مشخصات و پارامترهای دیودهای یکسو کننده و جهانی

دیودهای یکسو کننده برای اصلاح جریان متناوب فرکانس پایین استفاده می شود. خواص یکسو کننده این دیودها بر اساس اصل هدایت یک طرفه اتصالات p-n الکترون-حفره است.

دیودهای یونیورسال در تجهیزات الکترونیکی مختلف به عنوان یکسو کننده AC فرکانس بالا و پایین، ضریب و مبدل فرکانس، آشکارساز سیگنال بزرگ و کوچک و غیره استفاده می شوند. دامنه جریان و ولتاژ عملکرد دیودهای یکسو کننده و یونیورسال بسیار گسترده است، بنابراین تولید می شوند. با هر دو اتصال pn نقطه ای و مسطح در ساختار نیمه هادی با مساحت هایی از دهم میلی متر مربع تا چندین سانتی متر مربع. به طور معمول، دیودهای جهانی از اتصالات با مناطق و ظرفیت های کوچک، اما با مقادیر نسبتاً بالای جریان های رو به جلو و ولتاژ معکوس استفاده می کنند. این الزامات توسط دیودهای نقطه ای، مسطح میکروآلیاژی و دیودهای مزاپلانار برآورده می شود. مشخصات و پارامترهای دیودهای جهانی مانند دیودهای یکسو کننده است.

ویژگی های ولت آمپر(CV) دیودهای یکسو کننده وابستگی جریان عبوری از دیود را به مقدار و قطبیت ولتاژ DC اعمال شده به آن بیان می کند.شاخه مستقیم مشخصه وابستگی جریان عبوری از دیود را با قطبیت عبور مستقیم نشان می دهد. ولتاژ اعمال شده قدرت جریان رو به جلو به طور تصاعدی به ولتاژ رو به جلو اعمال شده به دیود بستگی دارد و می تواند با یک افت ولتاژ کوچک (در حد 0.3 - 1 ولت) در سراسر دیود به مقادیر زیادی برسد.

شاخه معکوس مشخصه مربوط به جهت نارسانای جریان از طریق دیود با قطبیت معکوس ولتاژ اعمال شده به دیود است. جریان معکوس (بخش OD) کمی به ولتاژ معکوس اعمال شده بستگی دارد. با یک ولتاژ معکوس نسبتاً بزرگ (نقطه B روی مشخصه)، یک شکست الکتریکی اتصال p-n رخ می دهد، که در آن جریان معکوس به سرعت افزایش می یابد، که می تواند منجر به شکست حرارتی و آسیب به دیود شود. با افزایش دما، جریان حرارتی و جریان تولید حامل های بار در محل اتصال افزایش می یابد که منجر به افزایش جریان های رو به جلو و معکوس و تغییر در ویژگی های دیود می شود.

خواص و قابلیت تعویض دیودها با پارامترهای آنها ارزیابی می شود. پارامترهای اصلی شامل جریان ها و ولتاژهای مرتبط با مشخصه جریان-ولتاژ استدیودها در مدارهای AC و DC استفاده می شوند. بنابراین، برای ارزیابی خواص دیودها، همراه با پارامترهای روشن، از پارامترهای دیفرانسیل استفاده می شود که عملکرد آنها را در جریان متناوب مشخص می کند.

جریان یکسو شده (مستقیم). Ipr جریان (مقدار متوسط ​​برای دوره) است که از دیود عبور می کند که در آن از عملکرد قابل اعتماد و طولانی مدت آن اطمینان حاصل می شود. قدرت این جریان با گرمایش یا حداکثر توان Rmax محدود می شود. جریان رو به جلو اضافی منجر به شکست حرارتی و آسیب به دیود می شود.

• افت ولتاژ رو به جلو Upr.Sr - مقدار متوسط ​​دوره روی دیود هنگامی که جریان مجاز رو به جلو از آن عبور می کند.
• ولتاژ معکوس مجاز U0br مقدار متوسط ​​برای دوره ای است که در آن عملکرد قابل اعتماد و طولانی مدت دیود تضمین می شود. تجاوز از ولتاژ معکوس منجر به خرابی و خرابی دیودها می شود. با افزایش دما، مقدار ولتاژ معکوس و جریان رو به جلو کاهش می یابد.
• جریان معکوس Iobr - مقدار متوسط ​​برای دوره جریان معکوس با Uobr مجاز. هرچه جریان معکوس کمتر باشد، بهتر است.

شما ویژگی های یکسو کننده دیود هستید.افزایش دما برای هر 10 درجه سانتیگراد منجر به افزایش جریان معکوس برای دیودهای سیلیکون ژرمانیوم با ضریب 1.5 - 2 یا بیشتر می شود.

حداکثر ثابت، یا میانگین توان Pmax تلف شده توسط دیود در طول دوره، که در آن دیود می تواند برای مدت طولانی بدون تغییر پارامترهای خود کار کند. این توان مجموع حاصل ضرب جریان ها و ولتاژها در بایاس های رو به جلو و معکوس انتقال است، یعنی برای نیم سیکل های مثبت و منفی جریان متناوب. برای دستگاه های با قدرت بالا که با اتلاف گرما خوب کار می کنند، Pmax = (Tp.max - Tk) / Rpk. برای دستگاه های کم مصرف که بدون سینک حرارتی کار می کنند،

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

حداکثر دمای محل اتصال Gp.max به ماده (شکاف باند) نیمه هادی و درجه دوپینگ آن بستگی دارد، یعنی به مقاومت ناحیه اتصال p-n - پایه. محدوده Gp.max برای ژرمانیوم در 80 - 110 درجه سانتیگراد و برای سیلیکون 150 - 220 درجه سانتیگراد است.

مقاومت حرارتی Rp.k بین محل اتصال و بدنه با تفاوت دمایی بین اتصال Tpi توسط بدنه Tk و میانگین توان Ra آزاد شده در محل اتصال تعیین می شود و 1 - 3 درجه سانتیگراد / W: Ra.K \u003d (Ta - TK) / Pa. مقاومت حرارتی Rnc بین محل اتصال و محیط به اختلاف دمایی بین اتصال Tp و محیط Tc بستگی دارد. از آنجایی که عملا RPK

حالت محدود کننده استفاده از دیودها با حداکثر ولتاژ معکوس مجاز Urev max، حداکثر جریان یکسو کننده Ipr max و حداکثر دمای اتصال TPmax مشخص می شود با افزایش فرکانس ولتاژ متناوب عرضه شده به دیود، ویژگی های یکسو کننده آن بدتر می شود. بنابراین، برای تعیین ویژگی‌های دیودهای یکسوکننده، معمولاً محدوده فرکانس کاری Df یا حداکثر فرکانس یکسوسازی fmax مشخص می‌شود. برای مدتی به سمت جلو باقی می‌ماند (یعنی خاصیت یکسوسازی خود را از دست می‌دهد). این خاصیت هر چه بیشتر، پالس جریان مستقیم بیشتر یا فرکانس ولتاژ متناوب عرضه شده بیشتر باشد، خود را نشان می دهد.علاوه بر این، در فرکانس های بالا، اثر شنتینگ مانع و ظرفیت های انتشار پیوند pn ظاهر می شود و کاهش می یابد. خواص اصلاح کنندگی آن

هنگام محاسبه حالت یکسو کننده ها، از مقاومت استاتیکی در برابر جریان مستقیم و مقاومت افتراقی دیودها در برابر جریان متناوب استفاده می شود.

• دیفرانسیلمقاومت AC rdiff=dU/dI یا rDif=DU/DI تغییر در جریان دیود را زمانی که ولتاژ نزدیک نقطه عملیاتی انتخاب شده روی مشخصه دیود تغییر می‌کند، تعیین می‌کند. هنگامی که ولتاژ مستقیماً روشن می شود، rdif Pr=0.026/ /IPr و جریان Ip> 10 میلی آمپر، چندین اهم است، هنگامی که ولتاژ معکوس وصل می شود، rDIf arr بزرگ است (از ده ها کیلو اهم تا چندین مگا اهم).
• استاتیکمقاومت دیود در برابر جریان مستقیم rprd = Upr / Ipr، rrev d = Urev / Irev

خازن های دیود تأثیر بسزایی در عملکرد آنها در فرکانس های بالا و در حالت های پالسی دارند. در اطلاعات گذرنامه دیودها معمولاً ظرفیت کل دیود Cd آورده می شود که علاوه بر مانع و ظرفیت انتشار شامل ظرفیت محفظه دستگاه نیز می شود که این ظرفیت بین هادی های پایین خارجی دیود در ساعت اندازه گیری می شود. یک ولتاژ بایاس معکوس و فرکانس جریان

دیود نیمه هادی - این یک دستگاه نیمه هادی با یک اتصال p-n و دو الکترود است. اصل عملکرد یک دیود نیمه هادی مبتنی بر پدیده اتصال p-n است، بنابراین، برای مطالعه بیشتر هر دستگاه نیمه هادی، باید بدانید که چگونه کار می کند.

دیود یکسو کننده (که شیر نیز نامیده می شود) نوعی دیود نیمه هادی است که برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود.

یک دیود دارای دو سرب (الکترود) یک آند و یک کاتد است. آند به لایه p و کاتد به لایه n متصل است. هنگامی که یک مثبت به آند، و یک منفی به آند اعمال می شود (اتصال مستقیم دیود)، دیود جریان عبور می دهد. اگر یک منفی به آند اعمال شود و یک مثبت (روشن کردن معکوس دیود) به کاتد اعمال شود، جریان عبوری از دیود از مشخصه جریان-ولتاژ دیود قابل مشاهده نخواهد بود. بنابراین، هنگامی که یک ولتاژ متناوب به ورودی دیود یکسو کننده وارد می شود، تنها یک نیم موج از آن عبور می کند.

مشخصه ولت آمپر (VAC) دیود.

مشخصه جریان-ولتاژ دیود در شکل نشان داده شده است. I. 2. ربع اول شاخه مستقیم مشخصه را نشان می دهد که وضعیت رسانایی بالای دیود را با یک ولتاژ رو به جلو اعمال شده به آن توصیف می کند که توسط یک تابع خطی تکه ای خطی می شود.

u \u003d U 0 + R D i

جایی که: u - ولتاژ در شیر هنگام عبور جریان i. U 0 - ولتاژ آستانه؛ R d - مقاومت دینامیکی.

در ربع سوم، شاخه معکوس مشخصه ولتاژ جریان است، که وضعیت رسانایی کم را هنگامی که ولتاژ معکوس به دیود اعمال می شود، توصیف می کند. در حالت رسانایی کم، جریان از طریق ساختار نیمه هادی عملاً جریان نمی یابد. با این حال، این تنها تا مقدار معینی از ولتاژ معکوس صادق است. در یک ولتاژ معکوس، زمانی که شدت میدان الکتریکی در اتصال pn به حدود 10 ثانیه ولت بر سانتی‌متر می‌رسد، این میدان می‌تواند به حامل‌های بار متحرک - الکترون‌ها و حفره‌هایی که دائماً در کل حجم ساختار نیمه‌رسانا در نتیجه گرما ایجاد می‌شوند، منتقل کند. تولید - انرژی جنبشی برای یونیزاسیون اتم های خنثی سیلیکون کافی است. حفره ها و الکترون های رسانای حاصل به نوبه خود توسط میدان الکتریکی پیوند p-n شتاب می گیرند و همچنین اتم های سیلیکون خنثی را یونیزه می کنند. در این حالت، افزایش بهمن مانند در جریان معکوس رخ می دهد، .t. ه. خرابی بهمن.

ولتاژی که در آن افزایش شدید جریان معکوس وجود دارد، ولتاژ شکست U 3 نامیده می شود.

موضوع 3. دیودهای نیمه هادی

دیود نیمه هادی یک دستگاه نیمه هادی تبدیل کننده الکتریکی با یک اتصال الکتریکی و دو سیم است که از خواص اتصال p-n استفاده می کند.

دیودهای نیمه هادی طبقه بندی می شوند:

1) با هدف: یکسو کننده، فرکانس بالا و مایکروویو (دیودهای HF و مایکروویو)، پالس، دیودهای زنر نیمه هادی (دیودهای مرجع)، تونل، معکوس، واریکاپ و غیره؛

2) با طراحی و ویژگی های تکنولوژیکی: مسطح و نقطه ای.

3) با توجه به نوع ماده منبع: ژرمانیوم، سیلیکون، آرسنید - گالیم و غیره.

شکل 3.1 - دستگاه دیودهای نقطه ای

یک دیود نقطه ای از صفحه ژرمانیوم یا سیلیکون با رسانایی الکتریکی نوع n (شکل 3.1)، ضخامت 0.1 ... 0.6 میلی متر و 0.5 ... 1.5 میلی متر مربع در مساحت استفاده می کند. یک سیم نوک تیز (سوزن) با ناخالصی رسوب کرده روی آن با صفحه تماس پیدا می کند. در این حالت ناخالصی ها از سوزن به نیمه هادی اصلی پخش می شوند که ناحیه ای با نوع هدایت الکتریکی متفاوتی ایجاد می کند. بنابراین، یک پیوند مینیاتوری p-n به شکل نیمکره در نزدیکی سوزن تشکیل می شود.

برای ساخت دیودهای نقطه ای ژرمانیوم، یک سیم تنگستن پوشش داده شده با ایندیم به صفحه ژرمانیوم جوش داده می شود. ایندیوم پذیرنده ژرمانیوم است. ناحیه حاصل از ژرمانیوم نوع p یک ساطع کننده است.

دیودهای سیلیکونی نقطه ای از سیلیکون نوع n و سیمی با پوشش آلومینیومی ساخته شده اند که به عنوان گیرنده سیلیکون عمل می کند.

در دیودهای مسطح، اتصال pn توسط دو نیمه هادی با انواع مختلف رسانایی الکتریکی تشکیل می شود و ناحیه اتصال انواع دیودها از صدم میلی متر مربع تا چند ده سانتی متر مربع (دیودهای قدرت) متغیر است.

دیودهای مسطح با روش های همجوشی (فیوژن) یا انتشار (شکل 3.2) تولید می شوند.

شکل 3.2 - دستگاه دیودهای مسطح ساخته شده با آلیاژ (الف) و روش انتشار (ب)

قطره ای از ایندیم در یک صفحه ژرمانیوم نوع n در دمای حدود 500 درجه سانتیگراد ذوب می شود (شکل 3.2، a)، که با ذوب شدن با ژرمانیوم، لایه ای از ژرمانیوم نوع p را تشکیل می دهد. ناحیه ای با رسانایی الکتریکی نوع p دارای غلظت ناخالصی بالاتری نسبت به صفحه اصلی است و بنابراین یک قطره چکان است. سیم های سربی معمولاً از نیکل به صفحه اصلی ژرمانیوم و به ایندیم لحیم می شوند. اگر ژرمانیوم نوع p به عنوان ماده اولیه در نظر گرفته شود، آنتیموان در آن ذوب می شود و سپس یک ناحیه تابنده نوع n به دست می آید.

روش انتشار برای ساخت یک اتصال p-n بر این واقعیت استوار است که اتم های ناخالصی به نیمه هادی اصلی پخش می شوند (شکل 3.2، b). برای ایجاد یک لایه p، از انتشار یک عنصر پذیرنده (بور یا آلومینیوم برای سیلیکون، ایندیم برای ژرمانیوم) از طریق سطح ماده منبع استفاده می شود.

3.1 دیودهای یکسو کننده

دیود نیمه هادی یکسو کننده یک دیود نیمه هادی است که برای تبدیل AC به DC طراحی شده است.

دیودهای یکسو کننده بر اساس اتصال p-n ساخته می شوند و دارای دو ناحیه هستند که یکی از آنها مقاومت کمتری دارد (حاوی غلظت ناخالصی بالایی است) و به آن امیتر می گویند. ناحیه دیگر، پایه، مقاومت بیشتری دارد (حاوی غلظت ناخالصی کمتری است).

عملکرد دیودهای یکسو کننده بر اساس خاصیت رسانایی یک طرفه اتصال pn است، که در این واقعیت نهفته است که دومی هنگام روشن شدن مستقیم جریان را به خوبی هدایت می کند (مقاومت کم دارد) و عملاً جریان را هدایت نمی کند (دارای بسیار زیاد است. مقاومت بالا) وقتی دوباره روشن شد.

همانطور که می دانید جریان رو به جلو دیود توسط جریان اصلی و جریان معکوس توسط حامل های شارژ غیر اصلی ایجاد می شود. غلظت اکثر حامل های بار چندین مرتبه بیشتر از غلظت حامل های غیر اصلی است که ویژگی های دروازه دیود را تعیین می کند.

پارامترهای اصلی دیودهای نیمه هادی یکسو کننده عبارتند از:

جریان مستقیم دیود Ipr، که در یک ولتاژ رو به جلو خاص (معمولا Upr = 1 ... 2 ولت) نرمال می شود.

حداکثر دیود حداکثر جریان رو به جلو مجاز Ipr;

حداکثر ولتاژ معکوس مجاز دیود Urev max، که در آن دیود همچنان می تواند برای مدت طولانی به طور معمول کار کند.

· جریان معکوس مستقیم Iobr که از طریق دیود با ولتاژ معکوس برابر با حداکثر Uobr جریان دارد.

متوسط ​​جریان اصلاح شده Ivp.sr که می تواند برای مدت طولانی در دمای قابل قبول گرمایش از دیود عبور کند.

· حداکثر توان مجاز Pmax که توسط دیود تلف می شود، که در آن قابلیت اطمینان مشخص شده دیود تضمین می شود.

با توجه به حداکثر مقدار مجاز متوسط ​​جریان اصلاح شده، دیودها به کم مصرف (Ivp.sr £ 0.3A)، توان متوسط ​​(0.3A) تقسیم می شوند. 10A).

برای حفظ کارایی دیود ژرمانیوم، دمای آن نباید از + 85 درجه سانتیگراد تجاوز کند. دیودهای سیلیکونی می توانند تا دمای +150 درجه سانتیگراد کار کنند.

شکل 3.3 - تغییر مشخصات ولت آمپر یک دیود نیمه هادی از دما: a - برای یک دیود ژرمانیوم. ب - برای دیود سیلیکون

افت ولتاژ هنگام عبور جریان رو به جلو برای دیودهای ژرمانیوم DUpr \u003d 0.3 ... 0.6V است، برای دیودهای سیلیکون - DUpr \u003d 0.8 ... 1.2V. افت ولتاژ بزرگ در طول عبور جریان مستقیم از دیودهای سیلیکونی، در مقایسه با افت ولتاژ مستقیم در دیودهای ژرمانیوم، با یک مانع پتانسیل بالاتر از اتصالات pn تشکیل شده در سیلیکون همراه است.

با افزایش دما، افت ولتاژ رو به جلو کاهش می یابد که با کاهش ارتفاع مانع پتانسیل همراه است.

هنگامی که یک ولتاژ معکوس به یک دیود نیمه هادی اعمال می شود، یک جریان معکوس جزئی در آن ایجاد می شود، به دلیل حرکت حامل های غیر اصلی شارژ از طریق اتصال pn.

با افزایش دمای انتقال p-n، به دلیل انتقال بخشی از الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار رسانایی و تشکیل جفت حامل های بار الکترون-حفره، تعداد حامل های بار جزئی افزایش می یابد. بنابراین جریان معکوس دیود افزایش می یابد.

هنگامی که ولتاژ معکوس چند صد ولتی به دیود اعمال می شود، میدان الکتریکی خارجی در لایه مسدود کننده آنقدر قوی می شود که می تواند الکترون ها را از باند ظرفیت به داخل نوار رسانایی بکشد (اثر زنر). در این حالت جریان معکوس به شدت افزایش می یابد که باعث گرم شدن دیود، افزایش بیشتر جریان و در نهایت شکست حرارتی (تخریب) اتصال pn می شود. اکثر دیودها می توانند به طور قابل اعتماد در ولتاژ معکوس بیش از (0.7 ... 0.8) کار کنند Upprob.

ولتاژ معکوس مجاز دیودهای ژرمانیوم به - 100 ... 400 ولت و دیودهای سیلیکونی - 1000 ... 1500 ولت می رسد.

در تعدادی از تاسیسات مبدل قدرتمند، الزامات برای مقدار متوسط ​​جریان رو به جلو، ولتاژ معکوس از مقدار اسمی پارامترهای دیودهای موجود بیشتر است. در این موارد با اتصال موازی یا سری دیودها مشکل حل می شود.

اتصال موازی دیودها زمانی استفاده می شود که نیاز به دریافت جریان مستقیم بیشتر از حد فعلی یک دیود باشد. اما اگر دیودهای هم نوع به سادگی به صورت موازی متصل شوند، به دلیل عدم تطابق شاخه های مستقیم ویژگی های I-V، بارگذاری متفاوتی خواهند داشت و در برخی، جریان مستقیم بیشتر از حد مجاز خواهد بود.

شکل 3.4 - اتصال موازی دیودهای یکسو کننده

برای یکسان سازی جریان ها، از دیودهایی با تفاوت کوچک در شاخه های مستقیم ویژگی های I-V استفاده می شود (انتخاب می شوند) یا مقاومت های یکسان کننده با مقاومت واحدهای اهم به صورت سری با دیودها متصل می شوند. گاهی اوقات مقاومت های اضافی نیز گنجانده می شود (شکل 3.4، ج) با مقاومت چندین برابر بیشتر از مقاومت مستقیم دیودها، به طوری که جریان در هر دیود عمدتاً با مقاومت Rd تعیین می شود، یعنی. Rd>>rpr vd. مقدار Rd صدها اهم است.

اتصال سریال دیودها برای افزایش کل ولتاژ معکوس مجاز استفاده می شود. هنگامی که یک ولتاژ معکوس اعمال می شود، همان جریان معکوس Iobr از طریق دیودهای متصل به صورت سری می گذرد. با این حال، به دلیل تفاوت در شاخه های معکوس ویژگی های IV، ولتاژ کل به طور نابرابر در بین دیودها توزیع می شود. به دیودی که در آن شاخه معکوس مشخصه I-V بالاتر می رود، ولتاژ بیشتری اعمال می شود. ممکن است بالاتر از حد باشد که منجر به خرابی دیودها می شود.

شکل 3.5 - اتصال سری دیودهای یکسو کننده

برای اینکه ولتاژ معکوس به طور مساوی بین دیودها توزیع شود، بدون توجه به مقاومت معکوس آنها، دیودها با مقاومت ها شنت می شوند. مقاومت Rsh مقاومت ها باید یکسان و به طور قابل توجهی کمتر از کوچکترین مقاومت های معکوس دیودها Rsh باشد. 3.2 دیودهای زنر

دیود زنر نیمه هادی یک دیود نیمه هادی است که ولتاژ آن در ناحیه خرابی الکتریکی به شدت به جریان بستگی دارد و برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود.

دیودهای زنر نیمه هادی از خاصیت تغییر جزئی در ولتاژ معکوس در محل اتصال p-n در هنگام خرابی الکتریکی (بهمن یا تونل) استفاده می کنند. این به دلیل این واقعیت است که افزایش اندک ولتاژ در اتصال pn در حالت شکست الکتریکی باعث تولید شدید حامل های بار و افزایش قابل توجهی در جریان معکوس می شود.

دیودهای زنر ولتاژ پایین بر اساس مواد به شدت دوپ شده (با مقاومت کم) ساخته می شوند. در این حالت، یک اتصال درون صفحه باریک تشکیل می‌شود که در آن شکست الکتریکی تونل در ولتاژهای معکوس نسبتاً کم (کمتر از 6 ولت) رخ می‌دهد. دیودهای زنر ولتاژ بالا بر اساس مواد آلیاژی سبک (مقاومت بالا) ساخته می شوند. بنابراین، اصل عملکرد آنها با خرابی الکتریکی بهمن همراه است.

پارامترهای اصلی دیودهای زنر:

ولتاژ تثبیت Ust (Ust = 1 ... 1000V);

جریان های تثبیت حداقل Ist min و حداکثر Ist max (Ist min "1.0 ... 10mA, Ist max" 0.05 ... 2.0A);

حداکثر توان تلف شده مجاز Rmax;

مقاومت دیفرانسیل در بخش تثبیت rd = DUst / DIst, (rd" 0.5 ... 200 Ohm);

ضریب دمایی ولتاژ در بخش تثبیت:

TKU یک دیود زنر نشان می دهد که ولتاژ تثبیت کننده با تغییر دمای نیمه هادی 1 درجه سانتیگراد چقدر تغییر می کند.

(TKU= -0.5…+0.2%/°С).

شکل 3.6 - مشخصه ولت آمپر دیود زنر و نام گرافیکی معمولی آن

دیودهای زنر برای تثبیت ولتاژ منابع تغذیه و همچنین برای تثبیت سطوح ولتاژ در مدارهای مختلف استفاده می شود.

تثبیت ولتاژ کم ولتاژ در محدوده 0.3 ... 1 ولت را می توان با استفاده از شاخه مستقیم CVC دیودهای سیلیکونی به دست آورد. دیودی که در آن از یک شاخه مشخصه مستقیم I-V برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود، استابیستور نامیده می شود. دیودهای زنر دو طرفه (متقارن) نیز وجود دارند که دارای CVC متقارن نسبت به مبدا هستند.

دیودهای زنر امکان اتصال سری را فراهم می کنند، در حالی که ولتاژ تثبیت کننده حاصل برابر با مجموع ولتاژ دیودهای زنر است:

Ust \u003d Ust1 + Ust2 + ...

اتصال موازی دیودهای زنر غیرقابل قبول است، زیرا. به دلیل پراکندگی مشخصات و پارامترهای همه دیودهای زنر که به صورت موازی متصل شده اند، جریان تنها در دیودی که کمترین ولتاژ تثبیت کننده Ust را دارد، اتفاق می افتد که باعث داغ شدن بیش از حد دیود زنر می شود.

3.3 تونل و دیودهای معکوس

دیود تونلی یک دیود نیمه هادی است که بر اساس یک نیمه هادی منحط ساخته شده است که در آن اثر تونل منجر به ظاهر شدن قسمتی از مقاومت دیفرانسیل منفی بر روی مشخصه جریان-ولتاژ با ولتاژ رو به جلو می شود.

دیود تونل از ژرمانیوم یا آرسنید گالیم با غلظت بسیار بالای ناخالصی ساخته شده است. با مقاومت بسیار کم چنین نیمه هادی هایی با مقاومت کم، دژنراتیو نامیده می شوند. این به شما امکان می دهد یک اتصال p-n بسیار باریک را بدست آورید. در چنین انتقالی، شرایط برای تونل زدن نسبتاً آزاد الکترون ها از طریق یک مانع پتانسیل (اثر تونل سازی) ایجاد می شود. اثر تونل منجر به ظاهر شدن یک بخش با مقاومت تفاضلی منفی در شاخه مستقیم CVC دیود می شود. اثر تونل در این واقعیت است که در ارتفاع سد پتانسیل کم، الکترون‌ها می‌توانند بدون تغییر انرژی خود از سد نفوذ کنند.

پارامترهای اصلی دیودهای تونل:

حداکثر جریان Ip - جریان مستقیم در نقطه حداکثر CVC.

جریان پایین Iv - جریان مستقیم در نقطه حداقل CVC.

· نسبت جریان دیود تونل Iп/Iв.

اوج ولتاژ بالا - ولتاژ رو به جلو مربوط به جریان اوج.

ولتاژ فرورفتگی UV - ولتاژ رو به جلو مربوط به جریان فرورفتگی؛

ولتاژ محلول Urr.

دیودهای تونلی برای تولید و تقویت نوسانات الکترومغناطیسی و همچنین در مدارهای سوئیچینگ و پالس با سرعت بالا استفاده می شوند.

شکل 3.7 - مشخصه جریان ولتاژ یک دیود تونلی

دیود معکوس - دیودی مبتنی بر نیمه هادی با غلظت بحرانی ناخالصی ها که در آن رسانایی در ولتاژ معکوس به دلیل اثر تونل بسیار بیشتر از ولتاژ رو به جلو است.

اصل عملکرد یک دیود معکوس بر اساس استفاده از یک اثر تونل است. اما در دیودهای معکوس غلظت ناخالصی کمتر از دیودهای تونلی معمولی است. بنابراین، اختلاف پتانسیل تماس برای دیودهای معکوس کمتر است و ضخامت اتصال pn بیشتر است. این منجر به این واقعیت می شود که تحت عمل ولتاژ رو به جلو، جریان تونل مستقیم ایجاد نمی شود. جریان رو به جلو در دیودهای معکوس با تزریق حامل های شارژ غیر اولیه از طریق اتصال pn ایجاد می شود، یعنی. جریان مستقیم انتشار است. با یک ولتاژ معکوس، جریان تونل زنی قابل توجهی از طریق اتصال جریان می یابد که توسط حرکت الکترون ها از طریق مانع پتانسیل از ناحیه p به ناحیه n ایجاد می شود. بخش کار CVC یک دیود معکوس، شاخه معکوس است.

بنابراین، دیودهای معکوس اثر یکسو کننده دارند، اما جهت عبوری (رسانا) در آنها با اتصال معکوس مطابقت دارد و جهت مسدود کننده (غیر رسانا) مربوط به اتصال مستقیم است.

شکل 3.8 - مشخصه جریان ولتاژ یک دیود معکوس

دیودهای معکوس در دستگاه های پالس و همچنین مبدل های سیگنال (میکسرها و آشکارسازها) در دستگاه های مهندسی رادیو استفاده می شود.

3.4 واریکاپس

واریکاپ یک دیود نیمه هادی است که از ظرفیت خازنی در مقابل ولتاژ معکوس استفاده می کند و برای استفاده به عنوان یک عنصر خازنی کنترل شده الکتریکی در نظر گرفته شده است.

مواد نیمه هادی برای ساخت واریکاپ ها سیلیکون است.

پارامترهای اصلی واریکاپس:

ظرفیت نامی Sv - ظرفیت خازنی در یک ولتاژ معکوس معکوس (Sv = 10 ... 500 pF).

ضریب همپوشانی ظرفیت؛ (Кс = 5…20) - نسبت ظرفیت های واریکاپ در دو مقدار معکوس ولتاژ معکوس.

Varicaps به طور گسترده در مدارهای مختلف برای کنترل فرکانس خودکار، در تقویت کننده های پارامتریک استفاده می شود.

شکل 3.9 - مشخصه ولت فاراد واریکاپ

3.5 محاسبه مدارهای الکتریکی با دیودهای نیمه هادی.

در مدارهای عملی، مقداری بار، مانند یک مقاومت، در مدار دیود گنجانده شده است (شکل 3.10، a). زمانی که آند پتانسیل مثبتی نسبت به کاتد داشته باشد، جریان رو به جلو جریان می یابد.

حالت دیود با بار، حالت کار نامیده می شود. اگر دیود دارای مقاومت خطی بود، محاسبه جریان در چنین مداری دشوار نخواهد بود، زیرا مقاومت کل مدار برابر با مجموع مقاومت دیود در برابر جریان مستقیم Ro و مقاومت مدار است. مقاومت بار Rn. اما دیود دارای مقاومت غیر خطی است و مقدار Ro با تغییر جریان تغییر می کند. بنابراین محاسبه جریان به صورت گرافیکی انجام می شود. وظیفه به شرح زیر است: مقادیر E، Rn و مشخصه دیود مشخص است، برای تعیین جریان در مدار I و ولتاژ در سراسر دیود Ud لازم است.

شکل 3.10

مشخصه یک دیود باید به عنوان نمودار معادله ای در نظر گرفته شود که مقادیر I و U را مرتبط می کند. و برای مقاومت Rn، معادله مشابه قانون اهم است:

(3.1)

بنابراین، دو معادله با دو مجهول I و U وجود دارد که یکی از معادلات به صورت گرافیکی آورده شده است. برای حل چنین سیستم معادلاتی، باید نمودار معادله دوم را رسم کرد و مختصات نقطه تقاطع دو نمودار را یافت.

معادله مقاومت Rn اولین معادله توان برای I و U است. نمودار آن یک خط مستقیم به نام خط بار است. بر روی دو نقطه در محورهای مختصات ساخته شده است. برای I=0، از معادله (3.1) به دست می آوریم: E − U= 0 یا U= E که مربوط به نقطه A در شکل است. 3.10b. و اگر U= 0 باشد، I= E/Rn. این جریان را روی محور y (نقطه B) به تعویق می اندازیم. از طریق نقاط A و B یک خط مستقیم ترسیم می کنیم که خط بار است. مختصات نقطه D جواب مسئله را می دهد.

لازم به ذکر است که محاسبه گرافیکی حالت عملکرد دیود را می توان در صورتی که Rн >> Rо حذف کرد. در این مورد، نادیده گرفتن مقاومت دیود و تعیین جریان تقریباً مجاز است: I "E / Rn.

اگر منبع ولتاژ متناوب بدهد، روش در نظر گرفته شده برای محاسبه ولتاژ مستقیم را می توان برای مقادیر دامنه یا لحظه ای اعمال کرد.

از آنجایی که دیودهای نیمه هادی جریان را به خوبی در جهت جلو و در جهت معکوس ضعیف هدایت می کنند، بیشتر دیودهای نیمه هادی برای اصلاح جریان متناوب استفاده می شوند.

ساده ترین مدار برای یکسو کردن جریان متناوب در شکل نشان داده شده است. 3.11. یک منبع EMF متغیر - e، یک دیود VD و یک مقاومت بار Rn به صورت سری در آن متصل شده اند. به این مدار نیم موج می گویند.

عملکرد ساده ترین یکسو کننده به شرح زیر است. در طول یک نیم چرخه، ولتاژ برای دیود مستقیم است و جریان عبور می کند، و یک افت ولتاژ UR در سراسر مقاومت Rn ایجاد می کند. در نیم چرخه بعدی، ولتاژ معکوس می شود، عملاً جریانی وجود ندارد و UR \u003d 0 است. بنابراین، مقاومت بار از طریق دیود، جریان ضربانی را به شکل پالس هایی به مدت نیم سیکل عبور می دهد. این جریان را جریان اصلاح شده می نامند. این یک ولتاژ اصلاح شده در مقاومت Rn ایجاد می کند. نمودارها در شکل 3.11، b فرآیندهای یکسو کننده را نشان می دهد.

شکل 3.11

دامنه امواج نیمه مثبت روی دیود بسیار کم است. این به دلیل این واقعیت است که هنگام عبور جریان رو به جلو، بیشتر ولتاژ منبع در سراسر مقاومت بار Rn کاهش می یابد که مقاومت آن بسیار بیشتر از مقاومت دیود است. در این مورد

برای دیودهای نیمه هادی معمولی، ولتاژ پیشروی بیش از 1 ... 2 ولت نیست. به عنوان مثال، اجازه دهید منبع دارای ولتاژ موثر E = 200V و . اگر Upr max= 2V، URmax= 278V.

با نیم موج منفی، عملاً ولتاژ ورودی وجود ندارد و افت ولتاژ در مقاومت Rn صفر است. کل ولتاژ منبع به دیود اعمال می شود و ولتاژ معکوس برای آن است. بنابراین، حداکثر مقدار ولتاژ معکوس برابر با دامنه emf منبع است.

ساده ترین طرح برای استفاده از دیود زنر در شکل نشان داده شده است. 3.12، الف. بار (مصرف کننده) به صورت موازی به دیود زنر متصل می شود. بنابراین، در حالت تثبیت، زمانی که ولتاژ روی دیود زنر تقریباً ثابت است، همان ولتاژ روی بار خواهد بود. به طور معمول، Rogr برای نقطه میانی T مشخصه دیود زنر محاسبه می شود.

موردی را در نظر بگیرید که E = const، و Rн از Rn min تا Rn max متفاوت است.

مقدار Rlimit را می توان با استفاده از فرمول زیر پیدا کرد:

(3.3)

جایی که Iav \u003d 0.5 (Ist min + Ist max) - میانگین جریان دیود زنر.

در \u003d Ust / Rn - جریان بارگذاری (در Rn \u003d const)؛

In.av = 0.5 (در دقیقه + در حداکثر)، (در Rn = var)،

و و .

شکل 3.12

عملکرد مدار در این حالت را می توان به صورت زیر توضیح داد. از آنجایی که Rlimit ثابت است و افت ولتاژ روی آن برابر با (E - Ust) نیز ثابت است، جریان در Rlimit برابر با (Ist + Il.av) باید ثابت باشد. اما دومی فقط در صورتی امکان پذیر است که جریان دیود زنر I و جریان بار In به همان میزان، اما در جهت مخالف تغییر کنند. به عنوان مثال، اگر In افزایش یابد، جریان I به همان مقدار کاهش می یابد و مجموع آنها بدون تغییر باقی می ماند.

بیایید اصل عملکرد یک دیود زنر را با استفاده از مثالی از یک مدار متشکل از یک منبع متصل سری متغیر EMF - e، یک دیود زنر VD و یک مقاومت R در نظر بگیریم (شکل 3.13، a).

در نیم سیکل مثبت، یک ولتاژ معکوس به دیود زنر اعمال می شود و تا ولتاژ شکست دیود زنر، کل ولتاژ به دیود زنر اعمال می شود، زیرا جریان در مدار صفر است. پس از شکست الکتریکی دیود زنر، ولتاژ روی دیود زنر VD بدون تغییر باقی می‌ماند و تمام ولتاژ باقی‌مانده منبع EMF به مقاومت R اعمال می‌شود. در نیم سیکل منفی، دیود زنر در جهت رسانا، افت ولتاژ در سراسر آن حدود 1 ولت است و ولتاژ باقی مانده از منبع EMF به مقاومت R اعمال می شود.

دیود نیمه هادی یک دستگاه نیمه هادی با یک اتصال الکتریکی و دو پایانه است که از یک یا آن خاصیت اتصال الکتریکی استفاده می کند. اتصال الکتریکی می تواند یک اتصال الکترون به سوراخ، یک تماس فلز-نیمه هادی یا یک اتصال ناهمگون باشد.

ناحیه کریستال نیمه هادی دیود که دارای غلظت بیشتری از ناخالصی ها است (از این رو حامل های اصلی بار هستند)، امیتر و ناحیه دیگر با غلظت کمتر، پایه نامیده می شود. طرف دیود که قطب منفی منبع تغذیه در هنگام اتصال مستقیم به آن وصل می شود اغلب کاتد و طرف دیگر آند نامیده می شود.

با توجه به هدف آنها، دیودها به موارد زیر تقسیم می شوند:

1. یکسو کننده (قدرت)، طراحی شده برای تبدیل ولتاژ متناوب منابع تغذیه فرکانس صنعتی به مستقیم.

2. دیودهای زنر (دیودهای مرجع) طراحی شده برای تثبیت ولتاژ , داشتن یک بخش با وابستگی ضعیف ولتاژ به جریان در شاخه معکوس CVC:

3. واریکاپ‌هایی که برای استفاده به‌عنوان یک خازن کنترل‌شده توسط ولتاژ الکتریکی در نظر گرفته شده‌اند.

4. پالس، طراحی شده برای کار در مدارهای پالس با سرعت بالا.

5. تونل و معکوس، طراحی شده برای تقویت، تولید و سوئیچ نوسانات فرکانس بالا.

6. مایکروویو، طراحی شده برای تبدیل، سوئیچ، تولید نوسانات مایکروویو.

7. LED های طراحی شده برای تبدیل سیگنال الکتریکی به انرژی نور.

8. فتودیودهای طراحی شده برای تبدیل انرژی نور به سیگنال الکتریکی.

سیستم و لیست پارامترهای موجود در توضیحات فنی و مشخص کردن خواص دیودهای نیمه هادی با در نظر گرفتن ویژگی ها و کاربردهای فیزیکی و تکنولوژیکی آنها انتخاب می شود. در بیشتر موارد، اطلاعات مربوط به پارامترهای استاتیک، پویا و محدود کننده آنها مهم است.

پارامترهای استاتیک رفتار دستگاه ها را در جریان مستقیم مشخص می کند، پارامترهای دینامیکی ویژگی های فرکانس زمانی آنها را مشخص می کند، پارامترهای محدود کننده منطقه عملکرد پایدار و قابل اعتماد را تعیین می کند.

1.5. مشخصه جریان-ولتاژ دیود

مشخصه جریان-ولتاژ (CVC) یک دیود شبیه مشخصه جریان-ولتاژ است. pnانتقال و دارای دو شاخه - مستقیم و معکوس.

CVC دیود در شکل 5 نشان داده شده است.

اگر دیود در جهت جلو ("+" - به منطقه متصل شده است آرو "-" - به منطقه n، پس از رسیدن به ولتاژ آستانه Uسپس دیود باز می شود و جریان مستقیم از آن عبور می کند. وقتی دوباره روشن شد ("-" به منطقه آر، و "+" - به منطقه n) جریان معکوس کمی از دیود عبور می کند، یعنی در واقع دیود بسته است. بنابراین، می توانیم فرض کنیم که دیود جریان را تنها در یک جهت عبور می دهد، که به آن اجازه می دهد تا به عنوان یک عنصر یکسو کننده استفاده شود.

مقادیر جریان های رو به جلو و معکوس با چندین مرتبه بزرگی متفاوت است و افت ولتاژ رو به جلو در مقایسه با ولتاژ معکوس که می تواند صدها ولت یا بیشتر باشد از چند ولت تجاوز نمی کند. خواص یکسوسازی دیودها بهتر است، جریان معکوس برای یک ولتاژ معکوس معکوس کوچکتر و افت ولتاژ برای یک جریان رو به جلو معین کمتر است.

پارامترهای CVC عبارتند از: مقاومت دینامیکی (دیفرانسیل) دیود در برابر جریان متناوب و مقاومت استاتیکی در برابر جریان مستقیم.

مقاومت استاتیکی یک دیود در برابر جریان مستقیم در جهت جلو و معکوس با رابطه زیر بیان می شود:

, (2)

جایی که Uو مننقاط خاصی را در مشخصه I-V دیود که در آن مقاومت محاسبه می شود مشخص کنید.

مقاومت AC دینامیک تغییر در جریان را از طریق یک دیود با تغییر ولتاژ در نزدیکی نقطه عملیاتی انتخاب شده در مشخصه دیود تعیین می کند:

. (3)

از آنجایی که یک مشخصه معمولی I-V یک دیود دارای بخش هایی با خطی بودن افزایش یافته است (یکی در شاخه جلو، یکی در عقب)، r d به عنوان نسبت یک افزایش کوچک ولتاژ در سراسر دیود به یک افزایش کوچک جریان عبوری از آن در یک حالت معین محاسبه می شود:

. (4)

برای استخراج یک عبارت برای r e، راحت تر است که جریان را به عنوان استدلال در نظر بگیریم منو ولتاژ را تابع آن در نظر بگیرید و با گرفتن لگاریتم معادله (1) آن را به شکل زیر در آورید:

. (5)

. (6)

از این نتیجه می شود که با افزایش جریان مستقیم r q به سرعت کاهش می یابد، زیرا با اتصال مستقیم دیود من>>من اس .

در بخش خطی مشخصه I-V، با اتصال مستقیم دیود، مقاومت استاتیک همیشه بیشتر از مقاومت دینامیکی است: آر st > rه. هنگامی که دیود دوباره روشن می شود آرخیابان rد

بنابراین، مقاومت الکتریکی دیود در جهت جلو بسیار کمتر از جهت معکوس است. بنابراین دیود دارای رسانایی یک طرفه است و برای یکسو کردن AC استفاده می شود.

دیود یک دستگاه نیمه هادی با یک اتصال p-n است که دارای دو خروجی (کاتد و آند) است که برای تثبیت، اصلاح، تعدیل، تشخیص، تبدیل و محدود کردن سیگنال های الکتریکی طراحی شده است. جریان معکوس.

در هدف عملکردی خود، دیودها به پالس، یکسو کننده، یونیورسال، دیود زنر، دیود مایکروویو، دیود تونلی، واریکاپ، دیود سوئیچینگ و غیره تقسیم می شوند.

در تئوری، ما می دانیم که یک دیود فقط اجازه می دهد جریان در یک جهت جریان یابد. با این حال، افراد زیادی نمی دانند و درک می کنند که او دقیقا چگونه این کار را انجام می دهد. از نظر شماتیک، یک دیود را می توان به صورت کریستالی متشکل از 2 ناحیه (نیمه هادی) تصور کرد. یکی از این مناطق کریستال دارای رسانایی نوع n و دیگری دارای رسانایی نوع p است.

در شکل حفره هایی در ناحیه نوع n غالب هستند که به صورت دایره های آبی نشان داده شده اند و الکترون های غالب در ناحیه نوع p به رنگ قرمز هستند. این دو ناحیه الکترودهای کاتد دیود و آند هستند:

کاتد الکترود منفی دیودی است که حامل های اصلی آن الکترون ها هستند.

آند الکترود مثبت دیودی است که حامل های اصلی آن سوراخ ها هستند.

لایه‌های فلزی تماسی بر روی سطوح بیرونی نواحی رسوب می‌کنند که سیم‌های الکترودهای دیود به آن‌ها لحیم می‌شوند. دستگاهی از این نوع فقط می تواند در یکی از دو حالت باشد:

1. بسته - این زمانی است که جریان را ضعیف هدایت می کند.

2. باز زمانی است که جریان را به خوبی هدایت کند.

اگر قطبیت منبع ولتاژ DC اعمال شود، دیود در حالت بسته خواهد بود.

در این حالت، الکترون‌های ناحیه نوع n شروع به حرکت به سمت قطب مثبت منبع نیرو می‌کنند و از اتصال pn دور می‌شوند و حفره‌ها در ناحیه نوع p نیز از اتصال pn دور می‌شوند. حرکت به سمت قطب منفی در پایان، مرز مناطق گسترش می یابد، که منطقه ای را تشکیل می دهد که توسط الکترون ها و حفره ها متحد شده است، که مقاومت زیادی در برابر جریان ایجاد می کند.

با این حال، حامل های بار اقلیت در هر یک از مناطق دیود وجود دارند و تبادل کوچک الکترون ها و حفره ها بین نواحی همچنان رخ می دهد. بنابراین جریانی چند برابر کمتر از جریان مستقیم از دیود عبور می کند و این جریان نامیده می شود جریان معکوس دیود. در عمل، به عنوان یک قاعده، جریان معکوس اتصال p-n نادیده گرفته می شود، و از این رو معلوم می شود که اتصال p-n فقط رسانایی یک طرفه دارد.

کتابخانه آنلاین رایگان "KnigaGo.ru"

http://knigago.ru

I. محاسبه پارامترهای دیودهای نیمه هادی

دیودهای یکسو کننده برای اصلاح AC فرکانس پایین (معمولاً کمتر از 50 کیلوهرتز) طراحی شده اند. به عنوان یکسو کننده، از دیودهای مسطح استفاده می شود که به دلیل سطح تماس زیاد، جریان یکسوسازی زیادی را امکان پذیر می کند. مشخصه جریان-ولتاژ یک دیود، وابستگی جریان عبوری از دیود را به مقدار و قطبیت ولتاژ اعمال شده به آن بیان می کند (شکل 1.1). انشعاب واقع در ربع اول مطابق با جهت جلو (انتقال) جریان و انشعاب واقع در ربع سوم با جهت معکوس جریان مطابقت دارد.

هر چه انشعاب مستقیم به محور عمودی شیب دارتر و به شاخه معکوس افقی نزدیک تر باشد، دیود خواص یکسوسازی بهتری دارد. با یک ولتاژ معکوس به اندازه کافی بزرگ، یک خرابی در دیود رخ می دهد، یعنی. جریان معکوس به شدت افزایش می یابد. عملکرد معمولی یک دیود به عنوان یک عنصر با رسانش یک طرفه فقط در حالت هایی امکان پذیر است که ولتاژ معکوس از ولتاژ شکست تجاوز نمی کند.

جریان دیود به دما بستگی دارد (شکل 1.1 را ببینید). اگر جریان ثابتی از دیود عبور کند، با تغییر دما، افت ولتاژ در سراسر دیود تقریباً 2 میلی ولت / درجه سانتیگراد تغییر می کند. با افزایش دما، جریان معکوس برای ژرمانیوم دو برابر و برای دیودهای سیلیکونی به ازای هر 10 درجه سانتی گراد 2.5 برابر می شود. ولتاژ شکست با افزایش دما کاهش می یابد.

دیودهای فرکانس بالا دستگاه‌های جهانی هستند: برای اصلاح جریان‌ها در محدوده فرکانس وسیع (تا چند صد مگاهرتز)، برای مدولاسیون، تشخیص و سایر تبدیل‌های غیر خطی. دیودهای نقطه ای عمدتاً به عنوان دیودهای فرکانس بالا استفاده می شوند. دیودهای فرکانس بالا همان ویژگی های یکسو کننده ها را دارند، اما محدوده فرکانس کاری آنها بسیار گسترده تر است.

پارامترهای اصلی:

Unp- ولتاژ رو به جلو ثابت در یک جریان رو به جلو ثابت معین.

Uobr- ولتاژ معکوس ثابت اعمال شده به دیود در جهت مخالف.

آی پی- جریان مستقیم رو به جلو که از طریق دیود در جهت جلو جریان می یابد.

ایار- جریان معکوس ثابتی که از طریق دیود در جهت مخالف در یک ولتاژ معکوس معکوس جریان می یابد.

Unp.obr- مقدار ولتاژ معکوس که باعث خرابی اتصال دیود می شود.

Inp.cp- میانگین جریان رو به جلو، مقدار متوسط ​​جریان رو به جلو دیود در طول دوره.

Ivp.sr-متوسط ​​جریان یکسو کننده، مقدار متوسط ​​جریان اصلاح شده که در طول دوره از دیود عبور می کند (با در نظر گرفتن جریان معکوس).

Iobr.cp- میانگین جریان معکوس، مقدار متوسط ​​جریان معکوس برای دوره.

Rpr- اتلاف توان مستقیم، مقدار توان تلف شده توسط دیود در جریان جریان مستقیم.

پاوگ- میانگین اتلاف توان دیود، مقدار متوسط ​​توان تلف شده توسط دیود در جریان جریان رو به جلو و معکوس.

Rdif- مقاومت دیفرانسیل دیود، نسبت افزایش اندک ولتاژ دیود به افزایش اندک جریان روی آن در یک حالت معین

(1.1)

Rnp.d. مقاومت dc رو به جلو دیود است، مقدار مقاومت دیود به دست آمده به عنوان ضریب ولتاژ dc رو به جلو در سراسر دیود و جریان رو به جلو مربوطه

Rbr.d- مقاومت معکوس دیود؛ مقدار مقاومت دیود که به عنوان ضریب ولتاژ معکوس ثابت در سراسر دیود و جریان معکوس ثابت مربوطه به دست می آید.

(1.3)

حداکثر پارامترهای مجاز، محدودیت‌های شرایط عملیاتی را که تحت آن دیود می‌تواند با احتمال معین در طول عمر سرویس مشخص کار کند، تعیین می‌کند. این موارد عبارتند از: حداکثر ولتاژ معکوس مستقیم مجاز Uobrحداکثر حداکثر جریان رو به جلو مجاز Ipr.max، حداکثر مجاز متوسط ​​جریان رو به جلو Ipr.cf..حداکثر، حداکثر مجاز متوسط ​​جریان اصلاح شده Ivp.av.max، حداکثر مجاز اتلاف توان متوسط ​​دیود Рav.max.

این پارامترها در ادبیات مرجع آورده شده است. علاوه بر این، آنها را می توان به صورت تجربی و با ویژگی های جریان-ولتاژ تعیین کرد.

مقاومت دیفرانسیل به صورت همتجانس زاویه شیب مماس کشیده شده به شاخه مستقیم CVC در نقطه یافت می شود. Ipr= 12 میلی آمپر ( Rdiff ~ ctg Θ ~)

(1.4)

مقاومت مستقیم دیود به عنوان نسبت ولتاژ ثابت در طول دیود یافت می شود بالا=0.6V به DC مربوطه Ipr\u003d 12 میلی آمپر در شاخه مستقیم مشخصه I-V.

(1.5)

ما آن را می بینیم Rdif < Rpr.d. علاوه بر این، ما توجه می کنیم که مقادیر این پارامترها به حالت مشخص شده بستگی دارد. به عنوان مثال، برای همان دیود در آی پی= 4 میلی آمپر

(1.6) , (1.7)

محاسبه Rbr.dبرای دیود GD107 در Uobr= 20 ولت و با مقدار محاسبه شده مقایسه کنید Rpr.d. در شاخه معکوس CVC GD107 (شکل 1.2 را ببینید) متوجه می شویم: ایار= 75uA در Uobr= 20 ولت در نتیجه،

(1.8)

ما آن را می بینیم رابر>>Rpr.d، که نشان دهنده هدایت یک طرفه دیود است. نتیجه گیری در مورد رسانایی یک طرفه نیز می تواند مستقیماً از تجزیه و تحلیل ویژگی های I-V استخراج شود: جریان رو به جلو آی پی~ mA در بالا <1B, в то время как Iobp~ ده ها μA در Uarr~ ده هاولت، یعنی جریان رو به جلو از جریان معکوس صدها تا هزاران بار بیشتر است

(1.9)

دیودها و استابیستورهای زنر برای تثبیت سطح ولتاژ در هنگام تغییر جریان در دیود طراحی شده اند. برای دیودهای زنر، کارگر بخش شکست الکتریکی مشخصه جریان-ولتاژ در ناحیه ولتاژهای معکوس است (شکل 1.3).

در این بخش، ولتاژ دو سر دیود با تغییر قابل توجهی در جریان عبوری از دیود تقریبا ثابت می ماند. دیودهای آلیاژی با پایه ساخته شده از مواد کم مقاومت (با دوپ بالا) ویژگی مشابهی دارند. در این حالت، یک اتصال p-n باریک تشکیل می شود که شرایطی را برای وقوع خرابی الکتریکی در ولتاژهای معکوس نسبتاً کم (واحدها - ده ها ولت) ایجاد می کند. یعنی چنین ولتاژهایی برای تغذیه بسیاری از دستگاه های ترانزیستوری مورد نیاز است. در دیودهای ژرمانیوم، خرابی الکتریکی به سرعت به شکست حرارتی تبدیل می شود؛ بنابراین از دیودهای سیلیکونی به عنوان دیودهای زنر استفاده می شود که در برابر شکست حرارتی مقاومت بیشتری دارند. برای استابیستورها، بخش مستقیم مشخصه جریان-ولتاژ به عنوان یک کارگر عمل می کند (شکل 1.4). دیودهای زنر دو طرفه (دو آندی) دارای دو اتصال p-n پشت سر هم هستند که هر کدام یکی اصلی برای قطب مخالف است.

پارامترهای اصلی:

Ust- ولتاژ تثبیت، ولتاژ روی دیود زنر هنگام عبور جریان نامی.

∆Ust.nom- گسترش مقدار اسمی ولتاژ تثبیت، انحراف ولتاژ روی دیود زنر از مقدار اسمی.

Rdif.st- مقاومت دیفرانسیل دیود زنر، نسبت افزایش ولتاژ تثبیت دیود زنر به افزایش جریان کوچک که باعث ایجاد آن در یک محدوده فرکانس مشخص شده است.

α ST - ضریب دمایی ولتاژ تثبیت، نسبت تغییر نسبی ولتاژ تثبیت به تغییر مطلق دمای محیط در جریان تثبیت ثابت.

حداکثر پارامترهای مجاز این موارد عبارتند از: حداکثر Ist.max، کمترین دقیقهجریان های تثبیت کننده، حداکثر جریان رو به جلو مجاز ایمکس، حداکثر اتلاف برق مجاز Pmax.

اصل کار ساده ترین تثبیت کننده ولتاژ نیمه هادی (شکل 1.5) مبتنی بر استفاده از غیرخطی بودن مشخصه جریان-ولتاژ دیودهای زنر است (شکل 1.3 را ببینید). ساده ترین تثبیت کننده نیمه هادی یک تقسیم کننده ولتاژ است که از یک مقاومت محدود کننده راگرو دیود زنر سیلیکونی VD. بار Rn به دیود زنر متصل است،

در این حالت، ولتاژ روی بار برابر با ولتاژ روی دیود زنر است

U R H \u003d U VD \u003d U ST(1.10)

و ولتاژ ورودی بین آنها توزیع می شود راگرو VD

U BH \u003d U R OGR + U ST(1.11)

جاری از طریق راگرطبق قانون اول کیرشهوف، برابر است با مجموع جریان های بار و دیود زنر.

I R OGR \u003d I ST + I H (1.12)

مقدار راگرطوری انتخاب می شود که جریان عبوری از دیود زنر برابر با اسمی باشد، یعنی. مربوط به وسط منطقه کار است.

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

ولتاژ رو به جلو و معکوس چیست؟ من در تلاش برای درک اصل عملکرد ترانزیستور اثر میدانی هستم. و بهترین جواب را گرفت

پاسخ از Vovik[فعال]
Direct - plus به مثبت، منهای به منهای اعمال می شود. برعکس - به مثبت - منهای، به منهای - به علاوه.
در رابطه با ترانزیستور اثر میدان - بین منبع و دروازه.
ترانزیستور دوقطبی دارای پایه و امیتر است نه میدان.
یک ترانزیستور دوقطبی از دو اتصال pp پشت سر هم با یک خروجی مشترک - امیتر - پایه (نوع مشترک) - کلکتور، مانند دو دیود تشکیل شده است، فقط "لایه" مشترک نازک است و در صورت ولتاژ مستقیم، جریان را هدایت می کند. به نام باز شدن، بین امیتر و پایه اعمال می شود.
هرچه ولتاژ مستقیم بین پایه و امیتر بیشتر باشد، ترانزیستور بازتر است و مقاومت امیتر-کلکتور آن کمتر است، یعنی بین ولتاژ پایه امیتر و مقاومت ترانزیستور دوقطبی رابطه معکوس وجود دارد.
اگر ولتاژ معکوس بین پایه و امیتر اعمال شود، ترانزیستور کاملا بسته می شود و جریانی را هدایت نمی کند.
اگر فقط به پایه و امیتر یا بیس و کلکتور ولتاژ اعمال کنید، یک دیود معمولی دریافت می کنید.
ترانزیستور اثر میدانی تا حدودی متفاوت چیده شده است. همچنین سه خروجی وجود دارد که به آنها تخلیه، منبع و گیت می گویند. تنها یک اتصال p-p، دروازه -> منبع تخلیه یا دروازه وجود دارد<- 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.

پاسخ از الکس آر[گورو]
برای 1 سوال، مستقیم و arr، با یک نیمه هادی (دیود) اتفاق می افتد، یعنی یک دیود در یک npr مستقیم جریان را عبور می دهد، و اگر جریان به عقب برگردد، همه چیز بسته می شود. برای وضوح، نوک لاستیک دوچرخه در آنجا باد کرده است، نه عقب. فیلد tr-r، در اینجا، صرفاً برای درک، هیچ ارتباط الکترونیکی بین دروازه و منبع تخلیه وجود ندارد و جریان به دلیل شر میدان ایجاد شده روی دروازه عبور می کند. یه چیزی شبیه اون.

پاسخ از الکساندر اگوروف[گورو]
مستقیم - منهای ناحیه با رسانایی n، به اضافه ناحیه k با رسانایی p
برعکس
با تامین تنها امیتر و کلکتور، جریان عبور نمی کند، زیرا اتم های یونیزه شده پایه بارهای آزاد امیتر را از محل اتصال pn دفع می کنند (که پرش از روی اتصال pn بسیار دشوار است، زیرا دی الکتریک است) . و اگر به پایه ولتاژ اعمال کنید، شارژهای رایگان را از پایه "مکیده" می کند و آنها دیگر بارهای امیتر را دفع نمی کنند و از عبور آنها از اتصال pn جلوگیری می کنند. ترانزیستور باز خواهد شد.
به هر حال، امیتر، کلکتور و پایه دارای یک اثر میدانی نیستند، بلکه یک ترانزیستور دو قطبی هستند.
اگر فقط به پایه و امیتر یا بیس و کلکتور ولتاژ اعمال کنید، آنگاه یک دیود ساده خواهد بود (هر پیوند pn یک دیود است).

پاسخ از کاربر کاربر[گورو]
ترانزیستور اثر میدان دارای یک کانال از نوع p یا n است که توسط میدان کنترل می شود. منبع تخلیه دروازه پایانه های ترانزیستور

دیود یکی از انواع دستگاه هایی است که بر اساس نیمه هادی طراحی شده است. دارای یک اتصال p-n و همچنین خروجی آند و کاتد است. در بیشتر موارد، برای مدولاسیون، اصلاح، تبدیل و سایر اقدامات با سیگنال های الکتریکی ورودی طراحی شده است.

اصل عمل:

1. برقروی کاتد عمل می کند، بخاری شروع به درخشش می کند و الکترود الکترون ساطع می کند.
2. بین دو الکترودمیدان الکتریکی تشکیل می شود.
3. اگر آند مثبت باشد، سپس شروع به جذب الکترون به سمت خود می کند و میدان حاصل کاتالیزوری برای این فرآیند است. در این حالت یک جریان انتشار ایجاد می شود.
4. بین الکترودهایک بار منفی فضایی تشکیل می شود که می تواند در حرکت الکترون ها اختلال ایجاد کند. اگر پتانسیل آند خیلی ضعیف باشد این اتفاق می افتد. در این حالت، بخش‌هایی از الکترون‌ها نمی‌توانند بر اثر بار منفی غلبه کنند و شروع به حرکت در جهت مخالف می‌کنند و دوباره به کاتد باز می‌گردند.
5. همه الکترون ها، که به آند رسیده و به کاتد برنگشته است، پارامترهای جریان کاتد را تعیین می کند. بنابراین، این شاخص به طور مستقیم به پتانسیل آند مثبت بستگی دارد.
6. جریان تمام الکترون ها، که می تواند به آند برسد، جریان آند نامیده می شود که نشانگرهای آن در دیود همیشه با پارامترهای جریان کاتد مطابقت دارد. گاهی اوقات هر دو نشانگر می توانند صفر باشند، این در شرایطی اتفاق می افتد که آند دارای بار منفی است. در این حالت، میدانی که بین الکترودها ایجاد شده است، ذرات را تسریع نمی کند، بلکه برعکس، آنها را کاهش داده و به کاتد باز می گرداند. دیود در این حالت در حالت قفل باقی می ماند که منجر به یک مدار باز می شود.

اگرچه این خطاها نادر هستند، اما باید به خاطر داشته باشید که اینها همه احتمالات هستند و همچنین دیودی است که با عبور جریان زیادی از آن خراب می شود و کار نمی کند. همچنین باید به یاد داشته باشید که دیود از موادی ساخته شده است که به راحتی می شکنند. تنها چیزی که آنها را کنار هم نگه می دارد بدنه دیود است.

اگر بدنه دیود منبسط شود، اتصال باز می شود. همچنین ببینید: چگونه خازن کار می کند. در این صفحات مطالب مفید زیادی در مورد "الکترونیک به طور کلی" پیدا خواهید کرد. با این ولتاژ مثبت کوچک، عملا جریان رو به جلو وجود ندارد. با یک ولتاژ مثبت در پایانه های آن، می گوییم دیود بایاس رو به جلو است. یک دیود زمانی بایاس رو به جلو است که ولتاژ آن در هر نقطه ای از سمت ولتاژ مثبت منبع باشد.

دستگاه

در زیر یک دستگاه دیود است که مطالعه این اطلاعات برای درک بیشتر اصول عملکرد این عناصر ضروری است:

می گوییم دیود معکوس است. در جهت معکوس، جریان بسیار نزدیک به صفر، همیشه کمی منفی، زیر محور ولتاژ است. هنگامی که دیود بایاس معکوس می شود، جریان کمی وجود دارد. ما به این جریان اشباع معکوس می گوییم. در اکثر مواقع، این به اندازه کافی به صفر نزدیک است که نادیده گرفته شود.

در برخی موارد، جریان اشباع معکوس مهم می شود و شما نام بدی به آن می دهید: جریان نشتی. دیود بایاس معکوس نمی تواند برای همیشه دوام بیاورد. در هنگام شکست، جریان به شدت افزایش می یابد و در جهت منفی بسیار زیاد می شود.

1. قابیک بطری خلاء است که می تواند از شیشه، فلز یا انواع سرامیکی بادوام ساخته شود.
2. داخل بادکنک 2 الکترود وجود دارد اولی یک کاتد گرم شده است که برای ارائه فرآیند انتشار الکترون طراحی شده است. ساده ترین کاتد در طراحی رشته ای با قطر کم است که در حین کار گرم می شود، اما امروزه الکترودهایی که به طور غیرمستقیم گرم می شوند رایج تر هستند. آنها سیلندرهایی از فلز هستند و دارای یک لایه فعال ویژه هستند که قادر به انتشار الکترون است.
3. داخل کاتد گرمایش غیر مستقیمیک عنصر خاص وجود دارد - سیمی که تحت تأثیر جریان الکتریکی می درخشد، به آن بخاری می گویند.
4. الکترود دومیک آند است، برای دریافت الکترون هایی که توسط کاتد آزاد شده اند مورد نیاز است. برای این کار باید پتانسیل مثبتی نسبت به الکترود دوم داشته باشد. در بیشتر موارد، آند شکل استوانه ای نیز دارد.
5. هر دو الکتروددستگاه های خلاء کاملاً مشابه امیتر و پایه عناصر نیمه هادی هستند.
6. برای ساخت کریستال دیودسیلیکون یا ژرمانیوم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از قطعات آن رسانای الکتریکی نوع p و دارای کمبود الکترون است که با روش مصنوعی تشکیل می شود. طرف مقابل کریستال نیز دارای رسانایی است، اما از نوع n است و الکترون اضافی دارد. بین این دو ناحیه مرزی وجود دارد که به آن پیوند p-n می گویند.

چنین ویژگی های دستگاه داخلی به دیودها ویژگی اصلی آنها - توانایی هدایت جریان الکتریکی تنها در یک جهت را می دهد.

به دلیل وجود دو الکترود به آن دیود می گویند. سپس دیود بایاس رو به جلو در نظر گرفته می شود. در این حالت، ارتفاع مانع پتانسیل در محل اتصال به میزانی برابر با ولتاژ بایاس رو به جلو مشخص شده کاهش می یابد. با فرض اینکه جریان عبوری از دیود بسیار زیاد باشد، دیود را می توان به عنوان یک کلید اتصال کوتاه تقریبی کرد. در این حالت، مقداری برابر با ولتاژ بایاس معکوس، ارتفاع مانع پتانسیل را در محل اتصال افزایش می دهد. با این حال، این فرآیند نمی تواند به طور نامحدود ادامه یابد، بنابراین یک جریان کوچک، به نام جریان اشباع معکوس، به جریان خود در دیود ادامه می دهد.

هدف

در زیر زمینه های اصلی استفاده از دیودها وجود دارد که به عنوان مثال هدف اصلی آنها مشخص می شود:

1. پل های دیودی 4، 6 یا 12 دیود به هم متصل هستند، تعداد آنها بستگی به نوع مدار دارد که می تواند تک فاز، سه فاز نیم پل یا سه فاز تمام پل باشد. آنها عملکرد یکسو کننده ها را انجام می دهند ، این گزینه بیشتر در مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا معرفی چنین پل ها و همچنین استفاده از واحدهای جمع کننده برس با آنها باعث شد تا اندازه این دستگاه به میزان قابل توجهی کاهش یابد و درجه آن افزایش یابد. از قابلیت اطمینان اگر اتصال به صورت سری و در یک جهت انجام شود، حداقل ولتاژ مورد نیاز برای باز کردن قفل کل پل دیود را افزایش می دهد.
2. آشکارسازهای دیودیبا استفاده ترکیبی از این دستگاه ها با خازن به دست می آید. این برای اینکه بتوان مدولاسیون فرکانس پایین را از سیگنال های مدوله شده مختلف، از جمله نسخه مدوله شده با دامنه سیگنال رادیویی جدا کرد، ضروری است. چنین آشکارسازهایی بخشی از طراحی بسیاری از مصرف کنندگان خانگی مانند تلویزیون یا رادیو هستند.
3. حصول اطمینان از محافظت از مصرف کنندگان در برابر قطبیت معکوس هنگامی که ورودی های مدار در اثر اضافه بارهای نوظهور یا کلیدها در برابر شکست توسط نیروی الکتروموتور که در حین خود القایی رخ می دهد، که هنگام خاموش شدن یک بار القایی رخ می دهد، روشن می شوند. برای اطمینان از ایمنی مدارها در برابر بارهای اضافی، از زنجیره ای استفاده می شود که شامل چندین دیود است که در جهت مخالف به اتوبوس های تغذیه متصل می شوند. در این حالت ورودی که حفاظت از آن ارائه می شود باید به وسط این زنجیره متصل شود. در طول کارکرد عادی مدار، همه دیودها در حالت بسته هستند، اما اگر ثبت کرده باشند که پتانسیل ورودی از حد مجاز ولتاژ خارج شده است، یکی از عناصر محافظ فعال می شود. به همین دلیل، این پتانسیل مجاز علاوه بر افت ولتاژ مستقیم در دستگاه محافظ، در داخل ولتاژ تغذیه مجاز نیز محدود می‌شود.
4. سوئیچ ها، ایجاد شده بر اساس دیودها، برای انجام سوئیچینگ سیگنال ها با فرکانس های بالا استفاده می شود. کنترل چنین سیستمی با استفاده از جریان الکتریکی مستقیم، جداسازی فرکانس های بالا و تامین سیگنال کنترلی که به دلیل اندوکتانس و خازن ها رخ می دهد، انجام می شود.
5. ایجاد محافظ جرقه دیود. از موانع دیود شنت استفاده می شود که با محدود کردن ولتاژ در مدار الکتریکی مربوطه ایمنی را فراهم می کند. همراه با آنها از مقاومت های محدود کننده جریان استفاده می شود که برای محدود کردن نشانگرهای جریان الکتریکی عبوری از شبکه و افزایش درجه حفاظت ضروری است.

امروزه استفاده از دیودها در الکترونیک بسیار گسترده است، زیرا عملاً هیچ نوع تجهیزات الکترونیکی مدرنی نمی تواند بدون این عناصر کار کند.

این جریان ناچیز است. یک دیود را می توان به عنوان یک کلید بسته باز تقریب زد. مشخصات جریان-ولتاژ یک دیود با معادلات زیر توضیح داده شده است. برنج. - حالت سوگیری رو به جلو. برنج. - شرایط سوگیری معکوس. جریان های رو به جلو مختلف به دست آمده برای ولتاژهای رو به جلو مختلف را جدول بندی کنید.

• برای بدست آوردن نمودار در ناحیه معکوس، ولت متر را با آمپرمتر جایگزین کنید.
• یک ولت متر مقاومت بار کمتری نسبت به دیود دارد.
• جریان در طول مقاومت کمی کار می کند.
• یک برگه گرافیکی بردارید و آن را به 4 قسمت مساوی تقسیم کنید.
• مبدا را در مرکز صفحه نمودار علامت بزنید.
• در این مورد، آزمایش از خواندن دیود تجاوز نمی کند.

نتایج: دانش آموزان می توانند.

اتصال مستقیم دیود

اتصال p-n دیود می تواند تحت تأثیر ولتاژ تامین شده از منابع خارجی قرار گیرد. شاخص هایی مانند قدر و قطبیت بر رفتار آن و جریان الکتریکی عبوری از آن تأثیر می گذارد.

VAC و دیود یکسو کننده

ناخالصی های سه ظرفیتی و پنج ظرفیتی چیست؟ ناخالصی های سه ظرفیتی که نوع p را تشکیل می دهند: آلومینیوم، گالیم، بور و ایندیم. . قطبیت ولتاژ را معکوس کنید و مانند یک اتصال کوتاه عمل می کند. معادله جریان دیود چیست؟ بیان مقاومت دینامیکی؟

منظور از نیمه هادی داخلی چیست؟ ترتیب شکاف انرژی در یک نیمه هادی خالص چگونه است؟ نیمه هادی خارجی چیست؟ نیمه هادی دوپ شده چیست؟ دو نوع مختلف ناخالصی چیست؟ حامل های بار در یک نیمه هادی خالص کدامند؟ تاثیر دما بر رسانایی یک نیمه هادی چیست؟ منظور از شیب مستقیم چیست؟ سوگیری معکوس به چه معناست؟ تقسیم معکوس چیست؟ مواد نیمه هادی مورد استفاده چیست؟ در هر اتم یک نیمه هادی چند الکترون ظرفیتی وجود دارد؟

در زیر به طور مفصل گزینه ای را در نظر می گیریم که در آن مثبت به منطقه نوع p و قطب منفی به منطقه نوع n متصل است. در این مورد، یک شمول مستقیم رخ می دهد:

1. تحت استرساز یک منبع خارجی، یک میدان الکتریکی در پیوند p-n تشکیل می شود، در حالی که جهت آن مخالف میدان انتشار داخلی خواهد بود.
2. ولتاژ میدانبه طور قابل توجهی کاهش می یابد، که باعث باریک شدن شدید لایه مانع می شود.
3. تحت تأثیر این فرآیندهاتعداد قابل توجهی از الکترون ها قادر خواهند بود آزادانه از ناحیه p به ناحیه n و همچنین در جهت مخالف حرکت کنند.
4. رانش رتبه‌بندی‌های فعلیدر طول این فرآیند یکسان می‌مانند، زیرا آنها مستقیماً فقط به تعداد حامل‌های باردار اقلیت واقع در ناحیه اتصال p-n بستگی دارند.
5. الکترون هاسطح انتشار افزایش یافته است که منجر به تزریق حامل های اقلیت می شود. به عبارت دیگر، افزایش تعداد حفره‌ها در ناحیه n رخ می‌دهد و غلظت الکترون‌ها در ناحیه p افزایش می‌یابد.
6. عدم تعادل و افزایش تعداد حامل های اقلیتباعث می شود که آنها به عمق نیمه هادی بروند و با ساختار آن مخلوط شوند که در نهایت منجر به از بین رفتن خواص خنثی الکتریکی آن می شود.
7. نیمه هادیدر عین حال ، می تواند حالت خنثی خود را بازیابی کند ، این به دلیل دریافت شارژ از یک منبع خارجی متصل است که به ظاهر جریان مستقیم در یک مدار الکتریکی خارجی کمک می کند.

دیود معکوس

مقاومت استاتیکی یک دیود چقدر است؟ مقاومت دینامیکی دیود چقدر است؟ معادله جریان دیود را بنویسید. هنگامی که جریان فقط در یک جهت جریان دارد و افت ولتاژ در دیود همیشه 7 ولت است، ولتاژ در آند باید حدود 6 ولت بیشتر از کاتد باشد. ما می گوییم که دیود در بایاس رو به جلو است.

هنگامی که تغذیه می شود، دیود را می توان با اندازه گیری افت ولتاژ آزمایش کرد. ولتاژ در آند باید 7 ولت بیشتر از کاتد باشد. این که آیا ولتاژ همان ولتاژ دیود کوتاه است. هنگامی که دیود تغذیه می شود، نه تنها یک افت 7 ولت ایجاد می کند، بلکه می تواند دو ولتاژ مختلف را نیز از هم جدا کند. ولتاژ کاتد نباید ولتاژی باشد که از آند می آید. همچنین می تواند از منبع ولتاژ دیگری نیز بیاید. به طور کلی، ولتاژ در کاتد بیشتر از آند است، ولتاژ از جای دیگری می آید و دیود ولتاژها را جدا نگه می دارد.

اکنون روش دیگری برای روشن کردن در نظر گرفته می شود که طی آن قطبیت منبع خارجی که ولتاژ از آن منتقل می شود تغییر می کند:

1. تفاوت اصلی با شمول مستقیم در این استکه میدان الکتریکی تولید شده دارای جهتی خواهد بود که کاملاً با جهت میدان انتشار داخلی منطبق است. بر این اساس، لایه مانع دیگر باریک نمی شود، بلکه برعکس، گسترش می یابد.
2. فیلدی که در محل اتصال p-n قرار دارد، روی تعدادی از حامل های شارژ اقلیت اثر شتاب دهنده ای خواهد داشت، به همین دلیل، شاخص های جریان رانش بدون تغییر باقی می مانند. پارامترهای جریان حاصل از اتصال p-n را تعیین می کند.
3. همانطور که رشد می کنید ولتاژ معکوس، جریان الکتریکی که از محل اتصال می گذرد به حداکثر عملکرد خود می رسد. این یک نام خاص دارد - جریان اشباع.
4. طبق قانون نمایی، با افزایش تدریجی دما، جریان اشباع نیز افزایش می یابد.

ولتاژ رو به جلو و معکوس

دیود "مستقیم" چیست؟

مثل همیشه در الکترونیک، گرما یک مشکل بزرگ است. اگر شک دارید، تمام نقاط لحیم کاری روی برد را به دقت بررسی کنید و آنها را جدا کنید. در صورت خرابی دیود، در صورت امکان نوع بزرگتر را انتخاب کنید. دیود، یک قطعه الکترونیکی که اجازه می دهد جریان در یک جهت جریان یابد. دیودهایی که بیشتر در مدارهای الکترونیکی مدرن استفاده می شوند دیودهایی هستند که از مواد نیمه هادی ساخته شده اند. ساده ترین دیود نقطه تماس ژرمانیوم در روزهای اولیه رادیو ساخته شد. در دیودهای ژرمانیومی مدرن، یک کابل و یک صفحه شیشه ای کوچک در داخل یک لوله شیشه ای کوچک نصب می شود و به دو سیم متصل می شود که به انتهای لوله جوش داده می شود.

ولتاژی که بر دیود تأثیر می گذارد بر اساس دو معیار تقسیم می شود:

1. ولتاژ جلو- این همان دیود است که در آن دیود باز می شود و جریان مستقیم شروع به عبور از آن می کند، در حالی که نشانگرهای مقاومت دستگاه بسیار کم است.
2. ولتاژ معکوس- این دیودی است که قطبیت معکوس دارد و از بسته شدن دیود با عبور جریان معکوس از آن اطمینان می دهد. در همان زمان، نشانگرهای مقاومت دستگاه شروع به رشد شدید و قابل توجهی می کنند.

مقاومت اتصال p-n یک شاخص دائماً در حال تغییر است، اول از همه، تحت تأثیر ولتاژ رو به جلو اعمال شده به طور مستقیم به دیود است. اگر ولتاژ افزایش یابد، شاخص های مقاومت اتصال به نسبت کاهش می یابد.

دیودهای کوپلینگ از اتصال دو نوع مختلف از مواد نیمه هادی تشکیل شده است. دیود زنر مدل خاصی از دیود دیود است که از سیلیکون استفاده می کند، که در آن ولتاژ در سراسر محل اتصال مستقل از جریان عبوری از آن است. با این ویژگی از دیودهای زنر به عنوان تنظیم کننده ولتاژ استفاده می شود. از سوی دیگر، در دیودهای ساطع کننده نور، ولتاژ اعمال شده به یک اتصال نیمه هادی منجر به انتشار انرژی نور می شود.

در حال حاضر از سه روش برای حل مشکلات مربوط به دیودها استفاده می شود. تقریب اول یک دیود ایده آل است که در آن دیود در هنگام سیم کشی در جهت مثبت بدون افت ولتاژ در نظر گرفته می شود، بنابراین در این تقریب اول دیود یک اتصال کوتاه در جهت مثبت در نظر گرفته می شود. در مقابل، یک دیود ایده آل زمانی که قطبش معکوس شود مانند یک مدار باز رفتار می کند. در تقریب دوم در نظر می گیریم که دیود در حین پلاریزاسیون مستقیم دارای افت ولتاژ است. روش دوم بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

این منجر به افزایش پارامترهای جریان رو به جلوی عبوری از دیود می شود. هنگامی که این دستگاه بسته می شود، تقریباً تمام ولتاژ روی آن عمل می کند، به همین دلیل شاخص های جریان معکوس عبوری از دیود ناچیز است و مقاومت اتصال در همان زمان به پارامترهای اوج می رسد.

عملکرد دیود و مشخصه جریان-ولتاژ آن

اگرچه طیف گسترده ای از انواع وجود دارد، اما تنها چند ویژگی با ظاهر آنها متفاوت است. این در مورد اندازه نیست زیرا این تابعی از قدرتی است که آنها می توانند از بین ببرند. معمولی است که یک آیلو را در بدن پیدا کنید که به کاتد اشاره می کند. برای کسانی که نوع خاص آنها با یک سری حروف و اعداد نشان داده می شود، کاتد با یک حلقه در بدنه در کنار آن پایانه مشخص می شود. رنگ ها، و در آنها کاتد مربوط به ترمینال نزدیک به مسیر رنگ ضخیم تر است. نوک هرمیون معمولاً در شیشه قرار می گیرد.

آند این دیودها بلندتر از کاتد است و معمولا سطح کپسول نزدیک کاتد صاف است. یک راه عملی برای تعیین کاتد استفاده از یک متر در اهم متر بین پایانه های آن است. اگر از حالت تست دیود مولتی کستر استفاده کنیم، مقدار ولتاژ زانویی دستگاه را بدست می آوریم.

مشخصه جریان-ولتاژ این دستگاه ها به عنوان یک خط منحنی درک می شود که وابستگی جریان الکتریکی را که از طریق اتصال p-n می گذرد به حجم و قطبیت ولتاژی که روی آن اعمال می شود نشان می دهد.

چنین نموداری را می توان به صورت زیر توصیف کرد:

1. محور عمودی:ناحیه فوقانی مربوط به مقادیر جریان رو به جلو، ناحیه پایینی با پارامترهای جریان معکوس است.
2. محور افقی:ناحیه سمت راست برای مقادیر ولتاژ پیشرو است. ناحیه سمت چپ برای گزینه های ولتاژ معکوس است.
3. شاخه مستقیم مشخصه جریان-ولتاژجریان الکتریکی را از طریق دیود منعکس می کند. به سمت بالا هدایت می شود و در مجاورت محور عمودی عبور می کند، زیرا نشان دهنده افزایش جریان الکتریکی مستقیم است که با افزایش ولتاژ مربوطه رخ می دهد.
4. شاخه دوم (معکوس).متناظر است و وضعیت جریان الکتریکی بسته را نشان می دهد که از دستگاه نیز عبور می کند. موقعیت آن به گونه ای است که عملاً به موازات محور افقی حرکت می کند. هر چه این انشعاب به سمت عمودی تندتر باشد، قابلیت یکسوسازی یک دیود خاص بالاتر است.
5. می توانید در نمودار مشاهده کنیدکه پس از افزایش ولتاژ رو به جلو در اتصال p-n جریان الکتریکی آهسته افزایش می یابد. با این حال، به تدریج، منحنی به منطقه ای می رسد که در آن یک پرش قابل توجه است، پس از آن افزایش شتابی در شاخص های آن وجود دارد. این به دلیل باز شدن دیود و هدایت جریان در یک ولتاژ رو به جلو است. برای دستگاه های ساخته شده از ژرمانیوم، این در ولتاژ 0.1 ولت تا 0.2 ولت (حداکثر مقدار 1 ولت) رخ می دهد و برای عناصر سیلیکونی، مقدار بالاتر از 0.5 ولت تا 0.6 ولت (حداکثر مقدار 1.5 ولت) مورد نیاز است.
6. افزایش فعلی نشان داده شده استمی تواند منجر به گرم شدن بیش از حد مولکول های نیمه هادی شود. اگر حذف گرما که در اثر فرآیندهای طبیعی و عملکرد رادیاتورها اتفاق می‌افتد، کمتر از سطح آزاد شدن آن باشد، ساختار مولکول‌ها می‌تواند از بین برود و این فرآیند از قبل غیرقابل برگشت خواهد بود. به همین دلیل، برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد مواد نیمه هادی، لازم است پارامترهای جریان رو به جلو محدود شود. برای انجام این کار، مقاومت های خاصی به مدار اضافه می شود که دارای اتصال سری با دیودها هستند.
7. کاوش در شاخه پشتیمشاهده می شود که اگر ولتاژ معکوس شروع به افزایش کند که به اتصال p-n اعمال می شود، افزایش پارامترهای جریان در واقع غیر محسوس است. با این حال، در مواردی که ولتاژ به پارامترهایی می رسد که از حد مجاز فراتر می رود، ممکن است یک جهش ناگهانی در جریان معکوس رخ دهد که نیمه هادی را بیش از حد گرم می کند و به شکست بعدی اتصال p-n کمک می کند.

به محض پیوند دو ماده، الکترون‌ها و حفره‌هایی که در ناحیه «پیوند» یا نزدیک آن هستند با هم ترکیب می‌شوند و این منجر به عدم وجود حامل در ناحیه نزدیک به انتقال می‌شود. این ناحیه از یون های منفی و مثبت شناسایی شده به دلیل عدم وجود حامل، منطقه تخلیه نامیده می شود. سه امکان برای اعمال ولتاژ به پایانه های دیود وجود دارد.

• قطبی سازی وجود ندارد.
• قطبش مستقیم
• قطبش معکوس است.

در غیاب ولتاژ بایاس اعمال شده، جریان بار خالص در هر جهت برای دیود نیمه هادی صفر است. شرایط پلاریزاسیون معکوس تعداد یون های منفی موجود در مواد نوع P نیز به دلیل الکترون های تزریق شده توسط انتهای منفی افزایش می یابد که حفره ها را اشغال می کند. جریان تحت شرایط قطبش معکوس جریان اشباع معکوس نامیده می شود. هنگامی که در جهت مخالف قطبی شود، می توان آن را به عنوان یک مدار باز در نظر گرفت.

اختلالات اساسی دیود

گاهی اوقات دستگاه هایی از این نوع از کار می افتند که ممکن است به دلیل استهلاک طبیعی و قدیمی شدن این عناصر و یا دلایل دیگر باشد.

در مجموع، 3 نوع اصلی از خطاهای رایج وجود دارد:

هنگامی که ولتاژ انفصال معکوس به دست می آید، یک افزایش ناگهانی در جریان وجود دارد که می تواند دستگاه را از بین ببرد. این دیود طیف وسیعی از کاربردها را دارد: مدارهای یکسو کننده، محدود کننده ها، گیره های سطح، حفاظت از اتصال کوتاه، دمدولاتورها، میکسرها، ژنراتورها، مسدود کردن و بای پس در فیبرهای نوری و غیره.

هنگام استفاده از دیود در مدار، ملاحظات زیر باید در نظر گرفته شود. حداکثر ولتاژ معکوس قابل اعمال برای یک قطعه، تکرار شده یا نه بیشتر از حداکثر ولتاژی که پشتیبانی می کند. حداکثر جریان DC که می تواند از یک قطعه عبور کند، چه تکرار شود چه نباشد، باید بیشتر از حداکثری باشد که پشتیبانی می کند.

1. شکست انتقالمنجر به این واقعیت می شود که دیود به جای یک دستگاه نیمه هادی در اصل به معمولی ترین هادی تبدیل می شود. در این حالت، خواص اولیه خود را از دست می دهد و شروع به عبور جریان الکتریکی در هر جهت می کند. چنین خرابی به راحتی با استفاده از یک استاندارد تشخیص داده می شود که شروع به بوق زدن می کند و سطح مقاومت پایینی را در دیود نشان می دهد.
2. در استراحتروند معکوس رخ می دهد - دستگاه به طور کلی انتقال جریان الکتریکی را در هر جهت متوقف می کند، یعنی ذاتاً به یک عایق تبدیل می شود. برای دقت در تعیین شکست، استفاده از تسترهایی با پروب های باکیفیت و قابل سرویس ضروری است، در غیر این صورت گاهی اوقات می توانند به اشتباه این نقص را تشخیص دهند. در انواع نیمه هادی آلیاژی، چنین شکستی بسیار نادر است.
3. یک نشت، که طی آن سفتی قاب دستگاه نقض می شود و در نتیجه نمی تواند به درستی عمل کند.

شکست p-n-junction

حداکثر توانی که یک دیود می تواند تحمل کند باید بیشتر از حداکثر توانی باشد که می تواند تحمل کند. در شکل شماره 01 می توانیم یک نمایش یا نماد گرافیکی برای این نوع دیود ببینیم. یکی از پارامترهای مهم برای یک دیود مقاومت در یک نقطه یا منطقه عملیاتی است.

بنابراین، دیود یک اتصال کوتاه برای ناحیه هدایت است. اگر منطقه بالقوه را منفی اعمال کنیم. بنابراین، دیود یک مدار باز در منطقه بدون رسانایی است. جریان در ناحیه زنر دارای جهتی مخالف دیود قطبی شده مستقیم است. دیود زنر دیودی است که برای کار در منطقه زنر طراحی شده است.

چنین خرابی هایی در شرایطی رخ می دهد که نشانگرهای جریان الکتریکی معکوس به طور ناگهانی و شدید شروع به افزایش می کنند، این به دلیل این واقعیت است که ولتاژ نوع مربوطه به مقادیر بالای غیر قابل قبول می رسد.

معمولا چندین نوع وجود دارد:

1. شکست های حرارتی، که در اثر افزایش شدید دما و متعاقب آن گرمای بیش از حد ایجاد می شوند.
2. خرابی های الکتریکیتحت تأثیر جریان در انتقال ایجاد می شود.

نمودار مشخصه ولتاژ جریان به شما امکان می دهد به صورت بصری این فرآیندها و تفاوت بین آنها را مطالعه کنید.

طبق تعریف، می توان گفت که دیود زنر برای کار با ولتاژهای منفی طراحی شده است. توجه به این نکته ضروری است که منطقه زنر با تغییر سطوح دوپینگ کنترل یا دستکاری می شود. برای تنظیم کننده ها یا منابع ولتاژ اعمال می شود.

در مدار نشان داده شده در شکل 03، برای محافظت از بار در برابر نوسانات مطلوب است، حداکثر ولتاژی که بار می تواند تحمل کند 8 ولت است. با توجه به سایر ملاحظات، عملکرد این دیود تقریباً به شرح زیر است. در ناحیه اغتشاش، بین ولتاژ زانویی و ولتاژ زنر، می‌توان مدار باز را در نظر گرفت.

خرابی الکتریکی

عواقب ناشی از خرابی های الکتریکی غیر قابل برگشت نیست، زیرا آنها خود کریستال را از بین نمی برند. بنابراین، با کاهش تدریجی ولتاژ، می توان کل خواص و پارامترهای عملکرد دیود را بازیابی کرد.

در عین حال، خرابی های این نوع به دو نوع تقسیم می شوند:

1. خرابی تونلزمانی اتفاق می‌افتد که یک ولتاژ بالا از اتصالات باریک عبور می‌کند، که به تک تک الکترون‌ها اجازه می‌دهد از میان آن بلغزند. معمولاً اگر تعداد زیادی ناخالصی های مختلف در مولکول های نیمه هادی وجود داشته باشد به وجود می آیند. در طول چنین خرابی، جریان معکوس شروع به افزایش شدید و سریع می کند و ولتاژ مربوطه در سطح پایینی است.
2. انواع خرابی بهمنبه دلیل تأثیر میدان های قوی که قادر به شتاب دادن حامل های بار به سطح محدود هستند، امکان پذیر است، به همین دلیل آنها تعدادی از الکترون های ظرفیت را از اتم ها خارج می کنند، که سپس به منطقه رسانا پرواز می کنند. این پدیده ماهیتی شبیه بهمن دارد که به همین دلیل این نوع خرابی ها نام خود را به خود اختصاص داده است.

شکست حرارتی

وقوع چنین خرابی می تواند به دو دلیل اصلی رخ دهد: اتلاف حرارت ناکافی و گرم شدن بیش از حد اتصال p-n که به دلیل عبور جریان الکتریکی از طریق آن با نرخ های بسیار بالا رخ می دهد.

افزایش رژیم دما در مناطق انتقالی و همسایه باعث عواقب زیر می شود:

1. رشد ارتعاش اتم هادر کریستال گنجانده شده است.
2. اصابتالکترون ها وارد نوار رسانایی می شوند.
3. افزایش شدید دما.
4. تخریب و تغییر شکلساختارهای کریستالی
5. تجزیه کاملو خرابی کل قطعه رادیویی.

جریان حرارتی و نسبت جریان حرارتی در جریان معکوس یک دیود سیلیکونی بسیار کم است. جریان معکوس یک دیود سیلیکونی عمدتاً توسط فرآیندهای تولید نوترکیب در تعیین می شود پ- n-انتقال برای محاسبات مهندسی جریان معکوس در مقابل دما، می توانید از عبارت ساده شده قبلی (2.4) استفاده کنید.

شاخه رو به جلو مشخصه I-V دیود به دلیل وجود جریان های نوترکیبی در دیود از حالت ایده آل منحرف می شود. پ- n- انتقال، افت ولتاژ در پایه دیود، تغییر (مدولاسیون) مقاومت پایه هنگامی که حامل های بار جزئی به آن تزریق می شوند و وجود یک میدان داخلی در پایه که در جریان تزریق زیاد رخ می دهد. اجازه دهید معادله CVC را برای ایده آل بنویسیم پ- nانتقال (2.3)، با در نظر گرفتن افت ولتاژ در پایه دیود:

جایی که r بمقاومت اهمی پایه دیود است.

حل این معادله ماورایی را می توان با گرفتن لگاریتم سمت راست و چپ معادله به دست آورد:

. (3.2)

برای جریان های کوچک، این عبارت را می توان ساده کرد:

. (3.3)

ولی تجزیه و تحلیل معادله (3.3) به ما اجازه می دهد تا نتایج جالبی را بگیریم. افت ولتاژ در دو طرف دیود به جریان عبوری از آن بستگی دارد و برای دیودهای کوچک اهمیت زیادی دارد. من تی. از آنجایی که جریان حرارتی دیودهای سیلیکونی کوچک است، بخش اولیه شاخه مستقیم مشخصه I-V بسیار ملایم تر از دیودهای ژرمانیوم است. این را می توان با این واقعیت نیز توضیح داد که هنگامی که ولتاژ خارجی از اختلاف پتانسیل تماس تجاوز می کند، جریان قابل توجهی در دیود ظاهر می شود.  به، ولی  به(طبق (2.1)) برای سیلیکون پ- n- انتقال بالاتر از ژرمانیوم است. بخش های اولیه شاخه مستقیم ویژگی های I-V دیودهای ژرمانیوم و سیلیکون در شکل نشان داده شده است. 3.2. از شکل مشاهده می شود که ولتاژ دو سر دیود سیلیکونی باز معمولاً 0.6  0.8 ولت است، ولتاژ دو طرف دیود ژرمانیوم باز 0.2  0.3 ولت است.

با توجه به تنوع زیاد دیودهای مورد استفاده برای دستگاه های نیمه هادی خانگی، از یک سیستم علامت گذاری ویژه استفاده می شود. نماد بر اساس یک کد الفبایی است.

عنصر اول کد نشان دهنده ماده نیمه هادی اصلی است که دستگاه بر اساس آن ساخته شده است. از کاراکترهای زیر استفاده می شود:

G یا 1 - برای ژرمانیوم و ترکیبات آن؛

K یا 2 - برای سیلیکون و ترکیبات آن؛

A یا 3 - برای ترکیبات گالیوم (به عنوان مثال، برای آرسنید گالیوم)؛

و یا 4 - برای ترکیبات ایندیم (به عنوان مثال، برای ایندیم فسفید).

عنصر دوم نمادها - حرفی که یک زیر کلاس (یا گروه) از دستگاه ها را تعریف می کند. در اینجا فقط تعدادی از نمادها آورده شده است:

D - دیودهای یکسو کننده و پالس؛

ج - قطب ها و بلوک های یکسو کننده؛

ب - واریکاپس؛

I - دیودهای تونلی؛

الف - دیودهای مایکروویو؛

ج - دیودهای زنر؛

O - کوپلرهای نوری؛

H - دینیستورها؛

تریستورهای U-triode ...

عنصر سوم تعیین ها - عددی که عملکرد اصلی دستگاه را مشخص می کند. استاندارد استفاده از هر رقم را برای زیر کلاس های مختلف لوازم خانگی مشخص می کند. در صورت لزوم، می توانید آن را در ادبیات مرجع ویژه بیابید.

عنصر چهارم - عددی که شماره سریال توسعه را نشان می دهد.

عنصر پنجم - نامه ای که به طور مشروط طبقه بندی (مرتب سازی بر اساس پارامترها) دستگاه های تولید شده با استفاده از یک فناوری واحد را تعیین می کند.

بنابراین با دانستن سیستم نمادها می توان گفت که GD107B یک دیود یکسو کننده ژرمانیومی با من ازدواج چ10 A، شماره توسعه 7، گروه B، و 2Ts202G - قطب یکسو کننده دیودهای سیلیکونی با 0.3 A من ازدواج چ10 A، توسعه شماره 2، گروه G.

3.2. دیودهای یکسو کننده

دیودهای طراحی شده برای تبدیل AC به DC، به سرعت، ظرفیت پ- n- پارامترهای گذار و پایداری که معمولاً الزامات خاصی را تحمیل نمی کنند، نامیده می شوند یکسو کننده. به عنوان دیودهای یکسو کننده، از دیودهای آلیاژی، همپایه و دیفیوژن استفاده می شود که بر اساس نامتقارن ساخته شده اند. پ- n-انتقالات

برای دیودهای یکسو کننده، مشخصه آن است که در حالت رسانا مقاومت کمی دارند و اجازه عبور جریان های بزرگ را می دهند. ظرفیت مانع به دلیل مساحت بزرگ پ- n- انتقال بزرگ است و به ده ها پیکوفاراد می رسد.

پارامترهای اصلی دیودهای ارائه شده در مستندات فنی و منابع مرجع عبارتند از:

1. حداکثر ولتاژ معکوس مجاز دیود (U arr حداکثر). این مقدار ولتاژ اعمال شده در جهت معکوس است که دیود می تواند برای مدت طولانی بدون تأثیر بر عملکرد آن تحمل کند. برای دیودهای مختلف، این ولتاژ می تواند از ده ها تا هزاران ولت متغیر باشد.

2. میانگین جریان دیود اصلاح شده (من ازدواج چ) حداکثر مقدار مجاز جریان مستقیم تصحیح شده ای است که در طول یک دوره به طور میانگین از دیود عبور می کند. برای دیودهای مختلف، این جریان می تواند از صدها میلی آمپر تا ده ها آمپر متغیر باشد.

3. جریان دیود به جلو پالس کنید (من در) مقدار پیک مجاز پالس جریان برای حداکثر مدت زمان و چرخه کاری پالس ها است.

4. جریان معکوس دیود (من arr) یک جریان معکوس ثابت ناشی از ولتاژ معکوس ثابت است.

5. ولتاژ رو به جلو ثابت (U و غیره) - ولتاژ رو به جلو ثابت، به دلیل مقدار مشخص شده جریان جلو. نسبت این مقادیر مقاومت دیود در برابر جریان مستقیم را در یک نقطه مشخص در CVC تعیین می کند.

3.3. دیودهای پالس

دیودهای پالس دارای مدت زمان کوتاهی از گذرا هستند و برای کار در مدارهای پالس طراحی شده اند. آنها با دیودهای یکسو کننده در ظرفیت های کوچک متفاوت هستند. پ- n- انتقال (کسری از پیکوفارادها) و تعدادی پارامتر که مشخصه های گذرا دیود را تعیین می کند. کاهش ظرفیت ها با کاهش مساحت حاصل می شود پ- nانتقال، بنابراین قدرت اتلاف مجاز آنها کم است (3050 مگاوات).

تأثیر یک مدار الکتریکی متشکل از یک دیود را در نظر بگیرید VDو مقاومت آر(شکل 3.3) ولتاژ پالس متناوب U که در(شکل 3.4، ولی). ولتاژ ورودی مدار در آن زمان تی = 0 به یک مقدار مثبت می پرد U متر. به دلیل اینرسی فرآیند انتشار، جریان در دیود فورا ظاهر نمی شود، اما با گذشت زمان افزایش می یابد. تی دهان. در نقطه ای از زمان تی = تی 1 یک حالت ثابت در مدار برقرار می شود که در آن جریان دیود جریان دارد

,

ولی ولتاژ دیود U د =U و غیره .

در تی = تی 2 ولتاژ U که درقطبیت را تغییر می دهد با این حال، اتهامات در مرز انباشته شده است پ- n- انتقال، دیود را برای مدتی در حالت باز نگه دارید، اما جهت جریان در دیود به عکس تغییر می کند. اساساً با گذشت زمان تی راساتلاف بار در رابط رخ می دهد پ- n- انتقال (یعنی تخلیه ظرفیت معادل). پس از یک فاصله زمانی جذب تی راسفرآیند خاموش کردن دیود آغاز می شود، یعنی. روند بازیابی خواص قفل آن.

تا آن زمان تی 3 ولتاژ دو سر دیود صفر می شود و سپس مقدار مخالف را به دست می آورد. روند بازیابی خواص مسدود کننده دیود تا زمان ادامه دارد تی 4 . در این زمان، جریان عبوری از دیود برابر با صفر می شود و ولتاژ دو طرف آن به مقدار - U متر . بنابراین زمان تی vosمی توان از انتقال شمارش کرد U داز صفر تا زمانی که جریان دیود به صفر برسد.

در نظر گرفتن فرآیندهای روشن و خاموش کردن دیود یکسو کننده نشان می دهد که دیود یک شیر ایده آل نیست، اما تحت شرایط خاصی دارای رسانایی در جهت مخالف است. این اثرات به ویژه در فرکانس ولتاژ ورودی بالا و هنگام کار با سیگنال های پالسی مشخص می شود. در ارتباط با این ویژگی عملکرد دیودهای پالسی، در مستندات فنی آنها، علاوه بر پارامترهای مشخص کننده حالت یکسوسازی معمولی، پارامترهای اضافی نیز ارائه شده است که فرآیند گذرا را مشخص می کند:

حداکثر ولتاژ ضربه به جلو –U در حداکثر ;

حداکثر جریان قابل قبول پالس رو به جلو –من در حداکثر ;

زمان تسویه (تی دهان) فاصله زمانی از لحظه اعمال یک پالس ولتاژ رو به جلو به دیود تا رسیدن به مقدار مشخص شده جریان جلو در آن است.

زمان بهبودی مقاومت معکوس دیود - ( تی vos).