть: дні паралельні рисочки сприймаються як символ конденсаторі. Кік і конденсатори змінної ємності, варикапів часто виготовляють і вигляді блоків (їх називають матрицями) із загальним катодом і роздільними анодами. Для прикладу на рис. 123,6 показано позначення матриці з двох варикапів, а на рис. 123, в – з трьох.

   Тиристори. На основі базового символу діода побудовані і умовні позначення тиристорів (від грецького thyra – двері та англійської (resi) stor – резистор). Це діоди, що представляють собою чергуються шари кремнію з електропровідністю типів р та п. Таких шарів в тиристорі чотири, тобто він має три р-п переходу (структура р-п-р-п). Тиристори знайшли широке застосування в різних регуляторах змінної напруги, в релаксаційних генераторах, комутуючих пристроях і т. д.

Тиристори з висновками тільки від крайніх шарів структури називають діністорімн і позначають символом діода, перекресленим відрізком лінії, паралельної риски-катода (рис 124, а). Такий же прийом використано і при

побудові позначення симетричного динистора (рис. 124, б), що проводить струм (після включення) в обох напрямках.

Тиристори з додатковим (третім) висновком (від одного з внутрених листкове структури) називають тріністорамі. Управління у катода в позначенні цих приладів показують ламаною лінією, приєднаної до символу катода (рис. 124, в), по аноду – лінією, що продовжує одну зі сторін трикутника, що символізує анод (мал. 124, г). Умовне позначення симетричного (двунаправленного) трііістора отримують з символу симетричного динистора додаванням третьому висновку (рис. 124, (5).

   Фотодіоди. Основною частиною фотодіода є перехід, що працює при зворотному зміщенні. У його корпусі є віконце, через яке висвітлюється кристал напівпровідника. За відсутності світла струм через р-п перехід

 

 

Рис. 126

 

 

Рис. 125

дуже малий – не перевищує зворотного струму звичайного діода. При висвітленні кристала зворотне опір переходу різко падає, струм через нього зростає. Щоб показати такий напівпровідниковий діод на схемі, базовий символ діода поміщають в гурток, а поруч з ним (зліва зверху, незалежно від положення символу) зображають знак фотоелектричного ефекту – дві похилі паралельні стрілки, спрямовані в бік символу (мал. 125, а). Подібним чином неважко побудувати і условнбе позначення будь-якого іншого напівпровідникового приладу, що змінює свої властивості під дією оптичного випромінювання. Як приклад на рис. 125,6 показано позначення фотодіністора.

   Світлодіоди і світлодіодні індикатори. Напівпровідникові діоди, що випромінюють світло при проходженні струму через р-n перехід, називають светодіо-дами. Включають такі діоди в прямому напрямку. Умовне графічне позначення світлодіода схоже на символ фотодіода і відрізняється від нього тим, що стрілки, що позначають оптичне випромінювання, поміщені праворуч від гуртка і направлені в протилежну сторону (рис. 126).

Для відображення цифр, букв та інших знаків у низьковольтної апаратури часто застосовують світлодіодні знакові індикатори, що представляють собою набори светоизлучающих кристалів, розташованих певним чином і залитих прозорою пластмасою. Умовних позначень для подібних виробів стандарти ЕСКД не передбачають, але на практиці часто використовують символи, подібні показаному на рис. 127 (символ семісегмент-ного індикатора для відображення цифр і коми). Як видно, таке графічне позначення наочно відображає реальне розташування светоизлучающих 'елементів (сегментів) в індикаторі, хоча й не позбавлене недоліки: воно не несе інформації про полярності включення висновків індикатора в електричний ланцюг (індикатори випускають як із загальним для всіх сегментів висновком анода, так і з загальним висновком катода). Однак особливих труднощів це звичайно не викликає, оскільки підключення загального висновку індикатора (як, втім, і мікросхем) обумовлюють на схемі.

   Оптрони. Світловипромінюючі кристали широко використовують в оптронів – спеціальних приладах, застосовуваних для зв'язку окремих частин електронних пристроїв в тих випадках, коли необхідна їхня гальванічна розв'язка. На схемах оптрони зображують, як показано на рис. 128. Оптичну зв'язок випромінювача світла (світлодіоди) з фотоприймачем показують двома паралельними стрілками, перпендикулярними лініям-висновків Оптрон. Фотоприймачем

 

 

 

Рис. 127

 

 

Рис. 128

в оптроні можуть бути не тільки фотодіод (рис. 128, а), а й фоторезистор (рис. 128,6), фотодіністор (рис. 128, в) і т. д. Взаємна орієнтація символів випромінювача і фотоприймача не регламентується.

При необхідності складові частини Оптрон допускається зображувати окремо, але в цьому випадку знак оптичного зв'язку слід замінити знаками оптичного випромінювання і фотоефекту, а приналежність частин до оптрони показати в позиційному позначенні (рис. 128, г).

Література:
В.В. Фролов, Мова радіосхем, Москва, 1998