ISMERTESSE A NÉGYRÉTEGŰ DIÓDA, A KÉTBÁZISÚ DIÓDA, A DIAC FELÉPÍTÉSÉT, MŰKÖDÉSI ELVÉT ÉS HASZNÁLATI JELLEMZŐIT! MAGYARÁZZA EL A TIRISZTOR ÉS A TRIAC MŰ

Felépítés, működési elv:
1. Négyrétegű dióda: szilícium alapú eszköz, amely négy egymás után kapcsolódó PNPN félvezető rétegből áll, három váltakozó irányú PN-átmenetet alkotva.
A három PN-átmenet mindegyike egy-egy diódát alkot, amelyeket D1, D2 és D3 jelöl. A négyrétegű dióda anódja (A) erősen szennyezett P réteg, katódja (K) erősen szennyezett N réteg. A köztes rétegek szennyezettsége legalább két nagyságrenddel kisebb, ami záróirányban kis visszáramot és nyitóirányban nagy billenési feszültséget (UB) eredményez.
2. Tirisztortetróda: olyan négyrétegű tirisztor szerkezet, amelynek anódoldali és katódoldali kapuelektródáját is kivezették. Működésének jellegzetessége, hogy gyújtása illetve oltása mindkét vezérlőelektródáján keresztül kiváltható.
3. DIAC: kétirányú, félvezető kapcsolóeszköz. Két stabil üzemi állapota van, egy nagy ellenállású állapot, amelyet zárási vagy blokkolási állapotnak is neveznek és egy kis ellenállású állapot, amelyet vezetési állapotnak is neveznek. A vezetési állapotba való átmenet a rákapcsolt feszültség polaritásától függetlenül egy meghatározott UB0 feszültségnél, az áttörési feszültségnél következik be.
A DIAC alkalmazásai: a triac vezérlésére dolgozták ki. Leginkább érintkező nélküli kapcsolóelemként alkalmazzák.
4. Tirisztor: megegyezik a négyrétegű dióda felépítésével azzal a különbséggel, hogy egy további kivezetéssel, vezérlőelektródával rendelkezik. Két stabil üzemi állapotuk van: egy nagy- és egy kis ellenállású állapot, amelyek között az átkapcsolás a vezérlőelektródán keresztül valósítható meg. Az elektródák elnevezése: anód (A); katód (K); vezérlőelektróda, vagy kapu (G). A vezérlőelektróda csatlakozási pontjától függően megkülönböztetünk, P vezérelt vagy katódvezérlésű tirisztorokat, és N vezérelt vagy anódvezérlésű tirisztorokat.

Miután a tirisztor bekapcsol, megmarad ebben az állapotban függetlenül a kapuelektróda potenciáljától. Ez a tény különbözteti meg alapvetően egy tirisztor kapuelektródájának szerepét és egy tranzisztor bázisának szerepétől. A tirisztor nagy ellenállású állapotban van mindaddig, amíg az anód-katód feszültsége túl nem lépi az UB0 billenési feszültséget és anódárama el nem éri az IL reteszelési áramértéket. A vezetés megszűntetésére két lehetőség van: az anódáram csökkentése az IH tartóáram értékére; az anódfeszültség negatív polaritásának biztosítása.
Alkalmazása: váltakozó áramú körben gyújtásvezérlésre használják.
5. TRIAC: szerkezeti felépítése két antiparalell kapcsolású tirisztor egy kristályban való elhelyezésével. A Ti2 tirisztor csak akkor válik vezérelhetővé, ha a kapuelektróda kivezetése alá egy kis méretű N-típusú réteget visznek be.

Tirisztor antiparalell kapcsolása Egyesítés egyetlen kristályba Közös elektróda létrehozása
A tirisztorhoz hasonlóan, a triac karakterisztikáján is megkülönböztetünk az anódfeszültség minkét irányában: vezetési tartományt; átmeneti tartományt; blokkolási tartományt. A nyitott állapotba vezérlés négy különböző módon történhet. Ezeket gyújtási módusoknak nevezzük: az I. módusban a triac a karakterisztika I. térnegyedében működik. A II. módusban a vezérlőelektródára negatív feszültséget kapcsolnak. A III. módusban a triac a karakterisztika III. térnegyedében működik A IV. módusban a vezérlőelektródára pozitív feszültséget kapcsolnak.
Alkalmazása: kis teljesítményű izzólámpa, elektromos fűtés vagy az egyfázisú váltakozó áramú motorok szabályozása. Konkrét alkalmazás: teljes hullámú szabályzó.

CSOPORTOSÍTSA A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROKAT FELÉPÍTÉSÜK SZERINT, MAGYARÁZZA EL MŰKÖDÉSÜKET! KARAKTERISZTIKÁJUK ÉS HELYETTESÍTŐ KÉPÜK ALAPJÁN ÉRTELMEZ

Felépítés, működési elv:
1. Záróréteges térvezérlésű tranzisztor (JFET): a JFET csatornáját a félvezető térfogatában két záróirányban polarizált PN-átmenet határolja. Ezt a fajta tranzisztort N és P csatornás változatban készítik. A csatorna két végére fémezéssel kapcsolt elektródák a D drain és az S source. A vezérlőelektróda a G gate. A JFET tranzisztor szerkezetét egy nagyon vékony gyengén szennyezett réteg alkotja, amely két erősen szennyezett, a csatornával ellentétes szennyezettségű félvezető réteg között helyezkedik el.
Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk (UDS) és a gate elektróda feszültsége (UGS) nulla, a két PN-átmenet záró irányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama UGS=0 feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt, a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó ID áram csökkenését eredményezi. A záróréteg szélessége az UGS feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik. Az UGS feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie. Az UDS feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás esetén negatív.
2. Növekményes (önzáró) típusú MOSFET: a tranzisztor aktív része egy P-típusú, gyengén szennyezett Si alapkristályból áll, amelyet szubsztrátnak neveznek. Az alapkristályban kér erősen szennyezett N-típusú vezető szigetet alakítanak ki, amelyek csatlakozással ellátva a tranzisztor S source- és D drain-elektródáját alkotják. A kristály külső felületén termikus oxidációval nagyon jó szigetelő tulajdonsággal rendelkező szilícium-dioxid fedőréteget növesztenek, amelyen az S és D csatlakozások számára ablakot hagynak. A szigetelő rétegre vékony fémréteget visznek fel, ez lesz a gate vezérlőelektróda, amely ily módon elszigetelődik a kristálytól.
Ha a gate elektróda szabadon van, bármilyen polaritású feszültséget kapcsolunk a drain és a source közé, a tranzisztor zárva marad, azaz nem fog áram folyni a két kivezetés között. A gate-elektródára pozitív feszültséget kapcsolva a source-hoz képest a szubsztrátban elektromos tér keletkezik. A külső elektromos tért hatására a szubsztrátban található elektronok közvetlenül a SiO2 szigetelőréteghez vándorolnak, és az S és D elektróda között egy N-típusú vezetőcsatornát alkotnak. Az ID drain áram megindul. A csatorna vezetőképessége az UGS feszültséggel szabályozható.
A MOSFET tranzisztornak az a jellegzetessége, hogy UGS=0 feszültségnél le van zárva, ezért nevezik önzáró tranzisztornak. A növekményes elnevezés arra utal, hogy a csatorna elektrondúsulás révén keletkezik.
3. Kiürítéses (önvezető) típusú MOSFET: ha az SiO2 szigetelőréteg alatti szubsztrátban gyenge N-típusú szennyezést valósítanak meg, akkor vezetőképes összekötés lép fel az S és D között anélkül, hogy a gate-elektródára feszültséget kapcsolnánk. Az ilyen felépítésű tranzisztort önvezető MOSFET-nek nevezik.
Az önvezető MOSFET esetén ID≠0, ha UGS=0. Vezérlése mind pozitív, mind negatív gate-feszültséggel lehetséges. Két üzemmódban működhet:
- Dúsításos üzemmód (UGS>0): a pozitív gate-feszültség a csatorna elektronokkal való feldúsulásához és nagyobb vezetőképességhez vezet.
- Kiürítéses üzemmód (UGS<0): uds="Uk">Uk): a tranzisztor drain árama csak az UGS feszültség függvénye.
Jellemző adatok:
- Egy P munkapontra vonatkoztatva a JFET meredekségét (S), az átviteli jelleggörbe meredekségével definiáljuk:
- Az ID áram, UDS-től való függését a differenciális kimeneti ellenállás (rDS) határozza meg:
- A bemeneti ellenállás (rGS) nagyon nagy és közelítőleg állandó értéket képvisel
2. Növekményes MOSFET: az ID áram csak akkor jelenik meg, ha az UGS feszültség túllép egy határértéket, amely ahhoz szükséges, hogy az elektrondúsulás nagysága a csatornában megfelelő értéket érjen el és kialakuljon a vezető híd. Az UDS feszültéség növelésével az ID áram egy telítési értéket ér el. Ez a jelenség a gate és a drain közelében lévő csatorna potenciálkülönbségének csökkenésével magyarázható, amely a csatorna elektronokban való szegényedéséhez vezet.
Jellemző adatok:
- Az átviteli jelleggörbe S meredeksége egy P munkapontban a MOSFET vezérlési tulajdonságát jellemzi:
- A kimeneti jelleggörbe meredeksége egy P munkapontban az eben a pontban érvényes, rDS differenciális kimeneti ellenállást adja meg:
3. Kiürítéses MOSFET: UGS=0V feszültségen egy bizonyos értékű ID áram folyik. Ha UGS>0, akkor a csatorna vezetőképessége és az ID nő. A kimeneti jelleggörbék magasabban helyezkednek el. Ha UGS<0,>

CSOPORTOSÍTSA A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROKAT FELÉPÍTÉSÜK SZERINT, MAGYARÁZZA EL MŰKÖDÉSÜKET! KARAKTERISZTIKÁJUK ÉS HELYETTESÍTŐ KÉPÜK ALAPJÁN ÉRTELMEZ

Felépítés, működési elv:
1. Záróréteges térvezérlésű tranzisztor (JFET): a JFET csatornáját a félvezető térfogatában két záróirányban polarizált PN-átmenet határolja. Ezt a fajta tranzisztort N és P csatornás változatban készítik. A csatorna két végére fémezéssel kapcsolt elektródák a D drain és az S source. A vezérlőelektróda a G gate. A JFET tranzisztor szerkezetét egy nagyon vékony gyengén szennyezett réteg alkotja, amely két erősen szennyezett, a csatornával ellentétes szennyezettségű félvezető réteg között helyezkedik el.
Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk (UDS) és a gate elektróda feszültsége (UGS) nulla, a két PN-átmenet záró irányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama UGS=0 feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt, a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó ID áram csökkenését eredményezi. A záróréteg szélessége az UGS feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik. Az UGS feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie. Az UDS feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás esetén negatív.
2. Növekményes (önzáró) típusú MOSFET: a tranzisztor aktív része egy P-típusú, gyengén szennyezett Si alapkristályból áll, amelyet szubsztrátnak neveznek. Az alapkristályban kér erősen szennyezett N-típusú vezető szigetet alakítanak ki, amelyek csatlakozással ellátva a tranzisztor S source- és D drain-elektródáját alkotják. A kristály külső felületén termikus oxidációval nagyon jó szigetelő tulajdonsággal rendelkező szilícium-dioxid fedőréteget növesztenek, amelyen az S és D csatlakozások számára ablakot hagynak. A szigetelő rétegre vékony fémréteget visznek fel, ez lesz a gate vezérlőelektróda, amely ily módon elszigetelődik a kristálytól.
Ha a gate elektróda szabadon van, bármilyen polaritású feszültséget kapcsolunk a drain és a source közé, a tranzisztor zárva marad, azaz nem fog áram folyni a két kivezetés között. A gate-elektródára pozitív feszültséget kapcsolva a source-hoz képest a szubsztrátban elektromos tér keletkezik. A külső elektromos tért hatására a szubsztrátban található elektronok közvetlenül a SiO2 szigetelőréteghez vándorolnak, és az S és D elektróda között egy N-típusú vezetőcsatornát alkotnak. Az ID drain áram megindul. A csatorna vezetőképessége az UGS feszültséggel szabályozható.
A MOSFET tranzisztornak az a jellegzetessége, hogy UGS=0 feszültségnél le van zárva, ezért nevezik önzáró tranzisztornak. A növekményes elnevezés arra utal, hogy a csatorna elektrondúsulás révén keletkezik.
3. Kiürítéses (önvezető) típusú MOSFET: ha az SiO2 szigetelőréteg alatti szubsztrátban gyenge N-típusú szennyezést valósítanak meg, akkor vezetőképes összekötés lép fel az S és D között anélkül, hogy a gate-elektródára feszültséget kapcsolnánk. Az ilyen felépítésű tranzisztort önvezető MOSFET-nek nevezik.
Az önvezető MOSFET esetén ID≠0, ha UGS=0. Vezérlése mind pozitív, mind negatív gate-feszültséggel lehetséges. Két üzemmódban működhet:
- Dúsításos üzemmód (UGS>0): a pozitív gate-feszültség a csatorna elektronokkal való feldúsulásához és nagyobb vezetőképességhez vezet.
- Kiürítéses üzemmód (UGS<0): uds="Uk">Uk): a tranzisztor drain árama csak az UGS feszültség függvénye.
Jellemző adatok:
- Egy P munkapontra vonatkoztatva a JFET meredekségét (S), az átviteli jelleggörbe meredekségével definiáljuk:
- Az ID áram, UDS-től való függését a differenciális kimeneti ellenállás (rDS) határozza meg:
- A bemeneti ellenállás (rGS) nagyon nagy és közelítőleg állandó értéket képvisel
2. Növekményes MOSFET: az ID áram csak akkor jelenik meg, ha az UGS feszültség túllép egy határértéket, amely ahhoz szükséges, hogy az elektrondúsulás nagysága a csatornában megfelelő értéket érjen el és kialakuljon a vezető híd. Az UDS feszültéség növelésével az ID áram egy telítési értéket ér el. Ez a jelenség a gate és a drain közelében lévő csatorna potenciálkülönbségének csökkenésével magyarázható, amely a csatorna elektronokban való szegényedéséhez vezet.
Jellemző adatok:
- Az átviteli jelleggörbe S meredeksége egy P munkapontban a MOSFET vezérlési tulajdonságát jellemzi:
- A kimeneti jelleggörbe meredeksége egy P munkapontban az eben a pontban érvényes, rDS differenciális kimeneti ellenállást adja meg:
3. Kiürítéses MOSFET: UGS=0V feszültségen egy bizonyos értékű ID áram folyik. Ha UGS>0, akkor a csatorna vezetőképessége és az ID nő. A kimeneti jelleggörbék magasabban helyezkednek el. Ha UGS<0,>

ISMERTESSE A BIPOLÁRIS TRANZISZTOROK FELÉPÍTÉSÉT ÉS MŰKÖDÉSI ELVÉT! RAJZOLJA FEL KARAKTERISZTIKÁIT, MAGYARÁZZA EL A KARAKTERISZTIKA MÉRÉSSEL TÖRTÉNŐ F

Felépítés, működési elv:
A bipoláris tranzisztor háromelektródás eszköz amely három, egy kristályban kialakított N-P-N vagy P-N-P elrendezésű, szennyezett félvezető tartományból áll. Ennek megfelelően megkülönböztetünk NPN, illetve PNP tranzisztorokat. Az egyes tartományok: emitter (E) – töltéshordozókat kibocsátó elektróda; bázis (B) – vezérlő elektróda; kollektor (C) – töltéshordozókat gyűjtő elektróda.
Az emitter és kollektor megközelítőleg azonos szennyezettségű és mindkét típusú tranzisztornál erősebben szennyezett, mint a bázistartomány. A bázis alacsony szennyezettsége miatt a szabad töltéshordozók száma kicsi, ezért a bázisrétegnek kicsi a vezetőképessége. Normális működés esetén az emitter és a bázis közötti PN-átmenet vezetési irányban, a bázis és a kollektor közötti PN-átmenet pedig záró irányban kell üzemelnie. Kis jelű Si-tranzisztorok esetén az UBE=0,6÷0,8V, az UCE=5÷18V.

Az NPN és PNP tranzisztor elvi működése megegyezik. A PNP tranzisztor többségi töltéshordozói a lyukak, kisebbségi töltéshordozói az elektronok. Az NPN tranzisztorok esetén az elektronok a többségi töltéshordozók, a lyukak pedig kisebbségi töltéshordozóként viselkednek.
A bázis-emitter átmenet nyitó irányú előfeszítése lehetővé teszi az emitter tartományban található lyukak rendezett mozgását (IE). A bázistartomány kiürített rétegnek tekinthető a kollektor-bázis átmenet záróirányú előfeszítése, a bázisréteg kicsi szennyezettsége és vékonysága miatt. Ennek következtében a bázistartományba jutott lyukak elenyésző része rekombinálódik az itt található elektronokkal és létrehozza a kis értékű bázisáramot (IB). Mivel a lyukak a bázistartományban kisebbségi töltéshordozónak számítanak, diffúzióval a kollektor tartományba áramlanak és létrehozzák a kollektor elektródán keresztül az IC áramot. A tranzisztor többségi töltéshordozói áramelágazást hoznak létre, melynek összetevői az emitteráram, a bázisáram és a kollektoráram. Az emitteráram a kollektor- és a bázisáram összegeként adódik: IE= IB+ IC. A tranzisztorban létrejövő áramelágazást, egy árameloszlási tényezővel fejezik ki: egyenáram és váltakozó áram esetén. A a tranzisztor nagyjelű, vagy egyenáramú áramerősítési tényezője, α pedig a kisjelű vagy váltakozó áramú áramerősítési tényezője. Számértékük közelítően megegyezik.
A tranzisztorokon három feszültség lép fel: az UCE, az UBE és az UCB feszültség. Kirchhoff második törvényének megfelelően: UCE=UCB+UBE. A tranzisztort az UBE feszültség révén az IB bázisáram vezérli. Segítségével változtatható az emitterben áramló lyukak, illetve elektronok mennyisége, ami az emitter és a kollektoráram értékét meghatározza.
Ha UBE=0 akkor, IB=0 és IC=0. Ekkor a kollektor és az emitter szakasz ellenállása nagy. Ha a bázis-emitter feszültség túllépi a bázis-emitter határréteg zárófeszültségét, megindul a bázisáram. Az UBE feszültség és az IB növelésével az IC kollektoráram nő és a kollektor-emitter szakasz ellenállása fokozatosan csökken. Az UBE és IB adott értékén a tranzisztor teljesen kivezérelté válik és a kollektor-emitter szakasz ellenállása eléri a legkisebb értékét.
Tranzisztor karakterisztikái:
A négypólusként ábrázolt tranzisztor egyértelműen jellemezhető a ki- és bemenetén fellépő feszültségekkel és áramokkal. A négy jellemzőt összekapcsoló függvények grafikus ábrázolása révén kapjuk a tranzisztor karakterisztikáit.
Tranzisztor jelleggörbéi báziskapcsolásban:

Báziskapcsolásban fellépő feszültségek és áramok, NPN tranzisztor esetén
- Bemeneti jelleggörbék: a bemeneti karakterisztika az IE és az UBE közötti kapcsolatot ábrázolja, ha UCB biztosított. A jelleggörbe exponenciális változást mutat.
- Kimeneti jelleggörbék: az IC és az UCB közötti kapcsolatot ábrázolja, különböző emitteráramoknál. A jelleggörbe megközelítően vízszintes egy adott IE értékre, tehát a kollektoráram nagyon kis mértékben függ a kollektor-bázis feszültség nagyságától.

Tranzisztor jelleggörbéi emitter kapcsolásban:

Emitter kapcsolásban fellépő feszültségek és áramok, NPN tranzisztor esetén
- Bemeneti jelleggörbék: az UBE és az IB közötti kapcsolatot ábrázolja. Hasonló a nyitóirányú dióda jelleggörbéhez.
- Kimeneti jelleggörbék: az IC és az UCE közötti viszonyt ábrázolja. Az egyes jelleggörbék meghatározott bázisáram értékekre érvényesek, amelyet a karakterisztika felvétele során állandó értéken kell tartani.

Áramokra vonatkozó átviteli (transzfer) jelleggörbék:
Ezt a jelleggörbét áramvezérlési jelleggörbének is nevezik. A kollektoráram és a bázisáram összetartozó értékeit adják meg, állandó UCE feszültségnél.
Tranzisztor alapegyenletei, négypólus paraméterei:
Aktív működés közben folyó áramokra vonatkozó alapegyenletek: IE=IC+IB; IC=A*IE+ICB; IB=(1-A)*IE-ICB.
Négypólus paraméterek (hibrid): ; ; .

Tranzisztor frekvenciafüggése:
A belső kapacitások miatt a tranzisztor vezérelhetősége nagyfrekvenciás irányban romlik, ugyanakkora bemeneti áramváltozás kisebb kimeneti áramváltozást hoz létre, vagyis az áramerősítési tényezők nagyfrekvencián csökkennek.
A váltakozó áramú helyettesítő kapcsolásban a csatoló kondenzátorokat közepes frekvencián, váltakozó áramú szempontból rövidzárnak tekintjük. Alacsonyabb frekvenciákon ezek a kondenzátorok szintcsökkenést okoznak, mivel frekvenciafüggő feszültségosztót alkotnak az őket terhelő ellenállással. A szintcsökkenés általában nem lehet nagyobb mint 3 dB.

A. ISMERTESSE A ZENER DIÓDA MŰKÖDÉSÉT, ÉRTELMEZZE A KARAKTERISZTIKA ALAPJÁN LEGFONTOSABB JELLEMZŐIT! RAJZOLJA FEL A ZENER DIÓDÁS ELEMI STABILIZÁTOR KA

Zener-dióda működése:
A Zener-diódák a PN-átmenet azon tulajdonságát használják ki, hogy közelítőleg állandó értékű a záróirányú feszültség a kivezetései között, ha letörési tartományban működik. Nyitóirányú működésük megegyezik a normális Si-diódákéval. Záróirányban a PN-átmenet szennyezésétől függő UZK Zener-feszültségig nagy ellenállást, a Zener-feszültség elérése után kis ellenállást képviselnek. A Zener-dióda félvezető rétegeinek szennyezése erősebb, mint más diódák esetében, mivel a letörési feszültségszintet csökkenteni kell és megfelelően kis értékű differenciális ellenállás csak így érhető el. A letörési tartományban tapasztalható kis ellenállású állapot a Zener-hatás és lavinahatás (lásd: 4a-tétel) együttes következménye.
Zener-dióda jelleggörbéje, tulajdonságai:
I. Nyitótartomány: nyitó irányú polarizálás esetén a Zener-dióda karakterisztikája megegyezik egy közönséges Si-dióda karakterisztikájával (UD=0,7V).
II. Zárótartomány: nagyon kis értékű zárási áram folyik, amely a diódának nagyon nagy záróirányú ellenállást biztosít.
III. Könyöktartomány: ebben a tartományban kezdődnek meg a letörési jelenségek. Erősen szennyezett szilíciumdiódák letörési feszültsége 6V-nál kisebb, és a letörési mechanizmus alapja a Zener-letörés. Ha gyengébben szennyezett az átmenet, akkor a lavinaletörés lesz a fellépő jelenség.
IV. Letörési tartomány: kis feszültségváltozás nagy áramváltozást eredményez. Ezek a változások határozzák meg a Zener-dióda, nagyon kis értékű rZ differenciális ellenállását. A differenciális ellenállás értéke a letörési tartományban meghatározza a Zener-dióda feszültségstabilizálási képességét. Minél kisebb a differenciális ellenállás, annál jobb a feszültségstabilizálási képesség.

Jelleggörbét jellemző mennyiségek: kis értékű záróirányú áramok esetén a feszültség erőteljesen változik az áram változásával, tehát a differenciális ellenállás nagy értékű, ezért a Zener-dióda működési tartományának alsó határát egy, IZmin minimális Zener-áram határozza meg. A fellépő áram értéke nem lépheti túl az IZmax maximális Zener-áram szintet a dióda maradandó károsodása nélkül, ezért célszerű áramhatárolást alkalmazni, melyet legegyszerűbb egy ellenállással megvalósítani. Az UZK jellemző Zener-feszültségen általában azt a feszültséget értjük, amely esetén egy meghatározott IZK záróirányú áram folyik. A minimális (IZmin) és maximális (IZmax) Zener-áram között elhelyezkedő jelleggörbe szakaszt működési tartománynak nevezzük.
Zener-diódás elemi stabilizátor:
A letörési tartományban működő Zener-dióda kis differenciális belső ellenállásán (rZ), nagy áramváltozás mellett is csak kis feszültségváltozás jön létre. Az R előtét ellenállást (a bemeneti feszültségingadozásokat veszi fel) és a dióda típusát a következő szempontok szerint kell megválasztani:
1. Ikimin és Ubemax esetén, a diódán átfolyó áram a megengedhető maximum alatt legyen
2. Az Ikimax és az Ubemin együttes értéke mellett a dióda árama nullánál nagyobb legyen, mert így a dióda munkapontja a lineáris Zener-tartományban marad.
A Zener-dióda munkapontja a bemeneti feszültségváltozástól függetleníthető, ha az R helyére áramgenerátort kapcsolunk. Ha a beállítás olyan, hogy Iki <<>

Kapacitásdióda:
A félvezető dióda tértöltési tartománya a diódával párhuzamosan kapcsolt kapacitásként viselkedik. Az átmenet két oldalán található különböző típusú töltéshordozók páronként elemi kondenzátorokat képeznek. Ezeknek az elemi kondenzátoroknak a párhuzamos kapcsolásából alakul ki az átmenet eredő kapacitása, melyet Cs záróréteg-kapacitásnak nevezünk. A záróréteg-kapacitás a legtöbbször károsan befolyásolja a dióda működését, mivel magas frekvencián kicsi impedanciája rövidrezárja a PN-átmenetet, megszüntetve ennek egyenirányító tulajdonságát.
A kapacitás diódák különleges felépítésű Si-diódák, amelyek feszültséggel szabályozható kapacitásként működnek. Éles PN-átmenet esetén a záróréteg-kapacitás a zárófeszültség négyzetének reciprokával egyenlő.
A kapacitásdióda rezgőkörök feszültségvezérelt hangolására és frekvenciademodulációt megvalósító áramkörökben szokták alkalmazni (TV vevőkészülék hangoló egysége).

Nagyfrekvenciás dióda (tűsdióda):
A félvezető alapanyagból (Ge, Si) kis lemezt készítenek, amelynek felületére egy rugós alakra hajlított hegyes huzalt (tűt) helyeznek és áramimpulzus segítségével összehegesztik a kristállyal. A huzal ötvözőanyagként megfelelő akceptoratomokat tartalmaz (Wolfram), amelyek az áramimpulzus hatására bekövetkező erős felhevülés során behatolnak az N-típusú félvezetőkristályba, és nagyon kis átmérőjű és mélységű P-típusú tartományt alakítanak ki. A tű hegye körül így alakul ki a mikro-átmenet.
A tűs diódák nagy előnye, hogy az átmenet kicsiny felülete miatt igen kicsi a rétegkapacitása. Ezért alkalmas nagyfrekvenciás működésre is. A semleges rétegek soros ellenállása meglehetősen nagy, ezért karakterisztikája elég erősen eltér az ideálistól.
A tűsdiódák egyik különleges típusa az aranytűs dióda, amely egyesíti a tűs és a rétegdióda előnyeit. Az aranytűs dióda 30÷50 MHz frekvenciahatárig alkalmazható. Főleg a híradástechnikában alkalmazzák magasfrekvenciás detektorokban, frekvenciaváltó áramkörökben és kapcsoló áramkörök alkotóelemeként.
Schottky-diódák:
A Schottky-diódák egy fém-félvezető közötti átmenet tulajdonságait használják ki. Az N-szennyezettségű félvezető rétegre vékony aranybevonatot visznek fel a fém vákuumban történő párologtatásával. A fém-félvezető felületen keresztül diffúziós folyamatok indulnak el, amelynek során az N-rétegből elektronok vándorolnak át a fémrétegbe. A diffúzió következtében az érintkezési felület két oldalán tértöltési-zóna és ebben egy potenciálgát alakul ki.
A záróirányú áram értéke igen csekély. A Schottky-diódák nagyon magas frekvenciákig működnek kielégítően (GHz). Nyitóirányú feszültségesésük csupán 0,3÷0,4 V. A gyakorlatban a gyorsműködésű digitális integrált áramkörök részegységeként alkalmazzák.
Alagútdiódák:
Az alagútdióda egy nagymértékben szennyezett P++N++ -átmenetből áll. A félvezető rétegek erős szennyezése következtében, már kis záróirányú feszültségek esetén is kis ellenállású állapotba kerül. Nyitóirányú polarizálás esetén jelleggörbéjén egy negatív jelleggörbe-tartomány is kialakul (PV-szakasz). A jelleggörbe P és V pontja között a dióda differenciális ellenállása negatív előjelet vesz fel. Ezt a jelenséget nagyon előnyösen használják ki rezgőkörök csillapításának megszüntetésére. A megfelelő hatásfok elérése érdekében főleg magasfrekvencián (1÷100 GHz) alkalmazzák detektálásra, rezgéskeltésre és erősítésre.