Karakteristike i parametri ispravljačkih i univerzalnih dioda

Ispravljačke diode se koriste za ispravljanje naizmjenične struje niske frekvencije. Ispravljačka svojstva ovih dioda zasnivaju se na principu jednostrane provodljivosti p-n spojeva elektron-rupa.

Univerzalne diode se koriste u različitoj elektronskoj opremi kao visoko i niskofrekventni AC ispravljači, množitelji i frekventni pretvarači, detektori velikih i malih signala itd. Opseg radnih struja i napona ispravljačkih i univerzalnih dioda je veoma širok, pa su proizveden i sa tačkastim i ravnim pn-spojom u poluvodičkoj strukturi sa površinama od desetih delova kvadratnog milimetra do nekoliko kvadratnih centimetara. Obično se u univerzalnim diodama koriste spojevi s malim površinama i kapacitetima, ali s relativno visokim vrijednostima prednjih struja i reverznih napona. Ove zahtjeve ispunjavaju točkaste, mikrolegirane planarne i mesplanarne diode. Karakteristike i parametri univerzalnih dioda su isti kao i ispravljačkih dioda.

Volt-amper karakteristike(CVC) ispravljačkih dioda izražava ovisnost struje koja prolazi kroz diodu od vrijednosti i polariteta istosmjernog napona koji se na nju primjenjuje.Prednja grana karakteristike pokazuje ovisnost struje kroz diodu sa prednjim polaritetom primijenjeni napon. Jačina struje naprijed eksponencijalno ovisi o naponu naprijed primijenjenom na diodu i može doseći velike vrijednosti s malim (oko 0,3 - 1 V) padom napona na diodi.

Obrnuta grana karakteristike odgovara neprovodnom smjeru struje kroz diodu s obrnutim polaritetom napona primijenjenog na diodu. Reverzna struja (odsjek. OD) neznatno ovisi o primijenjenom obrnutom naponu. S relativno velikim obrnutim naponom (točka B na karakteristici), dolazi do električnog sloma pn spoja, pri čemu se reverzna struja brzo povećava, što može dovesti do termičkog sloma i oštećenja diode. S povećanjem temperature, toplinska struja i struja generiranja nosilaca naboja u spoju će se povećati, što će dovesti do povećanja prednjih i reverznih struja i pristranosti karakteristika diode.

Svojstva i zamjenjivost dioda ocjenjuju se njihovim parametrima. Glavni parametri uključuju struje i napone povezane sa I - V karakteristikom Diode se koriste u AC i DC krugovima. Stoga, za procjenu svojstava dioda, uz parametre, koriste diferencijalne parametre koji karakteriziraju njihov rad na izmjeničnu struju.

Ispravljena (napredna) struja Ipr je struja (prosječna vrijednost tokom perioda) koja prolazi kroz diodu, pri čemu je osiguran njen pouzdan i dugotrajan rad. Jačina ove struje je ograničena zagrijavanjem ili maksimalnom snagom Pmax. Prekomjerna struja naprijed dovodi do termičkog kvara i oštećenja diode.

• Prednji pad napona UPr.Sr - prosječna vrijednost tokom perioda na diodi kada dozvoljena struja prođe kroz nju.
• Dozvoljeni obrnuti napon U0br je prosječna vrijednost za period tokom kojeg je osiguran pouzdan i dugotrajan rad diode. Prekomjerni obrnuti napon dovodi do kvara i kvara diode. Kako temperatura raste, vrijednosti obrnutog napona i struje naprijed opadaju.
• Reverzna struja Iobr - prosječna vrijednost tokom perioda obrnute struje pri dozvoljenom Urev. Što je reverzna struja niža, to bolje

Ispravljačka svojstva diode. Povećanje temperature za svakih 10 ° C dovodi do povećanja reverzne struje u germanijevim "silicijumskim diodama, za 1,5 - 2 puta ili više."

Maksimalna konstanta, ili prosječna snaga Pmax tokom perioda, raspršena diodom, pri čemu dioda može raditi dugo vremena bez promjene svojih parametara. Ova snaga je zbir proizvoda struja i napona tokom naprijed i nazad prijelaza spoja, odnosno za pozitivne i negativne poluperiode naizmjenične struje. Za uređaje velike snage koji rade sa dobrim odvođenjem toplote, Pmax = (Tp.max - Tc) / Rpk. Za uređaje male snage koji rade bez hladnjaka,

Pmax = (Tp.max - T s) / Rd s.

Maksimalna temperatura spoja Hpmax zavisi od materijala (pojasni razmak) poluprovodnika i stepena njegovog dopiranja, odnosno od otpornosti područja pn spoja - baze. Opseg HP max za germanijum je u opsegu 80 - 110 ° C, a za silicijum 150 - 220 ° C.

Toplinska otpornost Rp.k između spoja i tijela određen je temperaturnom razlikom između spoja Tp tijela Tc i prosječne snage Pa oslobođene u spoju i iznosi 1 - 3 °C/W: Ra.K = (Ta - TK ) / Pa. Toplotni otpor Rn c između spoja i okoline ovisi o temperaturnoj razlici između spoja Tp i okoline Tc. Od skoro RPK

Ograničavajući način korištenja dioda karakteriziraju maksimalni dozvoljeni obrnuti napon Urev max, maksimalna struja ispravljanja Ipr max i maksimalna prijelazna temperatura TPmax S povećanjem frekvencije naizmjeničnog napona koji se dovodi na diodu, njena ispravljačka svojstva se pogoršavaju. Stoga se za određivanje svojstava ispravljačkih dioda obično propisuje radni frekvencijski opseg Df ili maksimalna frekvencija ispravljanja fmax. Na frekvencijama većim od fmax, manjinski nosioci naboja akumulirani tokom direktnog poluperioda u bazi nemaju vremena da se kompenzirati, dakle, obrnutim poluperiodom ispravljenog napona, prijelaz neko vrijeme ostaje prednapredan (to jest, gubi svoja ispravljačka svojstva). Ovo svojstvo se ispoljava utoliko značajnije što je veći impuls struje naprijed ili što je veća frekvencija dovedenog naizmjeničnog napona.Osim toga, na visokim frekvencijama počinje da se manifestuje ranžirni efekat barijere i difuzionih kapaciteta pn spoja. što smanjuje njegova svojstva ispravljanja.

Pri proračunu načina rada ispravljača koristi se statički istosmjerni otpor i diferencijalni otpor dioda na izmjeničnu struju.

• Diferencijal AC otpor rdif = dU / dI ili rdif = DU / DI određuje promjenu struje kroz diodu kada se napon promijeni blizu odabrane radne točke na karakteristici diode. Kod direktnog priključka napona rdif Pr = 0,026 / / IPr i struje IPr> 10 mA, to je nekoliko oma.Pri povezivanju obrnutog napona rDif je veliko (od desetina kilo-oma do nekoliko mega-oma).
• Statički otpor diode na istosmjernu struju gpr = Upr / Ipr, rrev d = Urev / Irev U području prednjih struja rdr d> rdif pr, au području reverznih struja r0br d

Kapaciteti dioda imaju značajan uticaj na njihov rad na visokim frekvencijama i u impulsnim modovima. U pasoškim podacima dioda obično se navodi ukupni kapacitet diode Sd, koji pored kapacitivnosti barijere i difuzije uključuje i kapacitivnost kućišta uređaja. Ovaj kapacitet se mjeri između vanjskih donjih provodnika diode na dati napon obrnutog prednapona i frekvenciju struje

Poluprovodnička dioda - to je poluprovodnički uređaj sa jednim pn spojem i dvije elektrode. Princip rada poluvodičke diode temelji se na fenomenu pn spoja, stoga, za daljnje proučavanje bilo kojeg poluvodičkog uređaja, morate znati kako radi.

Ispravljačka dioda (također se zove ventil) je vrsta poluvodičke diode koja pretvara naizmjeničnu struju u jednosmjernu.

Dioda ima dva izvoda (elektrode), anodu i katodu. Anoda je spojena na p sloj, katoda na n sloj. Kada se plus stavi na anodu, a minus na anodu (direktno uključivanje diode), dioda propušta struju. Ako se na anodu primjenjuje minus, a plus (obrnuto uključivanje diode) struje kroz diodu do katode, to se neće vidjeti iz strujno-naponske karakteristike diode. Stoga, kada se na ulaz ispravljačke diode dovodi izmjenični napon, kroz njega prolazi samo jedan poluval.

Strujna naponska karakteristika (VAC) diode.

Strujna naponska karakteristika diode prikazana je na Sl. I. 2. U prvom kvadrantu prikazana je prednja grana karakteristike, koja opisuje stanje visoke vodljivosti diode s primijenjenim naponom naprijed, koji je lineariziran djelično linearnom funkcijom

u = U 0 + R D i

gdje je: u napon na ventilu kada struja i prođe; U 0 - granični napon; R d - dinamički otpor.

Treći kvadrant sadrži obrnutu granu strujno-naponske karakteristike, koja opisuje stanje niske provodljivosti kada se obrnuti napon položi na diodu. U stanju niske provodljivosti, struja ne teče kroz poluvodičku strukturu. Međutim, to vrijedi samo do određene vrijednosti obrnutog napona. Sa obrnutim naponom, kada jačina električnog polja u pn spoju dostigne oko 10 s V / cm, ovo polje može prenijeti pokretnim nosiocima naboja - elektronima i rupama, koji se stalno pojavljuju u cijelom volumenu poluvodičke strukture kao rezultat toplinske generacija - kinetička energija dovoljna za jonizaciju neutralnih atoma silicijuma. Rezultirajuće rupe i elektroni provodljivosti, zauzvrat, ubrzavaju se električnim poljem p-n spoja i također ioniziraju neutralne atome silicija. U ovom slučaju dolazi do lavinskog povećanja reverzne struje, .t. e. slomovi lavina.

Napon pri kojem dolazi do naglog povećanja reverzne struje, naziva se probojni napon U 3.

TEMA 3. POLUVODIČKE DIODE

Poluvodička dioda je poluvodički uređaj za elektrokonvertiranje s jednim električnim spojem i dva terminala koji koristi svojstva pn spoja.

Poluprovodničke diode se klasifikuju:

1) po nameni: ispravljačke, visokofrekventne i ultravisoke (visokofrekventne i mikrotalasne diode), impulsne, poluprovodničke zener diode (referentne diode), tunelske, reversne, varikape i dr.;

2) po konstrukcijskim i tehnološkim karakteristikama: ravan i tačkast;

3) prema vrsti izvornog materijala: germanijum, silicijum, arsenid - galijum itd.

Slika 3.1 - Uređaj točkastih dioda

Tačkasta dioda koristi ploču od germanija ili silicijuma sa n-tipom električne provodljivosti (slika 3.1), debljine 0,1 ... 0,6 mm i površine 0,5 ... 1,5 mm2; naoštrena žica (igla) sa nanesenom nečistoćom je u kontaktu sa pločom. U ovom slučaju, nečistoće difundiraju iz vrha u glavni poluvodič, što stvara područje s različitim tipom električne provodljivosti. Tako se u blizini igle formira minijaturni pn spoj hemisferičnog oblika.

Za proizvodnju germanijumskih točkastih dioda, volframova žica obložena indijem zavarena je na germanijsku ploču. Indijum je akceptor za germanijum. Dobijena oblast germanijuma p-tipa je emiterska.

Za proizvodnju silikonskih točkastih dioda koriste se silicijum n-tipa i žica presvučena aluminijem, koja služi kao akceptor za silicij.

Kod planarnih dioda pn spoj formiraju dva poluvodiča s različitim vrstama električne provodljivosti, a područje prijelaza za različite tipove dioda kreće se od stotih dijelova kvadratnog milimetra do nekoliko desetina kvadratnih centimetara (energetske diode).

Ravne diode se izrađuju metodom fuzije (fuzije) ili difuzije (slika 3.2).

Slika 3.2 - Raspored ravnih dioda napravljenih od legure (a) i difuzionom metodom (b)

Kap indija se stapa u ploču germanijuma n-tipa na temperaturi od oko 500 °C (slika 3.2, a), koja, stapajući se sa germanijumom, formira sloj germanijuma p-tipa. Područje p-tipa ima veću koncentraciju nečistoća od glavne ploče, pa je stoga emiter. Olovne žice, obično od nikla, zalemljene su na glavnu ploču od germanija i indija. Ako se kao polazni materijal uzme germanij p-tipa, tada se u njega utapa antimon i tada se dobije emitersko područje n-tipa.

Metoda difuzije za proizvodnju pn spoja zasniva se na činjenici da atomi nečistoće difundiraju u glavni poluvodič (slika 3.2, b). Za stvaranje p-sloja koristi se difuzija akceptorskog elementa (bor ili aluminijum za silicijum, indij za germanijum) kroz površinu polaznog materijala.

3.1 Ispravljačke diode

Poluvodička ispravljačka dioda je poluvodička dioda dizajnirana za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu.

Ispravljačke diode su izrađene na bazi pn spoja i imaju dvije regije, od kojih je jedna manjeg otpora (sadrži veliku koncentraciju nečistoća), a naziva se emiter. Drugo područje, baza, je veće otpornosti (sadrži nižu koncentraciju nečistoća).

Rad ispravljačkih dioda temelji se na svojstvu jednostrane vodljivosti pn-spoja, koja se sastoji u tome da potonji dobro provodi struju (ima mali otpor) prilikom direktnog povezivanja i praktički ne provodi struju (ima veoma visok otpor) tokom obrnutog povezivanja.

Kao što znate, prednju struju diode stvaraju glavni nosioci naboja, a obrnutu ne stvaraju glavni nosioci naboja. Koncentracija većinskih nosilaca naboja je nekoliko redova veličine veća od koncentracije manjinskih nosioca, što određuje svojstva ventila diode.

Glavni parametri ispravljačkih poluvodičkih dioda su:

· Prednja struja diode Ipr, koja je normalizovana pri određenom prednjem naponu (obično Upr = 1 ... 2V);

· Maksimalna dozvoljena prednja struja Ipr max diode;

· Maksimalni dozvoljeni reverzni napon diode Urev max, pri kojem dioda još može normalno raditi dugo vremena;

· Konstantna reverzna struja Irev, koja teče kroz diodu pri obrnutom naponu jednakom Urev max;

Prosječna ispravljena struja Ivp.av, koja može proći kroz diodu dugo vremena na dozvoljenoj temperaturi njenog zagrijavanja;

· Maksimalna dozvoljena snaga Pmax koju rasipa dioda, pri kojoj je osigurana data pouzdanost diode.

Prema maksimalno dozvoljenoj vrijednosti prosječne ispravljene struje, diode se dijele na male snage (Ivp.av £ 0,3A), srednje snage (0,3A 10A).

Da bi se održala efikasnost germanijumske diode, njena temperatura ne bi trebala prelaziti + 85 ° C. Silicijumske diode mogu raditi na temperaturama do +150°C.

Slika 3.3 - Promjena volt - amperskih karakteristika poluvodičke diode od temperature: a - za germanijsku diodu; b - za silicijumsku diodu

Pad napona pri prolasku struje naprijed za germanijske diode je DUpr = 0,3 ... 0,6V, za silikonske diode - DUpr = 0,8 ... 1,2V. Veliki padovi napona pri prolasku direktne struje kroz silicijumske diode u poređenju sa direktnim padom napona na germanijumskim diodama povezani su sa većom visinom potencijalne barijere pn spojeva formiranih u silicijumu.

S povećanjem temperature, pad napona naprijed opada, što je povezano sa smanjenjem visine potencijalne barijere.

Kada se na poluvodičku diodu primijeni obrnuti napon, u njoj nastaje blaga reverzna struja, zbog kretanja ne-glavnih nosača naboja kroz pn spoj.

Sa povećanjem temperature pn-prijelaza, povećava se broj manjinskih nosilaca naboja zbog prijelaza nekih elektrona iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti i formiranja parova nosilaca naboja elektron-rupa. Stoga se obrnuta struja diode povećava.

Kada se na diodu primijeni reverzni napon od nekoliko stotina volti, vanjsko električno polje u sloju za blokiranje postaje toliko jako da može povući elektrone iz valentnog pojasa u provodni pojas (Zenerov efekat). U ovom slučaju, reverzna struja naglo raste, što uzrokuje zagrijavanje diode, daljnje povećanje struje i, konačno, toplinski slom (uništenje) pn spoja. Većina dioda može pouzdano raditi na obrnutim naponima koji ne prelaze (0,7 ... 0,8) Uref.

Dozvoljeni reverzni napon germanijumskih dioda dostiže - 100 ... 400V, a silicijumskih dioda - 1000 ... 1500V.

U velikom broju moćnih pretvaračkih instalacija, zahtjevi za prosječnom vrijednošću struje naprijed, obrnutog napona premašuju nominalnu vrijednost parametara postojećih dioda. U ovim slučajevima problem se rješava paralelnim ili serijskim povezivanjem dioda.

Paralelno spajanje dioda koristi se kada je potrebno postići struju naprijed veću od granične struje jedne diode. Ali ako se diode istog tipa jednostavno spoje paralelno, tada će zbog neusklađenosti direktnih I - V karakterističnih grana biti različito opterećene, a u nekim će istosmjerna struja biti veća od granične.

Slika 3.4 - Paralelno povezivanje ispravljačkih dioda

Za izjednačavanje struja koriste se diode s malom razlikom u direktnim granama I - V karakteristike (odabiru se) ili se, u seriji s diodama, uključuju izjednačujući otpornici s otporom u jedinicama Ohma. Ponekad uključuju dodatne otpornike (slika 3.4, c) sa otporom nekoliko puta većim od otpora dioda prema naprijed, tako da je struja u svakoj diodi određena uglavnom otporom Rd, tj. Rd >> rpr vd. Vrijednost Rd je stotine oma.

Serijsko povezivanje dioda se koristi za povećanje ukupnog dozvoljenog reverznog napona. Kada je izložena obrnutom naponu, ista reverzna struja Iobr teče kroz diode povezane u seriju. međutim, zbog razlike u reverznim granama I - V karakteristike, ukupni napon će biti neravnomjerno raspoređen na diode. Viši napon će biti primijenjen na diodu u kojoj je obrnuta grana I - V karakteristike veća. Može se pokazati da je više od granice, što će dovesti do kvara dioda.

Slika 3.5 - Serijsko povezivanje ispravljačkih dioda

Da bi se obrnuti napon ravnomjerno rasporedio između dioda, bez obzira na njihove reverzne otpore, koristi se ranžiranje dioda s otpornicima. Otpori Rsh otpornika moraju biti isti i mnogo manji od najmanjeg reverznog otpora dioda Rsh 3.2 Zener diode

Poluvodička zener dioda je poluvodička dioda čiji napon u području električnog proboja slabo ovisi o struji i koja se koristi za stabilizaciju napona.

U poluvodičkim zener diodama koristi se svojstvo blage promjene obrnutog napona na pn spoju tokom električnog (lavinskog ili tunelskog) proboja. To je zbog činjenice da mali porast napona na pn spoju u načinu električnog proboja uzrokuje intenzivnije stvaranje nosača naboja i značajno povećanje obrnute struje.

Niskonaponske zener diode su izrađene na bazi teško legiranog (niskog otpora) materijala. U ovom slučaju se formira uski ravninski spoj u kojem dolazi do tunelskog električnog kvara pri relativno niskim obrnutim naponima (manjim od 6 V). Visokonaponske zener diode se izrađuju na bazi lagano dopiranog (visokootpornog) materijala. Stoga je njihov princip rada povezan s lavinskim električnim kvarom.

Osnovni parametri zener dioda:

· Napon stabilizacije Ust (Ust = 1 ... 1000V);

· Minimalne Ist min i maksimalne Ist max stabilizacijske struje (Ist min "1.0 ... 10mA, Ist max" 0.05 ... 2.0A);

· Maksimalna dozvoljena disipacija snage Rmax;

· Diferencijalni otpor u sekciji stabilizacije rd = DUst / DIst, (rd "0,5 ... 200 Ohm);

Temperaturni koeficijent napona u stabilizacijskom dijelu:

TKU zener diode pokazuje za koliko posto će se stabilizirajući napon promijeniti kada se temperatura poluvodiča promijeni za 1 °C

(TKU = −0,5 ... + 0,2% / ° C).

Slika 3.6 - Strujno-naponska karakteristika Zener diode i njena konvencionalna grafička oznaka

Zener diode se koriste za stabilizaciju napona izvora napajanja, kao i za fiksiranje nivoa napona u različitim krugovima.

Stabilizacija niskonaponskog napona u rasponu od 0,3 ... 1V može se postići korištenjem direktne grane I - V karakteristike silikonskih dioda. Dioda u kojoj se prednja grana I - V karakteristike koristi za stabilizaciju napona naziva se stabilizator. Postoje i dvostrane (simetrične) zener diode koje imaju simetričnu I - V karakteristiku u odnosu na ishodište.

Zener diode se mogu spojiti u seriju, dok je rezultirajući stabilizirajući napon jednak zbiru napona zener diode:

Ust = Ust1 + Ust2 + ...

Paralelno povezivanje zener dioda je neprihvatljivo, jer zbog raspršenosti karakteristika i parametara svih paralelno povezanih zener dioda, struja će se javiti samo u jednoj, koja ima najmanji stabilizirajući napon Ust, što će uzrokovati pregrijavanje zener diode.

3.3 Tunelske i invertirane diode

Tunelska dioda je poluvodička dioda zasnovana na degeneriranom poluvodiču, kod koje tunelski efekat dovodi do pojave negativnog diferencijalnog otpora na strujno-naponskoj karakteristici pri naprijed naponu.

Tunelska dioda je napravljena od germanijuma ili galijum arsenida sa veoma visokom koncentracijom nečistoća, tj. sa veoma niskom otpornošću. Takvi poluvodiči niske otpornosti nazivaju se degenerisanim. Ovo omogućava da se dobije veoma uski pn spoj. U takvim prelazima nastaju uslovi za relativno slobodan tunelski prolaz elektrona kroz potencijalnu barijeru (tunelski efekat). Efekt tuneliranja dovodi do pojave na prednjoj grani I - V karakteristike diode dijela s negativnim diferencijalnim otporom. Efekt tuneliranja sastoji se u činjenici da je na dovoljno maloj visini potencijalne barijere moguće da elektroni prodiru kroz barijeru bez promjene svoje energije.

Osnovni parametri tunelskih dioda:

· Vršna struja Ip - jednosmerna struja u tački maksimalne I - V karakteristike;

Protočna struja Iv - jednosmerna struja u tački minimalne I - V karakteristike;

· Odnos struje tunelske diode Ip / Iv;

· Vršni napon Up - naprijed napon koji odgovara vršnoj struji;

Napon u koritu Uv - prednji napon koji odgovara donjoj struji;

· Napon rastvora Urr.

Tunelske diode se koriste za generiranje i pojačavanje elektromagnetnih valova, kao i za brzo prebacivanje i impulsna kola.

Slika 3.7 - Strujna naponska karakteristika tunelske diode

Invertirana dioda je dioda bazirana na poluvodiču s kritičnom koncentracijom nečistoća, u kojoj je vodljivost pri obrnutom naponu zbog efekta tuneliranja mnogo veća nego kod pravog napona.

Princip rada invertirane diode temelji se na korištenju efekta tuneliranja. Ali u reverznim diodama koncentracija nečistoća je manja nego u konvencionalnim tunelskim. Stoga je razlika kontaktnog potencijala za obrnute diode manja, a debljina pn-spoja je veća. To dovodi do činjenice da se ne stvara direktna tunelska struja pod djelovanjem napona naprijed. Prednja struja u reverznim diodama nastaje ubrizgavanjem nevećinskih nosilaca naboja kroz pn spoj, tj. jednosmjerna struja je difuzna. Sa obrnutim naponom, kroz spoj teče značajna tunelska struja koja nastaje kretanjem elektrona kroz potencijalnu barijeru iz p-područja u n-područje. Radni dio I - V karakteristike obrnute diode je reverzna grana.

Dakle, invertirane diode imaju ispravljački učinak, ali njihov propusni (provodni) smjer odgovara obrnutoj vezi, a blokirajući (neprovodni) smjer odgovara direktnoj vezi.

Slika 3.8 - Strujno-naponska karakteristika obrnute diode

Invertne diode se koriste u impulsnim uređajima, kao i pretvarači signala (mikseri i detektori) u radiotehničkim uređajima.

3.4 Varikaps

Varikap je poluvodička dioda koja koristi kapacitivnost u odnosu na obrnuti napon i namijenjena je da se koristi kao električno kontrolirani kapacitivni element.

Silicij je poluvodički materijal za proizvodnju varikapa.

Glavni parametri varikapa:

· Nazivni kapacitet Sv - kapacitivnost pri datom obrnutom naponu (Sv = 10 ... 500 pF);

· Koeficijent preklapanja kapaciteta; (Ks = 5 ... 20) - omjer kapacitivnosti varikapa na dvije date vrijednosti obrnutih napona.

Varikapi se široko koriste u različitim krugovima za automatsku kontrolu frekvencije, u parametarskim pojačalima.

Slika 3.9 - Kapacitivnost-naponska karakteristika varikapa

3.5 Proračun električnih kola sa poluvodičkim diodama.

U praktičnim krugovima, neka vrsta opterećenja je uključena u diodni krug, na primjer, otpornik (slika 3.10, a). Struja naprijed teče kada je anoda u pozitivnom potencijalu u odnosu na katodu.

Način rada diode s opterećenjem naziva se radni način. Ako dioda ima linearni otpor, tada proračun struje u takvom kolu ne bi predstavljao nikakve poteškoće, jer je ukupni otpor kruga jednak zbroju otpora diode na istosmjernu struju Ro i otpora otpornika opterećenja Rn. Ali dioda ima nelinearni otpor, a vrijednost Ro se mijenja s promjenom struje. Stoga se proračun struje vrši grafički. Zadatak je sljedeći: poznate su vrijednosti E, Rn i karakteristika diode, potrebno je odrediti struju u kolu I i napon na diodi Ud.

Slika 3.10

Karakteristiku diode treba posmatrati kao graf neke jednadžbe koja povezuje vrijednosti I i U. A za otpor Rn, slična jednadžba je Ohmov zakon:

(3.1)

Dakle, postoje dvije jednačine sa dvije nepoznate I i U, a jedna od jednadžbi je data grafički. Za rješavanje ovakvog sistema jednačina potrebno je nacrtati grafik druge jednačine i pronaći koordinate presečne tačke dva grafika.

Jednačina za otpor Rn je jednačina prvog stepena u odnosu na I i U. Njen grafik je prava linija koja se naziva linija opterećenja. Izgrađen je pomoću dvije točke na koordinatnim osama. Za I = 0 iz jednačine (3.1) dobijamo: E - U = 0 ili U = E, što odgovara tački A na Sl. 3.10, b. A ako je U = 0, onda je I = E / Rn. ovu struju odlažemo na osi ordinata (tačka B). povucite pravu liniju kroz tačke A i B, koja je linija opterećenja. Koordinate tačke D daju rješenje problema.

Treba napomenuti da se grafički proračun načina rada diode može izostaviti ako Rn >> Ro. U ovom slučaju, dopušteno je zanemariti otpor diode i približno odrediti struju: I »E / Rn.

Razmatrana metoda za proračun istosmjernog napona može se primijeniti za amplitudne ili trenutne vrijednosti, ako izvor daje izmjenični napon.

Budući da poluvodičke diode dobro provode struju u smjeru naprijed, a slabo u obrnutom smjeru, većina poluvodičkih dioda se koristi za ispravljanje naizmjenične struje.

Najjednostavniji krug za ispravljanje naizmjenične struje prikazan je na sl. 3.11. U njemu su serijski spojeni izvor naizmjeničnog EMF - e, dioda VD i otpornik opterećenja Rn. Ovo kolo se naziva poluvalnim.

Najjednostavniji ispravljač radi na sljedeći način. Tokom jednog poluciklusa, napon za diodu je direktan i struja prolazi, stvarajući pad napona UR na otporniku Rn. Tokom sljedećeg poluperioda, napon je obrnut, struje praktično nema i UR = 0. Dakle, pulsirajuća struja prolazi kroz diodu, otpornik opterećenja u obliku impulsa koji traju pola perioda. Ova struja se naziva ispravljena struja. On stvara ispravljeni napon na otporniku Rn. Grafikoni na sl. 3.11, b ilustruju procese u ispravljaču.

Slika 3.11

Amplituda pozitivnih poluvalova preko diode je vrlo mala. To je zbog činjenice da kada prođe jednosmjerna struja, većina napona izvora pada na otpornik opterećenja Rn, čiji otpor znatno premašuje otpor diode. U ovom slučaju

Za konvencionalne poluvodičke diode, prednji napon nije veći od 1 ... 2V. Na primjer, neka izvor ima efektivni napon E = 200V i ... Ako je Upr max = 2V, tada je URmax = 278V.

S negativnim poluvalom primijenjenog napona, struje praktički nema, a pad napona na otporniku Rn jednak je nuli. Sav napon izvora se primjenjuje na diodu i predstavlja njen obrnuti napon. Dakle, maksimalna vrijednost reverznog napona jednaka je amplitudi EMF izvora.

Najjednostavnija shema za korištenje zener diode prikazana je na Sl. 3.12, a. Opterećenje (potrošač) je povezano paralelno sa zener diodom. Stoga, u režimu stabilizacije, kada je napon na zener diodi gotovo konstantan, isti napon će biti na opterećenju. Obično se Rlim izračunava za srednju tačku T karakteristike Zener diode.

Razmotrimo slučaj kada je E = const, a Rn se mijenja u rasponu od Rn min do Rn max..

Vrijednost Rlim se može pronaći pomoću sljedeće formule:

(3.3)

gdje je Ist = 0,5 (Ist min + Ist max) prosječna struja zener diode;

In = Ust / Rn - struja opterećenja (pri Rn = const);

In.av = 0,5 (In min + In max), (sa Rn = var),

štaviše i .

Slika 3.12

Rad kola u ovom režimu može se objasniti na sledeći način. Pošto je Rlim konstantan i pad napona na njemu, jednak (E - Ust), takođe je konstantan, tada struja u Rlim, jednaka (Ist + In.av), mora biti konstantna. Ali ovo drugo je moguće samo ako se struja Zener diode I i struja opterećenja In mijenjaju u istoj mjeri, ali u suprotnim smjerovima. Na primjer, ako se In poveća, tada se struja I smanjuje za isti iznos, a njihov zbir ostaje nepromijenjen.

Razmotrit ćemo princip rada zener diode na primjeru kruga koji se sastoji od serijski povezanog izvora promjenjivog EMF-a - e, zener diode VD i otpornika R (slika 3.13, a).

U pozitivnom poluperiodu na zener diodu se primjenjuje obrnuti napon, a do probojnog napona zener diode, sav napon se primjenjuje na zener diodu, budući da je struja u kolu nula. Nakon električnog kvara zener diode, napon na zener diodi VD ostaje nepromijenjen i sav preostali napon EMF izvora će se primijeniti na otpornik R. U negativnom poluperiodu, zener dioda se uključuje u provodnog smjera, pad napona na njemu je oko 1V, a preostali napon EMF izvora se primjenjuje na otpornik R.

Poluvodička dioda je poluvodički uređaj s jednim električnim spojem i dva terminala koji koristi određeno svojstvo električnog spoja. Spoj elektron-rupa, kontakt metal-poluvodič ili heterospoj se može koristiti kao električni spoj.

Područje poluvodičkog kristala diode, koje ima veću koncentraciju nečistoća (dakle, glavnih nosilaca naboja), naziva se emiter, a drugo, s nižom koncentracijom, naziva se baza. Strana diode na koju je spojen negativni pol napajanja prilikom direktnog povezivanja često se naziva katoda, a druga anoda.

Prema namjeni, diode se dijele na:

1.ispravljač (snaga), dizajniran za pretvaranje naizmjeničnog napona izvora napajanja industrijske frekvencije u konstantan;

2.Zener diode (referentne diode), dizajnirane za stabilizaciju napona , imajući na obrnutoj grani I - V karakteristike dio sa slabom ovisnošću napona o struji koja teče:

3. varikape namijenjene za upotrebu kao naponski kontrolirani kontejner;

4. puls, dizajniran za rad u brzim impulsnim kolima;

5. tunelski i obrnuti, dizajnirani za pojačavanje, generiranje i prebacivanje visokofrekventnih oscilacija;

6. ultravisoke frekvencije, namenjene za konverziju, prebacivanje, generisanje ultravisokofrekventnih oscilacija;

7. LED diode dizajnirane za pretvaranje električnog signala u svjetlosnu energiju;

8. fotodiode dizajnirane za pretvaranje svjetlosne energije u električni signal.

Sistem i lista parametara koji su uključeni u tehničke opise i karakterišu svojstva poluprovodničkih dioda biraju se uzimajući u obzir njihove fizičke i tehnološke karakteristike i oblast primene. U većini slučajeva važne su informacije o njihovim statičkim, dinamičkim i graničnim parametrima.

Statički parametri karakteriziraju ponašanje uređaja pri konstantnoj struji, dinamički - njihova vremensko-frekventna svojstva, ograničavajući parametri određuju područje stabilnog i pouzdanog rada.

1.5. Strujna naponska karakteristika diode

Strujna-naponska karakteristika (VAC) diode je slična strujno-naponskoj karakteristici p-n-prijelaz i ima dvije grane - naprijed i nazad.

I - V karakteristika diode prikazana je na slici 5.

Ako je dioda uključena u smjeru naprijed ("+" - prema području R, i "-" - na područje n), zatim po dostizanju graničnog napona U tada se dioda otvara i kroz nju teče jednosmjerna struja. Kada se ponovo uključi ("-" na područje R, i "+" - na područje n) kroz diodu teče blaga obrnuta struja, odnosno dioda je u stvari zatvorena. Stoga možemo pretpostaviti da dioda propušta struju samo u jednom smjeru, što joj omogućava da se koristi kao ispravljački element.

Vrijednosti prednje i reverzne struje razlikuju se za nekoliko redova veličine, a pad napona naprijed ne prelazi nekoliko volti u odnosu na reverzni napon, koji može biti stotine ili više volti. Ispravljačka svojstva dioda su to bolja, što je niža reverzna struja pri datom obrnutom naponu i manji pad napona pri datoj struji naprijed.

Parametri I - V karakteristike su: dinamička (diferencijalna) otpornost diode na izmjeničnu struju i statički otpor na jednosmjernu struju.

Statički otpor diode na istosmjernu struju u smjeru naprijed i nazad izražava se omjerom:

, (2)

gdje U i I postaviti određene točke na I - V karakteristici diode, na kojima se izračunava otpor.

Dinamički otpor naizmjenične struje određuje promjenu struje kroz diodu s promjenom napona u blizini odabrane radne točke na karakteristici diode:

. (3)

Budući da tipična I - V karakteristika diode ima sekcije sa povećanom linearnošću (jedan na prednjoj grani, jedan na poleđini), r q se izračunava kao omjer malog prirasta napona na diodi i malog prirasta struje kroz nju za dati način rada:

. (4)

Izvesti izraz za r d, zgodnije je uzeti kao argument struju I, a napon se smatra funkcijom i, uzimajući logaritam jednačine (1), dovodi ga u oblik:

. (5)

. (6)

Otuda slijedi da s povećanjem prednje struje r q se brzo smanjuje, od kada se dioda direktno uključi I>>I S .

Na linearnom dijelu I - V karakteristike s direktnim uključivanjem diode, statički otpor je uvijek veći od dinamičkog otpora: R st> r e. Kada se dioda ponovo uključi R st r itd.

Dakle, električni otpor diode u smjeru naprijed je mnogo manji nego u obrnutom smjeru. Stoga dioda ima jednostranu provodljivost i koristi se za ispravljanje naizmjenične struje.

Dioda je poluprovodnički uređaj sa jednim p-n spojem, koji ima dva izlaza (katoda i anoda), dizajnirana je da stabilizuje, ispravlja, modulira, detektuje, pretvara i ograničava električne signale reverzna struja.

Po svojoj funkcionalnoj namjeni diode se dijele na impulsne, ispravljačke, univerzalne, zener diode, mikrovalne diode, tunelske diode, varikape, sklopne diode itd.

U teoriji, znamo da dioda propušta struju samo u jednom smjeru. Međutim, malo ljudi zna i razumije tačno kako on to radi. Šematski, dioda se može zamisliti kao kristal koji se sastoji od 2 regije (poluprovodnika). Jedna od ovih regija kristala ima n-tip provodljivosti, a druga ima p-tip provodljivosti.

Na slici su prikazane rupe koje prevladavaju u području n-tipa, koje su prikazane plavim krugovima, a elektroni koji dominiraju u području p-tipa prikazani su crvenom bojom. Ove dvije oblasti su katodna i anodna diodna elektroda:

Katoda je negativna elektroda diode, čiji su glavni nosioci naboja elektroni.

Anoda je pozitivna elektroda diode, čiji su glavni nosioci naboja rupe.

Na vanjskim površinama regija nanose se kontaktni metalni slojevi na koje su zalemljeni žičani vodovi diodnih elektroda. Uređaj ove vrste može biti samo u jednom od dva stanja:

1. Zatvoren - to je kada slabo provodi struju;

2. Otvoren je kada dobro provodi struju.

Dioda će biti u isključenom stanju ako se primijeni polaritet izvora konstantnog napona.

U ovom slučaju, elektroni iz oblasti n-tipa će se početi kretati ka pozitivnom polu izvora energije, udaljavajući se od pn spoja, a rupe u području p-tipa će se takođe udaljavati od pn spoja, krećući se do negativni pol. Na kraju, granica regiona će se proširiti, što formira zonu ujedinjenu elektronima i rupama, što će pružiti ogroman otpor struji.

Međutim, manjinski nosioci naboja prisutni su u svakom od regiona diode, a mala izmjena elektrona i rupa između regija će se ipak dogoditi. Zbog toga će kroz diodu teći višestruko manja struja od jednosmjerne struje, a ta struja se naziva dioda reverzne struje... U praksi se po pravilu zanemaruje reverzna struja p-n spoja, pa se ispostavlja da p-n spoj ima samo jednostranu vodljivost.

besplatna online biblioteka "KnigaGo.ru"

Http://knigago.ru

I. PRORAČUN PARAMETARA POLUVODIČKIH DIODA

Ispravljačke diode su dizajnirane da ispravljaju naizmjeničnu struju niske frekvencije (obično manje od 50 kHz). Kao ispravljači koriste se planarne diode koje zbog velike kontaktne površine omogućavaju veliku ispravljenu struju. Strujno-naponska karakteristika diode izražava ovisnost struje koja teče kroz diodu od vrijednosti i polariteta napona primijenjenog na diodu (slika 1.1). Grana koja se nalazi u prvom kvadrantu odgovara naprijed (propusnom) smjeru struje, a smještena u trećem kvadrantu suprotnom smjeru struje.

Što je direktna grana strmija i bliže vertikalnoj osi, a što je bliže horizontalnoj povratnoj grani, to su bolja ispravljačka svojstva diode. Kod dovoljno velikog reverznog napona dolazi do kvara na diodi, tj. reverzna struja naglo raste. Normalan rad diode kao elementa sa jednostranom vodljivošću moguć je samo u režimima kada obrnuti napon ne prelazi napon proboja.

Struje diode zavise od temperature (vidi sliku 1.1). Ako kroz diodu teče konstantna struja, tada se s promjenom temperature pad napona na diodi mijenja za približno 2 mV / ° C. S povećanjem temperature, reverzna struja se udvostručuje za germanij i 2,5 puta za silikonske diode za svakih 10 °C. Probojni napon opada s povećanjem temperature.

Visokofrekventne diode su univerzalni uređaji: za ispravljanje struja u širokom frekventnom opsegu (do nekoliko stotina MHz), za modulaciju, detekciju i druge nelinearne transformacije. Tačkaste diode se uglavnom koriste kao visokofrekventne. Visokofrekventne diode imaju ista svojstva kao ispravljačke, ali njihov radni frekvencijski raspon je mnogo širi.

Glavne postavke:

Unp- konstantni napon naprijed pri datoj konstantnoj naprijed struji;

Uobr- konstantni obrnuti napon primijenjen na diodu u suprotnom smjeru;

Ipp- konstantna struja naprijed koja teče kroz diodu u smjeru naprijed;

Iobr- konstantna obrnuta struja koja teče kroz diodu u suprotnom smjeru pri datom obrnutom naponu;

Unp.obr- vrijednost obrnutog napona koji uzrokuje kvar diodnog spoja;

Inp.cp- prosječna struja naprijed, prosječna vrijednost prednje struje diode tokom perioda;

Ivp sr- prosječna struja ispravljanja, prosječna vrijednost ispravljane struje koja teče kroz diodu tokom perioda (uzimajući u obzir obrnutu struju);

Iobr.cp- prosječna reverzna struja, prosječna vrijednost reverzne struje tokom perioda;

Rpr- naprijed disipirana snaga, vrijednost snage koju dioda raspršuje kada teče naprijed struja;

Pcr je prosječna snaga raspršena diodom, prosjek tokom perioda snage koju dioda raspršuje kada teče struja naprijed i nazad;

Rdif- diferencijalni otpor diode, odnos malog prirasta napona diode i malog prirasta struje na njoj za dati režim

(1.1)

Rnp.d... - naprijed otpor diode za jednosmjernu struju, vrijednost otpora diode, dobijena kao količnik dijeljenja direktnog napona na diodi i odgovarajuće struje naprijed

Robr.d- obrnuti otpor diode; vrijednost otpora diode dobivena kao količnik dijeljenja konstantnog obrnutog napona na diodi i odgovarajuće konstantne obrnute struje

(1.3)

Maksimalno dozvoljeni parametri određuju granice radnih uslova u kojima dioda može raditi sa datom vjerovatnoćom tokom određenog vijeka trajanja. To uključuje: Maksimalni dozvoljeni DC obrnuti napon Uobr.max; maksimalna dozvoljena prednja struja Ipr.max, maksimalna dozvoljena prosječna naprijed struja Wed Wed.max, najveća dozvoljena prosječna ispravljena struja Iv.e. av.max, maksimalna dozvoljena prosječna disipacija snage diode Rcr.max.

Navedeni parametri su dati u referentnoj literaturi. Osim toga, mogu se odrediti eksperimentalno i volt-amper karakteristikama.

Diferencijalni otpor nalazimo kao kotangens ugla nagiba tangente povučene na ravnu granu I – V karakteristike u tački Ipr= 12 mA ( Rdiff ~ ctg Θ ~)

(1.4)

Otpor diode prema naprijed nalazi se kao omjer konstantnog napona na diodi Upr= 0,6V na odgovarajuću istosmjernu struju Ipr= 12mA na direktnoj grani I - V karakteristike.

(1.5)

Vidimo to Rdif < Rpr.d... Osim toga, imajte na umu da vrijednosti ovih parametara ovise o navedenom načinu rada. Na primjer, za istu diodu na Ipp= 4mA

(1.6) , (1.7)

Izračunati Robr.d za diodu GD107 at Uobr= 20 V i uporedi sa izračunatom vrednošću Rpr.d... Na obrnutoj grani I - V karakteristike GD107 (vidi sliku 1.2) nalazimo: Iobr= 75μA at Uobr= 20V. dakle,

(1.8)

Vidimo to Robr>>Rpr.d, što ukazuje na jednostranu provodljivost diode. Zaključak o jednostranoj provodljivosti može se izvesti i direktno iz analize I - V karakteristike: prava struja Ipp~ mA at Upr <1B, в то время как Iobp~ desetine μA at Uobr ~ desetice volti, tj. prava struja premašuje obrnutu za stotine ili hiljade puta

(1.9)

Zener diode i stabilizatori su dizajnirani da stabilizuju nivo napona kada se promeni struja koja teče kroz diodu. Za zener diode radni dio je električni proboj strujno-naponske karakteristike u području obrnutih napona (slika 1.3).

U ovom dijelu, napon na diodi ostaje praktično konstantan sa značajnom promjenom struje koja teče kroz diodu. Sličnu karakteristiku imaju legirane diode sa bazom od materijala niske otpornosti (visoke legure). U ovom slučaju nastaje uski p-n spoj koji stvara uvjete za pojavu električnog sloma pri relativno niskim obrnutim naponima (jedinice - desetine volti). Naime, takvi naponi su potrebni za napajanje mnogih tranzistorskih uređaja. U germanijevim diodama električni slom brzo se pretvara u toplinski, stoga se silikonske diode koriste kao zener diode, koje su otpornije na toplinski slom. Za stabilizatore, ravan dio strujno-naponske karakteristike služi kao radnik (slika 1.4). Dvostrane (dvoanodne) zener diode imaju dva suprotno spojena p-n spoja, od kojih je svaki glavni za suprotan polaritet.

Glavne postavke:

Ust- stabilizacijski napon, napon na zener diodi kada teče nazivna struja;

∆Ust.nom- širenje nominalnog stabilizacionog napona, odstupanje napona na Zener diodi od nominalne vrijednosti;

Rdif.st- diferencijalni otpor zener diode, odnos prirasta stabilizacijskog napona na zener diodi i malog prirasta struje koji ga je uzrokovao u datom frekvencijskom opsegu;

α CT je temperaturni koeficijent stabilizacijskog napona, omjer relativne promjene stabilizacijskog napona i apsolutne promjene temperature okoline pri konstantnoj stabilizacijskoj struji.

Maksimalno dozvoljeni parametri. To uključuje: maksimum Ist.max, minimum Ist.min stabilizacijske struje, maksimalna dozvoljena prednja struja Imax, maksimalna dozvoljena disipacija snage Pmax.

Princip rada najjednostavnijeg poluprovodničkog regulatora napona (slika 1.5) zasniva se na upotrebi nelinearnosti strujno-naponskih karakteristika zener dioda (vidi sliku 1.3).Najjednostavniji poluprovodnički stabilizator je djelitelj napona koji se sastoji od ograničavajući otpornik Rogr i silikonska Zener dioda VD. Opterećenje Rn je spojeno na zener diodu,

U ovom slučaju, napon na opterećenju jednak je naponu na zener diodi

U R N = U VD = U ST(1.10)

a ulazni napon se dijeli između Rogr i VD

U IN = U R OGR + U ST(1.11)

Struja kroz Rogr prema prvom Kirchhoffovom zakonu jednak je zbroju struja opterećenja i zener diode

I R OGR = I ST + I N (1.12)

Veličina Rogr se bira tako da struja kroz zener diodu bude jednaka nazivnoj, tj. odgovara sredini radnog prostora.

I ST.NOM = (I ST.MIN + I ST.MAX) / 2 (1.13)

Šta je napon naprijed i nazad? Pokušavam razumjeti princip rada tranzistora s efektom polja. i dobio najbolji odgovor

Odgovor od Vovika [aktivan]
Direktno - plus se primjenjuje na plus, minus na minus. Obrnuto - na plus - minus, na minus - plus.
Što se tiče tranzistora sa efektom polja - između izvora i kapije.
Bipolarni tranzistor ima bazu i emiter, a ne tranzistor sa efektom polja.
Bipolarni tranzistor se sastoji od dva protupovezana pn spoja sa jednim zajedničkim izlazom - emiter - baza (uobičajeni tip) - kolektor, poput dvije diode, samo je zajednički "sloj" tanak i provodi struju, ako se primijeni napon naprijed, koji se naziva napon otvaranja, između emitera i baze.
Što je veći napon između baze i emitera, to je tranzistor otvoreniji i manji je njegov otpor emiter-kolektor, odnosno postoji inverzna veza između napona emiter-baza i otpora bipolarnog tranzistora.
Ako se između baze i emitera dovede obrnuti napon, tranzistor će se uopće zatvoriti i neće provoditi struju.
Ako dovedete napon samo na bazu i emiter, ili bazu i kolektor, dobijate običnu diodu.
Tranzistor sa efektom polja ima nešto drugačiju strukturu. Postoje i tri izlaza, ali se zovu drain, source i gate. Postoji samo jedan pn spoj, zatvarač -> odvod-izvor ili zatvarač<- сток-исток в зависимости от полярности транзистора. Затвор находится между истоком и стоком и к нему (измеряется относительно истока) всегда прикладывается только обратное напряжение, которое создаёт поле в промежутке между истоком и стоком, в зависимости от напряжённости больше или меньше препятствующее движению электронов (следовательно, изменяя сопротивление транзистора) , и, таким образом, создающую обратную зависимость между напряжением исток-затвор и сопротивлением полевого транзистора.

Odgovor od ALEX R[guru]
Za 1 pitanje, direktni i obrnuti smjer se dešavaju u poluprovodniku (diodi), tj. dioda u direktnom smjeru propušta struju, a ako struja teče natrag, sve je zatvoreno. Radi jasnoće, bradavica gume za bicikl je tamo, ali ne i pozadi. Polje tr-r, ovdje, čisto za razumijevanje, nema elektronske veze između kapije i odvoda, izvora, a struja prolazi zbog zlog polja stvorenog na kapiji. Nešto slično tome.

Odgovor od Alexander Egorov[guru]
direktno - minus na oblast sa n-provodljivošću, plus na oblast k sa p-provodljivošću
obrnuto obrnuto
primjenjujući samo na emiter i kolektor, struja neće proći, jer će ionizirani atomi baze odbijati slobodna naelektrisanja emitera sa pn spoja (za koji nije lako preskočiti pn spoj, jer je dielektrik). A ako dovedete napon na bazu, onda će ona "usisati" slobodne naboje iz baze i oni više neće odbijati naboje emitera, sprečavajući ih da pređu pn spoj. Tranzistor će se otvoriti.
Inače, emiter, kolektor i baza nemaju efekt polja, već bipolarni tranzistor.
Ako dovedete napon samo na bazu i emiter ili bazu i kolektor, onda će to biti jednostavna dioda (svaki pn spoj je dioda).

Odgovor od Korisnik korisnik[guru]
Tranzistor sa efektom polja ima kanal tipa p ili n koji kontroliše polje. tranzistor vodi gejt drain izvor

Dioda je vrsta poluvodičkog uređaja. Ima jedan p-n spoj, kao i anodne i katodne terminale. U većini slučajeva namijenjen je modulaciji, ispravljanju, konverziji i drugim radnjama sa dolaznim električnim signalima.

Princip rada:

1. Struja djeluje na katodu, grijač počinje svijetliti, a elektroda emituje elektrone.
2. Između dve elektrode formira se električno polje.
3. Ako anoda ima pozitivan potencijal, tada počinje privlačiti elektrone k sebi, a rezultirajuće polje je katalizator ovog procesa. U tom slučaju dolazi do formiranja emisione struje.
4. Između elektroda formira se svemirski negativni naboj, koji može ometati kretanje elektrona. To se događa ako je potencijal anode preslab. U tom slučaju, dijelovi elektrona ne mogu savladati učinak negativnog naboja i počinju se kretati u suprotnom smjeru, ponovo se vraćajući na katodu.
5. Svi elektroni koja je stigla do anode i nije se vratila na katodu određuju parametre katodne struje. Stoga ovaj indikator direktno ovisi o pozitivnom anodnom potencijalu.
6. Protok svih elektrona koja bi mogla doći do anode naziva se anodna struja, čiji indikatori u diodi uvijek odgovaraju parametrima katodne struje. Ponekad oba indikatora mogu biti nula, to se događa u situacijama kada anoda ima negativan naboj. U ovom slučaju, polje stvoreno između elektroda ne ubrzava čestice, već ih, naprotiv, usporava i vraća na katodu. Dioda u ovom slučaju ostaje u zatvorenom stanju, što dovodi do otvaranja kruga.

Iako su ove greške rijetke, morate imati na umu da su to sve mogućnosti, kao i dioda koja se prekida i ne radi kada se kroz nju prođe velika struja. Također treba imati na umu da je dioda napravljena od materijala koji se lako lome. Jedina stvar koja ih drži zajedno je tijelo diode.

Ako se tijelo diode proširi, veza se otvara. Vidi također: Kako kondenzator radi. Na ovim stranicama ćete naći mnogo korisnog materijala o "elektronici općenito". Sa ovim malim pozitivnim naponom, praktički nema prednje struje. Sa pozitivnim naponom na njegovim terminalima, kažemo da je dioda prednamještena. Dioda je nagnuta prema naprijed kada je njen napon bilo gdje na pozitivnoj strani izvora.

Uređaj

Ispod je uređaj diode, proučavanje ovih informacija je neophodno za dalje razumijevanje principa rada ovih elemenata:

Kažemo da je dioda inverzna. U suprotnom smjeru, struja je vrlo blizu nule, uvijek blago negativna, ispod ose napona. Postoji mali dio struje koji teče kada je dioda obrnuto pristrasna. To nazivamo reverznom strujom zasićenja. U većini situacija, ovo je dovoljno blizu nuli da se zanemari.

U nekim slučajevima, obrnuta struja zasićenja postaje važna i date joj ime koje zvuči loše: struja curenja. Obrnuta dioda ne može trajati vječno. Tokom kvara, struja naglo raste i postaje vrlo visoka u negativnom smjeru.

1. Okvir je vakuumski cilindar koji može biti napravljen od stakla, metala ili izdržljivih keramičkih materijala.
2. Unutar balona postoje 2 elektrode. Prva je zagrijana katoda, koja je dizajnirana da podrži proces emisije elektrona. Katoda, koja je najjednostavnija po dizajnu, je filament malog prečnika, koji se zagreva tokom rada, ali danas su indirektno zagrejane elektrode češće. Oni su cilindri napravljeni od metala i imaju poseban aktivni sloj sposoban da emituje elektrone.
3. Unutar katode indirektna toplota postoji specifičan element - žica koja se zagrijava pod utjecajem električne struje, naziva se grijač.
4. Druga elektroda je anoda, potrebna je za primanje elektrona koje je otpustila katoda. Za to mora imati pozitivan potencijal u odnosu na drugu elektrodu. U većini slučajeva, anoda je također cilindrična.
5. Obe elektrode Vakumski uređaji su potpuno identični emiteru i bazi poluvodičkih elemenata.
6. Za izradu diodnog kristala najčešće se koristi silicijum ili germanijum. Jedan od njegovih dijelova je električno provodljiv u p-tipu i ima nedostatak elektrona, koji se formira umjetnom metodom. Suprotna strana kristala također ima n-tip provodljivosti i ima višak elektrona. Postoji granica između dva područja, koja se naziva p-n spoj.

Takve karakteristike unutrašnjeg uređaja daju diode svojim glavnim svojstvom - sposobnošću provođenja električne struje samo u jednom smjeru.

Zahvaljujući dvije elektrode, naziva se dioda. Dioda se tada smatra pristranom prema naprijed. U ovom stanju, visina potencijalne barijere na spoju se smanjuje za iznos jednak specificiranom prednaponu prednapona. Pod pretpostavkom da je struja koja teče kroz diodu vrlo velika, dioda se može aproksimirati kao kratkospojni prekidač. U ovom stanju, vrijednost jednaka naponu obrnutog prednapona povećava visinu potencijalne barijere na spoju. Međutim, proces se ne može nastaviti beskonačno, tako da mala struja, nazvana reverzna struja zasićenja, nastavlja teći u diodi.

Imenovanje

Ispod su glavna područja primjene dioda, na primjeru kojih postaje jasna njihova glavna svrha:

1. Diodni mostovi su 4, 6 ili 12 dioda spojenih jedna na drugu, njihov broj ovisi o vrsti strujnog kola, koje može biti jednofazno, trofazno polumostno ili trofazno punomostno. Oni obavljaju funkcije ispravljača, ova opcija se najčešće koristi, jer je uvođenje takvih mostova, kao i korištenje sklopova četkica-kolektora zajedno s njima, omogućilo značajno smanjenje veličine ovog uređaja i povećanje stepen njegove pouzdanosti. Ako je veza izvedena u seriji iu jednom smjeru, tada se povećavaju indikatori minimalnog napona koji će biti potrebni za otključavanje cijelog diodnog mosta.
2. Diodni detektori koji se dobijaju kombinovanom upotrebom ovih uređaja sa kondenzatorima. Ovo je neophodno kako bi se mogla izolovati niskofrekventna modulacija od različitih moduliranih signala, uključujući i amplitudno modulirani tip radio signala. Takvi detektori su dio dizajna mnogih kućnih potrošača, poput televizora ili radija.
3. Osiguravanje zaštite potrošača od pogrešnog polariteta pri uključivanju ulaza kola od nastalih preopterećenja ili prekidača od kvara elektromotornom silom koja nastaje uslijed samoindukcije, koja nastaje kada se induktivno opterećenje isključi. Kako bi se osigurala sigurnost krugova od nastalih preopterećenja, koristi se lanac koji se sastoji od nekoliko dioda, koje su spojene na sabirnice napajanja u suprotnom smjeru. U tom slučaju, ulaz na koji je obezbeđena zaštita mora biti povezan sa sredinom ovog lanca. Tokom normalnog rada kola, sve diode su u zatvorenom stanju, ali ako otkriju da je ulazni potencijal prešao granice dozvoljenog napona, aktivira se jedan od zaštitnih elemenata. Kao rezultat toga, ovaj dozvoljeni potencijal je ograničen unutar dozvoljenog napona napajanja pored direktnog pada napona na zaštitnom uređaju.
4. Prekidači na bazi dioda koriste se za prebacivanje signala visokih frekvencija. Upravljanje takvim sistemom se vrši korištenjem jednosmjerne električne struje, visokofrekventnog odvajanja i dovoda upravljačkog signala, koji se javlja zahvaljujući induktorima i kondenzatorima.
5. Izrada diodne zaštite od varničenja... Koriste se šant diodne barijere koje pružaju sigurnost ograničavanjem napona u povezanom električnom kolu. Zajedno s njima koriste se otpornici za ograničavanje struje, koji su potrebni za ograničavanje indikatora električne struje koja prolazi kroz mrežu i povećanje stupnja zaštite.

Upotreba dioda u elektronici danas je vrlo široka, jer zapravo niti jedna moderna vrsta elektronske opreme nije potpuna bez ovih elemenata.

Ova struja je zanemarljiva; dioda se može aproksimirati kao otvoreni zatvoreni prekidač. Strujno-naponske karakteristike diode objašnjene su sljedećim jednadžbama. Rice. - Stanje predrasuda. Rice. - Uslov obrnutog pristrasnosti. Tablični prikaz različitih prednjih struja dobivenih za različite napone naprijed.

• Da biste dobili grafik u obrnutom području, zamijenite voltmetar nanoampermetrom.
• Voltmetar ima manji otpor opterećenja u odnosu na diodu.
• Struja radi na kratkoj dužini otpora.
• Uzmite grafički list i podijelite ga na 4 jednaka dijela.
• Označite ishodište u sredini lista grafikona.
• U ovom slučaju, eksperiment ne prelazi očitanja diode.

Rezultati: učenici mogu.

Direktno prebacivanje dioda

Na pn spoj diode može utjecati napon koji se dovodi iz vanjskih izvora. Indikatori kao što su veličina i polaritet će uticati na njegovo ponašanje i električnu struju koja se provodi kroz njega.

CVC i ispravljačka dioda

Šta su trovalentne i petovalentne nečistoće? Trovalentne nečistoće p-tipa: aluminijum, galijum, bor i indijum. ... Obrnite polaritet napona i on djeluje kao kratki spoj. Šta je jednadžba diodne struje? Izraz dinamičkog otpora?

Šta se podrazumeva pod unutrašnjim poluprovodnikom? Koji je redoslijed energetskog jaza u čistom poluprovodniku? Šta je vanjski poluvodič? Šta je dopirani poluprovodnik? Koje su dvije različite vrste nečistoća? Koji su nosioci naboja u čistom poluprovodniku? Kakav je uticaj temperature na provodljivost poluprovodnika? Šta se podrazumeva pod ravnim nagibom? Šta znači obrnuta pristrasnost? Šta je obrnuti slom? Koji se poluvodički materijali koriste? Koliko valentnih elektrona ima u svakom atomu poluvodiča?

Ispod je detaljna rasprava o opciji u kojoj je plus spojen na područje p-tipa, a negativni pol na područje n-tipa. U ovom slučaju, postojat će direktna veza:

1. Pod stresom iz vanjskog izvora će se u p-n spoju formirati električno polje, dok će njegov smjer biti suprotan od unutrašnjeg difuzijskog polja.
2. Napon polja značajno će se smanjiti, što će uzrokovati oštro sužavanje sloja barijere.
3. Pod uticajem ovih procesa značajan broj elektrona će moći slobodno da pređe iz p-područja u n-područje, kao iu suprotnom smjeru.
4. Indikatori strujne struje tokom ovog procesa ostaju isti, jer direktno zavise samo od broja manjinskih naelektrisanih nosača koji se nalaze u oblasti pn spoja.
5. Elektroni imaju povećan nivo difuzije, što dovodi do ubrizgavanja manjinskih nosača. Drugim riječima, u n-području će doći do povećanja broja rupa, a u p-području će se zabilježiti povećana koncentracija elektrona.
6. Nedostatak ravnoteže i povećan broj manjinskih nosača prisiljava ih da idu duboko u poluvodič i miješaju se s njegovom strukturom, što na kraju dovodi do uništenja njegovih svojstava elektroneutralnosti.
7. Semiconductor istovremeno je u stanju vratiti svoje neutralno stanje, to je zbog primanja naboja iz povezanog vanjskog izvora, što doprinosi pojavi jednosmjerne struje u vanjskom električnom kolu.

Reverzno uključivanje diode

Koliki je statički otpor diode? Koliki je dinamički otpor diode? Napišite jednadžbu za struju diode. Kada struja teče samo u jednom smjeru, a pad napona na diodi je uvijek 7 V, napon na anodi bi trebao biti oko 6 V veći nego na katodi. Kažemo da je dioda usmjerena naprijed.

Kada se napaja, dioda se može provjeriti mjerenjem pada napona. Anodni napon bi trebao biti 7 V veći od napona katode. Da li je napon isti kao kratak diode. Kada se napaja, dioda ne samo da stvara pad napona od 7 V, već može i razdvojiti dva različita napona. Napon na katodi ne mora biti napon koji dolazi sa anode. Može doći i iz drugog izvora napona. Generalno, napon na katodi je veći od napona na anodi, napon dolazi odnekud, a dioda drži napone odvojene.

Sada ćemo razmotriti još jedan način uključivanja, tokom kojeg se mijenja polaritet vanjskog izvora iz kojeg se prenosi napon:

1. Glavna razlika od direktne veze je u tome da će generirano električno polje imati smjer koji se potpuno poklapa sa smjerom unutrašnjeg difuzijskog polja. U skladu s tim, sloj koji blokira više se neće sužavati, već se, naprotiv, širiti.
2. Polje koje se nalazi u p-n spoju, imaće ubrzavajući efekat na brojne manjinske nosioce naboja, zbog čega će indikatori struje drifta ostati nepromenjeni. On će odrediti parametre rezultirajuće struje koja prolazi kroz pn spoj.
3. Kako rasteš obrnuti napon, električna struja koja teče kroz spoj će težiti da dostigne svoj maksimum. Ima poseban naziv - struja zasićenja.
4. Prema eksponencijalnom zakonu, s postepenim povećanjem temperature, vrijednosti struje zasićenja će se također povećati.

Napon naprijed i nazad

Šta je "prednja" dioda?

Kao i uvijek u elektronici, toplina je veliki problem. Ako ste u nedoumici, pažljivo provjerite sve točke lemljenja PCB-a i odvojite ih. Kada je dioda neispravna, odaberite veći tip ako je moguće. Dioda, elektronska komponenta koja omogućava struji da teče u jednom smjeru. Diode koje se najčešće koriste u modernim elektronskim kolima su diode napravljene od poluvodičkog materijala. Najjednostavnija dioda sa germanijumskom kontaktnom tačkom stvorena je u ranim danima radija. U modernim germanijumskim diodama, kabl i sićušna staklena ploča ugrađeni su unutar male staklene cijevi i spojeni na dvije žice koje su zavarene na krajeve cijevi.

Napon koji utječe na diodu dijeli se prema dva kriterija:

1. Napon naprijed- to je onaj na kojem se dioda otvara i kroz nju počinje da prolazi struja naprijed, dok su indikatori otpora uređaja izuzetno niski.
2. Reverzni napon- ovo je onaj koji ima obrnuti polaritet i osigurava zatvaranje diode uz prolazak obrnute struje kroz nju. Istovremeno, pokazatelji otpora uređaja počinju naglo i značajno rasti.

Otpor p-n-spoja je indikator koji se stalno mijenja, prije svega, na njega utječe napon naprijed koji se primjenjuje direktno na diodu. Ako se napon poveća, tada će se indikatori otpora spoja proporcionalno smanjiti.

Spojne diode se sastoje od dva različita tipa poluvodičkog materijala koji se spajaju. Zener dioda je posebna vrsta diode koja koristi silicij u kojoj je napon na spoju neovisan o struji koja teče kroz nju. Zahvaljujući ovoj osobini, Zener diode se koriste kao regulatori napona. S druge strane, u diodama koje emituju svjetlost, napon primijenjen na spoj poluvodiča rezultira emisijom svjetlosne energije.

Trenutno se koriste tri pristupa za rješavanje problema vezanih za diode. Prva aproksimacija je idealna dioda, u kojoj se smatra da dioda nema pad napona pri ožičenju u pozitivnom smjeru, tako da će se u ovoj prvoj aproksimaciji dioda smatrati kratko spojenom u pozitivnom smjeru. Nasuprot tome, idealna dioda se ponaša kao otvoreni krug kada je njena polarizacija obrnuta. U drugoj aproksimaciji pretpostavljamo da dioda ima pad napona sa polarizacijom naprijed. Drugi pristup se najčešće koristi.

To dovodi do povećanja parametara struje naprijed koja prolazi kroz diodu. Kada je ovaj uređaj zatvoren, tada na njega djeluje gotovo sav napon, iz tog razloga su pokazatelji obrnute struje koja prolazi kroz diodu beznačajni, a otpor spoja istovremeno doseže svoje vršne parametre.

Rad diode i njena strujno-naponska karakteristika

Iako postoji veliki izbor tipova, samo nekoliko karakteristika se razlikuje od njihovog izgleda. Ovo se ne odnosi na veličinu, jer je to funkcija snage koju mogu rasipati. Uobičajeno je pronaći ailo u tijelu koji ukazuje na katodu. Za one čiji je određeni tip označen nizom slova i brojeva, katoda je označena prstenom u tijelu pored tog terminala. Boje, a u njima katoda odgovara terminalu najbližem debljem kolornom kolosijeku. Hermionini vrhovi su obično upakovani u staklo.

Anoda ovih dioda je duža od katode, a obično je površina kapsule blizu katode ravna. Praktičan način za određivanje katode je korištenje metra u ommetru između njenih terminala. Ako koristimo multicast režim testiranja dioda, dobivamo vrijednost napona koljena uređaja.

Volt-amperska karakteristika ovih uređaja podrazumijeva se kao kriva linija koja pokazuje ovisnost električne struje koja teče kroz pn spoj o volumenu i polarnosti napona koji djeluje na njega.

Takav raspored se može opisati na sljedeći način:

1. Vertikalna os: gornje područje odgovara vrijednostima struje naprijed, donje područje odgovara parametrima reverzne struje.
2. Horizontalna os: područje desno je za vrijednosti napona naprijed; lijevo područje za parametre obrnutog napona.
3. Direktna grana strujno-naponske karakteristike odražava električnu struju koja prolazi kroz diodu. Usmjeren je prema gore i teče u neposrednoj blizini vertikalne ose, budući da odražava povećanje prednje električne struje koje se javlja kada se odgovarajući napon poveća.
4. Druga (obrnuta) grana odgovara i prikazuje stanje zatvorene električne struje koja također teče kroz uređaj. Njegov položaj je takav da ide praktično paralelno s horizontalnom osom. Što se ova grana strmije približava vertikali, to su veće ispravljačke sposobnosti određene diode.
5. Prema rasporedu, možete posmatrati da nakon povećanja napona naprijed koji teče kroz p-n-spoj, dolazi do sporog povećanja električne struje. Međutim, postupno, kriva dostiže područje u kojem je vidljiv skok, nakon čega dolazi do ubrzanog povećanja njegovih pokazatelja. To je zbog otvaranja diode i provođenja struje s prednjim naponom. Za uređaje napravljene od germanijuma to se dešava pri naponu od 0,1V do 0,2V (maksimalna vrednost 1V), a za silikonske ćelije je potrebna veća vrednost od 0,5V do 0,6V (maksimalna vrednost 1,5V).
6. Prikazano povećanje trenutnih vrijednosti može dovesti do pregrijavanja molekula poluvodiča. Ako je odvođenje topline, koje nastaje zbog prirodnih procesa i rada radijatora, manje od razine njenog oslobađanja, tada se struktura molekula može uništiti, a ovaj proces će već biti nepovratan. Iz tog razloga, potrebno je ograničiti parametre prednje struje kako bi se spriječilo pregrijavanje poluvodičkog materijala. Za to se u krug dodaju posebni otpornici koji su serijski povezani s diodama.
7. Istraživanje obrnute grane može se vidjeti da ako obrnuti napon, koji se primjenjuje na pn spoj, počne rasti, tada je povećanje parametara struje praktički neprimjetno. Međutim, u slučajevima kada napon dosegne parametre koji prelaze dozvoljene granice, može doći do naglog skoka obrnute struje, što će pregrijati poluvodič i doprinijeti naknadnom kvaru pn spoja.

Čim se dva materijala spoje, elektroni i praznine u ili blizu područja "veze" se kombinuju, a to dovodi do odsustva nosača u području blizu tranzicije. Ovo područje otkrivenih pozitivnih i negativnih jona naziva se područje iscrpljivanja nosioca. Postoje tri mogućnosti za primjenu napona na diodne terminale.

• Nema polarizacije.
• Direktna polarizacija.
• Reverzna polarizacija.

U odsustvu primijenjenog prednapona, tok čistog naboja u bilo kojem smjeru je nula za poluvodičku diodu. Uvjet obrnute polarizacije. Broj negativnih jona pronađenih u materijalu tipa P također će se povećati zbog elektrona ubrizganih u negativni kraj, koji će zauzeti praznine. Struja u uslovima reverzne polarizacije naziva se reverzna struja zasićenja. Kada se polarizira u suprotnom smjeru, može se smatrati otvorenim krugom.

Osnovni kvar dioda

Ponekad uređaji ovog tipa pokvare, to može biti zbog prirodne amortizacije i starenja ovih elemenata ili iz drugih razloga.

Ukupno postoje 3 glavne vrste uobičajenih kvarova:

Kada se postigne reverzni napon disjunkcije, dolazi do oštrog povećanja struje, što može uništiti uređaj. Ova dioda ima širok spektar primjena: ispravljački krugovi, limitatori, stege nivoa, zaštita od kratkog spoja, demodulatori, mikseri, generatori, blokiranje i premosnica u foto vlaknima, itd.

Kada koristite diodu u strujnom krugu, moraju se uzeti u obzir sljedeća razmatranja. Maksimalni obrnuti napon primijenjen na komponentu, koji se ponavlja ili ne prelazi maksimum koji podržava. Maksimalna jednosmjerna struja koja može proći kroz komponentu, ponavljajuća ili ne, mora biti veća od maksimuma koji podržava.

1. Slom tranzicije dovodi do činjenice da dioda, umjesto poluvodičkog uređaja, postaje inherentno najčešći provodnik. U tom stanju gubi svoja osnovna svojstva i počinje propuštati električnu struju u apsolutno bilo kojem smjeru. Takav kvar se lako otkriva pomoću standardnog, koji počinje davati zvučni signal i pokazivati ​​nizak nivo otpora u diodi.
2. Na pauzi odvija se suprotan proces - uređaj uglavnom prestaje da propušta električnu struju u bilo kojem smjeru, odnosno postaje, u suštini, izolator. Za točnost utvrđivanja prekida potrebno je koristiti testere s kvalitetnim i servisiranim sondama, inače ponekad mogu lažno dijagnosticirati ovaj kvar. U varijantama legiranih poluvodiča takav je slom izuzetno rijedak.
3. Curenje, tokom kojeg je narušena nepropusnost tijela uređaja, uslijed čega on ne može pravilno funkcionirati.

Slom pn spoja

Maksimalna snaga koju dioda može podnijeti mora biti veća od maksimuma koju može podnijeti. Na slici #01 možemo vidjeti grafički prikaz ili simbol za ovu vrstu diode. Jedan od važnih parametara za diodu je otpor u tački ili području rada.

Stoga je dioda kratki spoj za područje provodljivosti. Ako posmatramo potencijalnu regiju negativno primijenjenu. Stoga je dioda otvoreni krug u neprovodljivom području. Struja u Zenerovom području ima smjer suprotan od direktne polarizirane diode. Zener dioda je dioda koja je dizajnirana da radi u zener zoni.

Takvi kvarovi nastaju u situacijama kada indikatori obrnute električne struje počinju naglo i naglo rasti, to je zbog činjenice da napon odgovarajućeg tipa doseže neprihvatljive visoke vrijednosti.

Obično postoji nekoliko vrsta:

1. Termički kvarovi uzrokovano naglim porastom temperature i naknadnim pregrijavanjem.
2. Električni kvarovi koji nastaju pod uticajem struje na spoju.

Grafikon strujno-naponske karakteristike omogućava vam da vizualno proučavate ove procese i razliku između njih.

Po definiciji, može se reći da je Zener dioda dizajnirana da podnese negativne napone. Važno je napomenuti da se Zener regija kontroliše ili kontroliše variranjem nivoa dopinga. Primjenjuje se na regulatore napona ili izvore.

U krugu prikazanom na slici 03 poželjno je zaštititi opterećenje od prenapona, maksimalni napon koji opterećenje može izdržati je 8 volti. Prema drugim razmatranjima, rad ove diode je otprilike sljedeći. U zoni kršenja, između napetosti koljena i napona zenera, možemo vidjeti prekid strujnog kruga.

Električni kvar

Posljedice uzrokovane električnim kvarovima nisu nepovratne, jer ne uništavaju sam kristal. Stoga je postupnim smanjenjem napona moguće vratiti cjelokupna svojstva i radne parametre diode.

Štoviše, kvarovi ove vrste podijeljeni su u dvije vrste:

1. Kvarovi tunela nastaju kada visoki napon prolazi kroz uske spojeve, što omogućava pojedinačnim elektronima da prođu kroz njega. Obično se javljaju ako poluvodičke molekule sadrže veliki broj različitih nečistoća. Tokom takvog kvara, obrnuta struja počinje naglo i brzo rasti, a odgovarajući napon je na niskom nivou.
2. Lavina kvarovi mogući su zbog djelovanja jakih polja sposobnih da ubrzaju nosioce naboja do graničnog nivoa, zbog čega iz atoma izbijaju određeni broj valentnih elektrona, koji potom izlete u vodljivo područje. Ova pojava je lavinske prirode, zbog čega je ova vrsta kvara i dobila takvo ime.

Termički slom

Do takvog kvara može doći iz dva glavna razloga: nedovoljnog odvođenja topline i pregrijavanja pn spoja, što nastaje zbog protoka električne struje kroz njega s previsokim brzinama.

Povećanje temperaturnog režima u spoju i susjednim regijama ima sljedeće posljedice:

1. Rastuće vibracije atoma uključeno u kristal.
2. Hit elektrona u provodnu zonu.
3. Oštar porast temperature.
4. Destrukcija i deformacija kristalna struktura.
5. Potpuni neuspjeh i kvar cijele radio komponente.

termička struja, a udio termalne struje u reverznoj struji silikonske diode je vrlo mali. Reverzna struja silikonske diode uglavnom je određena procesima generiranja-rekombinacije u str- n-tranzicija. Za inženjerske proračune obrnute struje od temperature, možete koristiti prethodno dati pojednostavljeni izraz (2.4).

Prednja grana I - V karakteristike diode odstupa od idealizovane zbog prisustva rekombinacionih struja u str- n-spoj, pad napona na bazi diode, promjene (modulacija) otpora baze kada se u nju ubrizgavaju manjinski nosioci naboja i prisustvo unutrašnjeg polja u bazi, koje se javlja pri velikoj struji ubrizgavanja. Napišimo I - V karakteristiku ideala str- n-prijelaz (2.3) uzimajući u obzir pad napona na bazi diode:

gdje r b- omski otpor baze diode.

Rješenje ove transcendentalne jednadžbe može se dobiti uzimanjem logaritma desne i lijeve strane jednačine:

. (3.2)

Za male struje ovaj izraz se može pojednostaviti:

. (3.3)

A Analiza jednačine (3.3) nam omogućava da izvučemo neke zanimljive zaključke. Pad napona na diodi zavisi od struje kroz nju i od velike je važnosti za diode sa malim I T... Budući da je termička struja silicijumskih dioda mala, početni presek direktne grane I – V karakteristike je mnogo plići nego kod germanijumskih dioda. Ovo se također može objasniti činjenicom da se u diodi pojavljuje opipljiva struja kada vanjski napon premašuje kontaktnu potencijalnu razliku  To, a  To(u skladu sa (2.1)) za silicijum str- n-tranzicija je veća nego kod germanijuma. Na sl. 3.2. Sa slike se vidi da je napon na otvorenoj silikonskoj diodi obično 0,6 - 0,8 V, napon na otvorenoj germanijumskoj diodi 0,2 - 0,3 V.

S obzirom na ogromnu raznolikost dioda koje se koriste za domaće poluvodičke uređaje, koristi se poseban sistem označavanja. Sistem označavanja je baziran na alfanumeričkom kodu.

Prvi element šifra označava originalni poluvodički materijal na osnovu kojeg je uređaj napravljen. Koriste se sljedeći simboli:

G ili 1 - za germanijum i njegova jedinjenja;

K ili 2 - za silicijum i njegova jedinjenja;

A ili 3 - za jedinjenja galija (na primjer, za galijev arsenid);

I ili 4 - za jedinjenja indija (na primjer, za indijum fosfid).

Drugi element oznaka - slovo koje definiše podklasu (ili grupu) uređaja. Evo samo nekoliko oznaka:

D - ispravljačke i impulsne diode;

Ts - ispravljački stubovi i blokovi;

B - varikapi;

I - tunelske diode;

A - mikrovalne diode;

C - zener diode;

O - optokapleri;

H - dinistori;

U - triodni tiristori ...

Treći element oznaka - broj koji definira glavnu funkcionalnost uređaja. Standard specificira upotrebu svake cifre u odnosu na različite podklase uređaja. Ako je potrebno, to možete pronaći u posebnoj referentnoj literaturi.

Četvrti element - broj koji označava serijski broj razvoja.

Peti element - pismo koje uvjetno definira klasifikaciju (sortiranje po parametrima) uređaja proizvedenih korištenjem jedne tehnologije.

Dakle, poznavajući konvencijski sistem, možemo reći da je GD107B germanijumska ispravljačka dioda sa I sri VP10 A, razvojni broj 7, grupa B, i 2Ts202G je ispravljački stub napravljen od silicijumskih dioda sa 0,3 A I sri VP10 A, razvojni broj 2, grupa G.

3.2. Ispravljačke diode

Diode dizajnirane za pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu, u brzinu, kapacitivnost str- n- nazivaju se tranzicija i stabilnost parametara za koje obično ne postavljaju posebne zahtjeve ispravljajući... Kao ispravljačke diode koriste se legirane, epitaksijalne i difuzijske diode, izrađene na bazi asimetrične str- n-tranzicije.

Za ispravljačke diode je karakteristično da imaju male otpore u provodnom stanju i omogućavaju prolazak velikih struja. Kapacitet barijere zbog velike površine str- n-prijelazi su veliki i dostižu vrijednosti od desetina pikofarada.

Glavni parametri dioda navedeni u tehničkoj dokumentaciji i referentnoj literaturi uključuju:

1. Maksimalni dozvoljeni reverzni napon diode (U arr max). Ovo je vrijednost napona primijenjenog u suprotnom smjeru, koji dioda može izdržati dugo vremena bez narušavanja njezinih performansi. Za različite diode, ovaj napon može biti u rasponu od desetina do hiljada volti.

2. Prosječna struja ispravljene diode (I sri VP) Maksimalna dozvoljena vrijednost ispravljene jednosmjerne struje koja teče kroz diodu, usrednjena za period. Za različite diode, ova struja može biti u rasponu od stotina miliampera do desetina ampera.

3. Pulsna struja diode naprijed (I at) Je dozvoljena vršna vrijednost trenutnog impulsa pri datom maksimalnom trajanju impulsa i radnom ciklusu.

4. Reverzna strujna dioda (I arr) - konstantna reverzna struja zbog konstantnog obrnutog napona.

5. Konstantan prednji napon (U itd) - konstantni napon naprijed zbog specificirane vrijednosti naprijed struje. Omjer ovih vrijednosti određuje DC otpor diode u datoj tački I - V karakteristike.

3.3. Pulsne diode

Impulsne diode imaju kratko trajanje prelaznih procesa i dizajnirane su za rad u impulsnim kolima. Razlikuju se od ispravljačkih dioda po malim kapacitetima. str- n-prijelaz (udio pikofarada) i niz parametara koji određuju prolazne karakteristike diode. Smanjenje kapaciteta postiže se smanjenjem površine str- n-prelaza, dakle, njihova dozvoljena disipacija snage je mala (30 - 50 mW).

Razmotrite učinak na električni krug koji se sastoji od diode VD i otpornik R(Sl. 3.3) naizmjenični impulsni napon U in(sl. 3.4, a). Napon na ulazu kola u trenutku vremena t = 0 naglo dobija pozitivnu vrijednost U m... Zbog inercije difuznog procesa, struja u diodi se ne pojavljuje odmah, već se vremenom povećava t usta... U trenutku t = t 1 u krugu se uspostavlja stacionarni režim u kojem je diodna struja

,

a napon diode U d =U itd .

At t = t 2 voltaža U in obrće polaritet. Međutim, optužbe su se nakupile na granici str- n- prijelaza, držite diodu u otvorenom stanju neko vrijeme, ali smjer struje u diodi je obrnut. U suštini, tokom vremena t rase dolazi do resorpcije naboja na granici str- n- tranzicija (tj. pražnjenje ekvivalentne kapacitivnosti). Nakon vremenskog intervala resorpcije t rase počinje proces gašenja diode, tj. proces vraćanja njegovih svojstava zaključavanja.

Do vremena t 3 napon na diodi postaje jednak nuli i nakon toga dobija suprotnu vrijednost. Proces vraćanja svojstava blokiranja diode nastavlja se do trenutka t 4 ... Do tog vremena, struja kroz diodu postaje nula, a napon na njoj dostiže vrijednost - U m . Dakle, vrijeme t vos može se računati od tranzicije U d kroz nulu sve dok struja diode ne dostigne nulu.

Razmatranje procesa uključivanja i isključivanja ispravljačke diode pokazuje da dioda nije idealan ventil, ali pod određenim uvjetima ima provodljivost u suprotnom smjeru. Ovi efekti su posebno izraženi pri visokoj frekvenciji ulaznog napona i pri radu sa impulsnim signalima. U vezi s ovom značajkom rada impulsnih dioda u tehničkoj dokumentaciji za njih, pored parametara koji karakteriziraju normalni režim ispravljanja, dati su i dodatni parametri koji karakteriziraju prijelazni proces:

maksimalni impulsni napon naprijed –U at max ;

maksimalna dozvoljena impulsna struja naprijed –I at max ;

vrijeme poravnanja (t usta) Je vremenski interval od trenutka kada se na diodu primijeni impuls naprijed napona do postizanja specificirane vrijednosti struje naprijed u njoj;

vrijeme oporavka Reverzni otpor diode - ( t vos).