Выпрямительные и импульсные диоды
Полупроводниковый диод. Условное обозначение. Полупроводниковым диодом называют двухэлектродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет малое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом. В зависимости от основного назначения и вида используемого явления в р-п переходе различают шесть основных функциональных типов электропреобразовательных полупроводниковых диодов: · выпрямительные; · высокочастотные; · импульсные; · туннельные; · стабилитроны; · варикапы. По физическому строению диоды бывают · электровакуумными (кенотроны); · газонаполненными (газотроны); · полупроводниковыми. По технологии создания диоды делятся на два вида: (виды контактов): · металл-полупроводник (точечные, селеновые и др.); · полупроводник n — полупроводник р (большинство типов). Основной характеристикой полупроводниковых диодов служит вольт-амперная характеристика (ВАХ). В отличие от характеристики идеального р-п перехода, описываемой соотношением (пунктирная кривая на рис. 7, б), характеристика реального диода (сплошная кривая на рис. 7, б) в области прямых напряжений U располагается несколько ниже из-за падения части приложенного напряжения на объёмном сопротивлении базы диода. По назначению и частотным свойствам полупроводниковые диоды можно разбить на группы: · СВЧ – диоды (тысячи МГц, см, диапазон) — детектирование, преобразование, измерения; · ВЧ – диоды (от низких частот до 1000 МГц) — детектирование, преобразование, измерения; · НЧ – диоды (выпрямительные); · специальные (всех частот) — опорные, переключающие, фотодиоды. а) б) Рис. 7 Вольт-амперные характеристики диодов Согласно ГОСТ 10862-72 введено следующее обозначение полупроводниковых диодов (кроме мощных на токи более 10 А, фотоэлектрических, селеновых). Первый элемент (буква в изделиях массового применения, цифра — в специальных) обозначает материал, из которого изготовлен прибор: · Г (1) – германий и его соединения; · К (2) – кремний и его соединения; · А (3) – соединения галлия: · И (4) – соединения индия. Второй элемент – буква, определяющая подкласс прибора: · Д – диоды выпрямительные, универсальные, импульсные; · Ц – выпрямительные столбы и блоки; · А – диоды СВЧ; · В – варикапы; · И – диоды туннельные и обращенные; · Л – диоды излучающие; · Г – генераторы шума; · Б – приборы с объемным эффектом Ганна; · К – стабилизаторы тока; · С – стабилитроны, стабисторы (стабилизаторы напряжения). Третий элемент – цифра, определяющая назначение прибора (по мощности, частоте, применению и т.д.). Четвертый, пятый и шестой элементы – число, определяющее порядковый номер разработки технологического типа прибора (от 01 до 999) (у стабилитронов и стабисторов третий элемент определяет индекс мощности, четвертый и пятый – напряжение стабилизации условно). Шестой элемент – буква, обозначающая параметрическую группу данного технологического типа (напряжение, ток, температуру и т.п.). Для стабилитронов и стабисторов — последовательность разработки (от А до Я). Буква С перед последним элементом обозначает набор дискретных элементов одного типа (сборка). Основой полупроводникового диода является р-n-переход, определяющий его свойства, характеристики и параметры. В зависимости от конструктивных особенностей р-n-перехода и диода в целом полупроводниковые диоды изготовляются как в дискретном, так и в интегральном исполнении. По своему назначению полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные (как разновидность выпрямительных – силовые), импульсные, высокочастотные и сверхвысокочастотные, стабилитроны, трехслойные переключающие, туннельные, варикапы, фото- и светодиоды. Условные графические обозначения диодов показаны на рис. 1.10. Рис. 1.10 Условные графические обозначения: а – выпрямительные и универсальные; б – стабилитроны; в – двухсторонний стабилитрон; г – туннельный диод; д – обращенные диоды; е – варикап; ж – фотодиодов; з – светодиод. 18. ВАХ ДИОДА Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами. В зависимости от внутренней структуры, типа, количества и уровня легирования внутренних элементов диода и вольт-амперной характеристики свойства полупроводниковых диодов бывают различными. В данном разделе будут рассмотрены следующие типы полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды на основе p-n перехода, стабилитроны, варикапы, туннельные и обращенные диоды. Основу выпрямительного диода составляет обычный электронно-дырочный переход. Как было показано в главе 2, вольт-амперная характеристика такого диода имеет ярко выраженную нелинейность, приведенную на рисунке 4.1а, б, и описывается уравнением (4.1). В прямом смещении ток диода инжекционный, большой по величине и представляет собой диффузионную компоненту тока основных носителей. При обратном смещении ток диода маленький по величине и представляет собой дрейфовую компоненту тока неосновных носителей. В состоянии равновесия суммарный ток, обусловленный диффузионными и дрейфовыми токами электронов и дырок, равен нулю. Рис. 4.1. Параметры полупроводникового диода: а) вольт-амперная характеристика; б) конструкция корпуса (4.1) Для анализа приборных характеристик выпрямительного диода важными являются такие дифференциальные параметры, как коэффициент выпрямления, характеристичные сопротивления и емкости диода в зависимости от выбора рабочей точки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выпрямительные и импульсные диоды
Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах. Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды должны обладать минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении. Изготовляются точечные и плоскостные диоды. Общая конструкция импульсных диодов, а также их вольтамперные характеристики практически такие же, как у высокочастотных.
Как и выпрямительные, импульсные диоды характеризуются статическими параметрами, а также параметрами предельного режима. Основными же являются импульсные параметры: Сд и tвосст – время восстановления запирающих свойств диода после снятия прямого напряжения.
Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты (50-100 000 Гц). В настоящее время широко применяются кремниевые выпрямительные диоды с р-n-переходом плоскостного типа, имеющие во много раз меньшие обратные токи и большие обратные напряжения по сравнению с германиевыми.
Основным элементом выпрямительного диода является полупроводниковая пластинка, в которой методом сплавления или диффузии сформован р-n-переход. Кремниевый р-n-переход образуется при сплавлении исходного кристалла кремния n-типа с бором или алюминием. Для защиты от внешних воздействий, а также для обеспечения хорошего теплоотвода полупроводниковая пластинка с р-n-переходом и двумя внешними выводами от слоев p и n заключается в корпус
Выпрямительные диоды подразделяются на диоды малой (Iпр. ср < 0,3 А), средней (0,3 А < Iпр. ср < 10 А) и большой (Iпp.ср > 10 А) мощности. Для повышения допустимого обратного напряжения выпускаются высоковольтные столбы, в которых несколько диодов включены последовательно. Кроме того, производством серийно выпускаются выпрямительные блоки, которые содержат как последовательно, так и параллельно (для повышения прямого тока) соединенные диоды.
Рис. 1.11 Конструкция (а) и вольтамперная характеристика (б) точечного диода
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 833; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!