Слайд 1Полупроводниковые диоды
Uэл.проб.=10÷ около 6000 В – напряжение электрического пробоя. Зависит
от марки диода.
Uнас. = 0,3 ÷ 1 В – напряжение
насыщения.
Ia и Ua – анодный ток и напряжение
Вольт-амперная характеристика диода
Слайд 2
Участок I:– рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)
Участки
II, III, IV, - обратная ветвь ВАХ (не рабочий участок)
Участок
II: Если приложить к диоду обратное напряжение – диод закрыт, но все равно через него будет протекать малый обратный ток (ток дрейфа, тепловой ток), обусловленный движением неосновных носителей.
Слайд 3Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение,
неосновные носители будут разгоняться и при соударении с узлами кристаллической
решетки происходит ударная ионизация, которая в свою очередь приводит к лавинному пробою (вследствие чего резко возрастает ток)
Электрический пробой, теоретически, является обратимым, после снятия напряжения P-N-переход восстанавливается.
Слайд 4Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность,
что приводит к нагреву диода и он сгорает.
Тепловой пробой - необратим.
Вслед за электрическим пробоем, очень быстро следует тепловой, поэтому на практике для диодов запрещается работа при электрическом пробое.
Слайд 5Тепловой пробой может наступить и на рабочей ветви ВАХ (участок
I).
Надо отметить, что для данной ВАХ масштабы по осям в
положительном и отрицательном направлении неодинаковы.
Если сделать масштабы одинаковыми, ВАХ будет иметь следующий вид :
Слайд 6Вольт-амперная характеристика идеального диода (вентиля)
Слайд 7Основные параметры полупроводниковых диодов
1. Максимально допустимый средний за период
прямой ток (IПР. СР.)
–
это такой ток, который диод способен пропустить в прямом направлении не перегреваясь.
Величина допустимого среднего за период прямого тока равна 70% от тока теплового пробоя.
По прямому току диоды делятся на три группы:
1) Диоды малой мощности (IПР.СР < 0,3 А)
2) Диоды средней мощности (0,3 3) Диоды большой мощности (IПР.СР > 10 А)
В настоящее время существуют диоды с I ПР.СР = 3800 А
Диоды малой мощности не требуют дополнительного теплоотвода (тепло отводится с помощью корпуса диода)
Слайд 8
2. Постоянное прямое напряжение (UПР.)
Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения между анодом и
катодом при протекании максимально допустимого прямого постоянного тока.
Проявляется особенно при малом напряжении питания.
Постоянное прямое напряжение зависит от материала диодов (германий - Ge, кремний - Si)
Синоним этого параметра – напряжение насыщения.
Слайд 9
Uпр. Ge ≈ 0.3÷0.5 В (Германиевые)
Uпр. Si ≈ 0.5÷1 В (Кремниевые)
Германиевые диоды обозначают – ГД (1Д) Кремниевые диоды обозначают – КД (2Д)
3. Повторяющееся импульсное обратное максимальное напряжение (Uобр. max)
Электрический пробой идет по амплитудному значению (импульсу) Uобр. max ≈ 0.7UЭл. пробоя (10 ÷ 4500 В)
Для мощных диодов Uобр. max= 1200 В.
Этот параметр иногда называют классом диода (Для 12 класса диода Uобр. max= 1200 В)
Слайд 104. Максимальный обратный ток диода (I max ..обр.)
Соответствует максимальному обратному напряжению (порядок величины – микроамперы или миллиамперы
в зависимости от мощности диода).
Для кремниевых диодов максимальный обратный ток в два раза меньше, чем для германиевых
5. Дифференциальное (динамическое) сопротивление.
Слайд 11Стабилитрон – это разновидность диода. Применяется для ограничения электрических сигналов
по току и напряжению.
Используются в стабилизаторах напряжения.
Слайд 12Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Рабочим участком является участок электрического пробоя.
U стаб. –
напряжение стабилизации
I стаб.min – минимальный ток стабилизации
I стаб.max – максимальный
ток стабилизации
Слайд 13В справочнике дается среднее значение Uстаб. Есть разброс порядка 10
%.
Для достижения требуемого значения стабилитроны могут включаться последовательно.
Слайд 14 Рабочий ток стабилитрона лежит в пределах от минимального
до максимального тока стабилизации.
Степень наклона рабочего участка,
характеризуется динамическим сопротивлением
Для идеального стабилитрона RД=0.
U стаб. =3 ÷ 200 В
Слайд 15Ещё один паспортный параметр – ТКН (температурный коэффициент напряжения). Показывает
на сколько вольт (или на сколько процентов) изменяется Uстаб при
изменении темпе-ратуры на один градус Цельсия.
Слайд 16
Полупроводниковые диоды
Идеальная ВАХ p–n-перехода описывается выражением
, Здесь:
– температурный потенциал;
k –постоянная Больцмана;
T – абсолютная температура в градусах Кельвина;
e – заряд электрона.
При комнатной температуре (20C) . Для упрощения расчетов полагают, что при комнатной температуре .
Слайд 17
Полупроводниковые диоды
Ток I0 называют тепловым, или обратным, током насыщения. Величина
этого тока зависит от материала, площади p–n-перехода и от температуры.
Типичные
значения I0 : от 10-12 до 10-16 А. Обратный ток диода зависит от температуры. У кремниевых диодов он удваивается при увеличении температуры приблизительно на 7 С. На практике считают, что обратный ток кремниевых диодов увеличивается в 2,5 раза при увеличении температуры на каждые 10 С.
Слайд 19Анализ цепей с диодами
Более точная модель диода: