Вентильное свойство — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вентильное свойство — диод

Cтраница 1

Вентильное свойство диода является следствием ярко выраженной внутренней неоднородности структуры. В данном случае, когда слон разнотипные, нелинейность, естественно, оказывается еще сильнее.  [1]

В этом проявляются вентильные свойства диода, которые выражены тем сильнее, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом токе.  [3]

Полярность действия электродренажа с применением полупроводниковых диодов ( рис. 21 6) обусловливается вентильными свойствами диодов. Ток в дренажной цепи протекает только тогда, когда потенциал трубопровода выше потенциала рельсов. Относительно высокое прямое сопротивление полупроводниковых диодов снижает чувствительность электродренажа.  [4]

Эти построения основываются на вентильных свойствах диода.  [6]

При очень малых напряжениях, по — ч м-рядка долей вольта, статический коэффициент выпрямления измеряется десятками, а при больших напряжениях, составляющих несколько вольт и выше, он измеряется от нескольких тысяч до сотен тысяч единиц и более в зависимости от типа диода. Повышение температуры диода снижает величину статического коэффициента выпрямления, что ухудшает вентильные свойства диода.  [8]

В выпрямительных диодах используется свойство односторонней проводимости p — n — перехода. Их применяют в качестве вентилей, которые пропускают переменный ток только в одном направлении.

Вентильные свойства диода зависят от того, насколько мал обратный ток. Для уменьшения обратного тока необходимо снижать концентрацию неосновных носителей, что может быть обеспечено за счет высокой степени очистки исходного полупроводника. Обычно применяют полупроводники, в которых на 109 — 1010 атомов основного элемента приходится один атом примеси.  [9]

Собственная емкость селенового диода обусловлена наличием запорного слоя между двумя его электродами. Величина емкости составляет от 0 01 до 0 02 мкф на 1 смг рабочей поверхности запорного слоя диода и зависит от напряжения, приложенного к вентилю. Действие емкости диода сводится к тому, что при относительно высокой частоте выпрямляемого тока сопротивление запорного слоя оказывается соединенным параллельно собственной емкости, в результате чего сопротивление этого участка цепи уменьшается с ростом частоты тока. При некоторой достаточно высокой частоте тока сопротивление емкости диода оказывается меньше сопротивления запорного слоя, в результате чего

вентильные свойства диода пропадают — он начинает одинаково хорошо проводить ток как в прямом, так и в обратном направлениях. Таким образом, собственная емкость диодов ограничивает возможность использования селеновых вентилей в цепях тока высокой частоты.  [10]

Качество выпрямления характеризуется отношением обратного сопротивления диода к прямому. Обратное сопротивление диода, как видно из эквивалентной схемы, определяется параллельным соединением гп и реактивного сопротивления емкости С. С повышением частоты сопротивление емкости падает, что приводит к уменьшению с частотой обратного сопротивления диода и снижению коэффициента выпрямления. На частотах, при которых сопротивление емкости становится сравнимым с г0, вентильные свойства диода практически исчезают. Поэтому в диодах, предназначенных для работы на высоких частотах, стремятся уменьшить емкость р-п переходов, делая их точечными. Кроме того, сопротивление полупроводникового материала выбирается малым для снижения прямого сопротивления диода.  [12]

Селеновый вентиль состоит из алюминиевого диска, с одной стороны покрытого слоем кристаллического селена, обладающего дырочной проводимостью, который служит одним электродом. Другим электродом является нанесенный на селен слой сплава кадмия и олова, при диффузии из которого атомов кадмия в селен образуется слой, обладающий электронной проводимостью. Селеновые вентили имеют значительно меньшие обратные напряжения ( до 60В) и плотности тока ( 0 1 — 0 2 А / см2), чем германиевые и кремниевые, так что их габариты и масса значительно больше. Однако характеристики селеновых вентилей более стабильны, что позволяет соединять их последовательно и параллельно для увеличения обратных напряжений и прямых токов. Кроме того, селеновые вентили обладают свойством самовосстановления, которое сводится к следующему: если через пробитую шайбу пропустить большой ток, то селен нагревается и плавится, закрывая место пробоя и восстанавливая

вентильное свойство диода.  [13]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Полупроводниковый диод, вентильные свойства p-n перехода. — Студопедия.Нет

Диоды с p-n-переходом. Диоды — это устройства, которые проводят электрический ток только в одном направлении. Следовательно, p-n-переходы идеально подходят для их использования в диодных выпрямителях, преобразующих переменный ток в постоянный.

Когда напряжение обратного смещения на диоде с p-n-переходом увеличивается до критического значения, называемого напряжением пробоя, электрическое поле в области перехода создает электроны и дырки в результате соударений носителей заряда, обладающих высокой энергией, с атомами полупроводников. В ходе этого процесса, называемого ионизацией, образуется «лавина» новых носителей, вследствие чего обратный ток при напряжении пробоя существенно возрастает.

Диодные выпрямители обычно работают при обратных напряжениях ниже напряжения пробоя. Однако резкое и значительное нарастание обратного тока, происходящее при достижении напряжения пробоя, можно использовать для стабилизации напряжения или для фиксации опорного уровня напряжения. Диоды, предназначенные для таких применений, называются полупроводниковыми стабилитронами.

Емкость, зависящая от приложенного напряжения, соответствует обратно смещенному p-n-переходу. Такую управляемую напряжением емкость можно применять, например, в настраиваемых контурах. Диоды, в которых используются такие переходы, называют варикапами.

p-n-Переходы. Твердотельные электронные приборы представляют собой, как правило, многослойную структуру, одна часть которой выполнена из полупроводника

p-типа, а другая — из полупроводника n-типа. Пограничная область между материалами p-типа и n-типа называется p-n-переходом. Переход образуется положительно заряженными атомами донорной примеси с n-стороны и отрицательно заряженными атомами акцепторной примеси с p-стороны. Электрическое поле, создаваемое этими ионами, предотвращает диффузию электронов в p-область и дырок в n-область.

Если p-область p-n-перехода соединить с положительным выводом какого-либо источника напряжения (например, батареи), а

n-область — с отрицательным выводом, то электроны и дырки смогут диффундировать через переход. В результате из p-области в направлении n-области потечет существенный ток. В таком случае говорят, что переход смещен в прямом направлении. При обратном смещении, когда описанные выше подсоединения имеют противоположную полярность, от области n-типа к области p-типа потечет лишь предельно малый обратный ток.

Полученную от p-n-перехода энергию солнечные элементы передают в подключенную к ним внешнюю нагрузку. Солнечные элементы, преобразующие солнечный свет в электричество, находят широкое применение в качестве источников электропитания для искусственных спутников Земли и в некоторых применениях на Земле.

 

20. Виды активных диэлектриков, их применение.

Сегнетоэлектрики. В сегнетоэлектриках в определенном диапазоне температур наблюдается спонтанная или самопроизвольная поляризация. Титанат бария. При помещении сегнетоэлектрика в электрическое поле суммарные моменты диполей ориентируются по полю и поляризация сегнетоэлектрика возрастает. Рост поляризации приводит к росту отношения Р/Е, а следовательно, к росту диэлектрической проницаемости. У сегнетоэлектриков максимальные значения диэлектрической проницаемости достигают сотен тысяч единиц, соответственно, габариты конденсаторов из таких материалов могут быть весьма малыми. Существенное влияние на диэлектрическую проницаемость оказывает температура. При повышении температуры кинетическая энергия ангармонических колебаний ионов возрастает, и электростатическая связь между ионами ослабевает. Максимум диэлектрической проницаемости наблюдается при температуре Кюри.

    Пьезоэлектрики. Пьезоэлектриками называют диэлектрики, в которых под действием механических напряжений появляется поляризация, а под действием электрического поля пьезоэлектрики упруго деформируются. Таким образом, пьезоэлектрики являются электромеханическими преобразователями, преобразующими механическую энергию в электрическую и обратно. Пьезоэлектрическими свойствами обладают многие кристаллы, лишенные центра симметрии: кварц, турмалин, сегнетова соль и др. Пьезоэлектрики нашли широкое применение для изготовления резонаторов, преобразователей колебаний и др.

    Электреты. Электретами называют диэлектрики, у которых постоянный электрический момент или избыточный заряд сохраняются длительное время. Электреты могут служить источниками электрического поля в окружающем пространстве, аналогично постоянным магнитам, являющимися источниками магнитного поля. Эта аналогия в свойствах постоянных магнитов и электретов отражена в их названии (по-английски постоянный магнит — magnet). В зависимости от способов получения различают термоэлектреты, фотоэлектреты, электроэлектреты, трибоэлектреты, радиоэлектреты.

 

 

22. Электротепловой пробой диэлектриков.

Диэлектрическими принято называть материалы, имеющие низкую плотность подвижных носителей заряда (ионов и электронов), поэтому удельное электрическое сопротивление таких материалов в 10¹² — 10²⁵ раз выше, чем у проводниковых материалов.

Электрической прочностью диэлектрика называют ту напряженность поля, при которой диэлектрик теряет изоляционные свойства.

При нахождении диэлектрика в электрическом поле, часть энергии электрического поля рассеивается в диэлектрике из-за диэлектрических потерь, и диэлектрик нагревается. Повышение температуры диэлектрика по сравнению с окружающей средой ведет к отводу тепла. Нагрев материала диэлектрика может привести к его растрескиванию, оплавлению, обугливанию, что снижает электропрочность диэлектрика и ведет к его разрушению. Очевидно, что стойкость к электротепловому пробою зависит как от свойств самого материала (у полярных диэлектриков диэлектрические потери выше и стойкость к электротепловому пробою ниже), так и от конструкции изолятора. Чем выше поверхность изолятора, тем больше тепла рассеивается в окружающую среду и меньше вероятность электротеплового пробоя.

Электротепловой пробой связан с локальным повышением температуры диэлектрика вследствие того, что энергия поля, рассеиваемая в диэлектрике, превышает отводимую тепловую энергию. При увеличении температуры диэлектрика возрастают потери на сквозную электропроводность и поляризацию, и, как следствие, снижается электропрочность диэлектрика.

Время пробоя тау=1мин-1час

Тепловой баланс.

Q_отд=Q_получ

 

23. Электрохимический пробой диэлектриков.

Диэлектрическими принято называть материалы, имеющие низкую плотность подвижных носителей заряда (ионов и электронов), поэтому удельное электрическое сопротивление таких материалов в 10¹² – 10²⁵ раз выше, чем у проводниковых материалов.

Электрической прочностью диэлектрика называют ту напряженность поля, при которой диэлектрик теряет изоляционные свойства.

Электрохимический пробой диэлектриков обусловлен тем, что при длительном нахождении в электрическом поле происходит изменение химического состава диэлектрика. Чем выше напряженность электрического поля, тем сильнее возбуждаются молекулы диэлектрика и время, необходимое для выхода материала диэлектрика из строя снижается. В то же время химически инертные диэлектрики имеют больше время работы.

Время пробоя тау месяцы и годы.

Кривая жизни диэлектрика

С течением времени диэлектрические свойства материала ухудшаются. Этот процесс называют старением материала. Он связан с изменением химического состава, вследствие окисления коррозии, светового и механического воздействия, нарушения структуры, разложения и т.д. Стабильность свойств материала зависит от прочности химической связи между атомами и молекулами диэлектрика. Зависимость электрической свойств от времени называется кривой жизни диэлектрика.

 

17. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость сегнетоэлектриков. Точка Кюри.

В сегнетоэлектриках в определенном диапазоне температур наблюдается спонтанная или самопроизвольная поляризация. Название эта группа диэлектриков получила по предложению И.В. Курчатова от сегнетовой соли, в кристаллах которой впервые была обнаружена спонтанная поляризация. Существенное влияние на диэлектрическую проницаемость оказывает температура. При повышении температуры кинетическая энергия ангармонических колебаний ионов возрастает, и электростатическая связь между ионами ослабевает. Внешнему полю легче перебросить ионы из одного положения в другое, соответственно, поляризация и диэлектрическая проницаемость возрастают. Максимум диэлектрической проницаемости наблюдается при температуре Кюри.

Легирование сегнетоэлектриков приводит к изменению энергии связи между ионами и дает возможность изменять температуру Кюри и величину диэлектрической проницаемости.

В 1944 г. Вул открыл новый сегнетоэлектрик — титанат бария BaTiO₃. Рассмотрим природу спонтанной поляризации в таких материалах на примере титаната бария. Элементарную ячейку кристаллической решетки этого материала можно представить следующим образом. В вершинах куба находятся ионы бария, по центрам граней куба находятся ионы кислорода, а в центре куба находится ион титана. Поскольку между атомами титана, кислорода и бария осуществляется ионная связь кристаллическая решетка данного соединения упакована неплотно. Следовательно, ион титана может смещаться относительно центра элементарной ячейки. При смещении иона титана к какому либо иону (или группе ионов) кислорода, кулоновские силы удерживают ион титана в этом положении, и элементарная ячейка становится поляризованной. Поляризация одной элементарной ячейки приводит к появлению диполя, электрическое поле которого поляризует соседние элементарные ячейки. Повышение температуры приводит к активизации колебаний иона титана, и при равенстве энергии теплового движения этого иона с энергией электростатического взаимодействия с ионами кислорода элементарные ячейки кристалла деполяризуется. В итоге кристалл переходит из сегнетоэлектрического в параэлектрическое состояние. Температуру перехода принято называть температурой Кюри.

studopedia.net

P-N-переход и диод. | HomeElectronics

Как упоминалось ранее электропроводность полупроводников сильно зависит от концентрации примесей. Полупроводники, электрофизические свойства которых зависят от примесей других химических элементов, называются примесными полупроводниками. Примеси бывают двух видов донорной и акцепторной.

Донорной называется примесь, атомы которой дают полупроводнику свободные электроны, а получаемая в этом случае электропроводность, связанная с движением свободных электронов, — электронной. Полупроводник с электронной проводимостью называется электронным полупроводником и условно обозначается латинской буквой n — первой буквой слова «негативный».

Рассмотрим процесс образования электронной проводимости в полупроводнике. За основной материал полупроводника возьмём кремний (кремниевые полупроводники самые распространённые). У кремния (Si) на внешней орбите атома есть четыре электрона, которые обуславливают его электрофизические свойства (т.е. они перемещаясь под действием напряжения создают электрический ток). При введении в кремний атомов примеси мышьяка (As), у которого на внешней орбите пять электронов, четыре электрона вступают во взаимодействие с четырьмя электронами кремния, образуя ковалентную связь, а пятый электрон мышьяка остаётся свободным. При этих условиях он легко отделяется от атома и получает возможность перемещаться в веществе.

Акцепторной называется примесь, атомы которой принимают электроны от атомов основного полупроводника. Получаемая при этом электропроводность, связанная с перемещением положительных зарядов — дырок, называется дырочной. Полупроводник с дырочной электропроводностью называется дырочным полупроводником и условно обозначается латинской буквой p — первой буквой слова «позитивный».

Рассмотрим процесс образования дырочной проводимости. при введении в кремний атомов примеси индия (In), у которого на внешней орбите три электрона, они вступают в связь с тремя электронами кремния, но эта связь оказывается неполной: не хватает ещё одного электрона для связи с четвёртым электроном кремния. Атом примеси присоединяет к себе недостающий электрон от одного из расположенных поблизости атомов основного полупроводника, после чего он оказывается связанным со всеми четырьмя соседними атомами. Благодаря добавлению электрона он приобретает избыточный отрицательный заряд, то есть превращается в отрицательный ион. В тоже время атом полупроводника, от которого к атому примеси ушёл четвёртый электрон оказывается связанным с соседними атомами только тремя электронами. таким образом, возникает избыток положительного заряда и появляется незаполненная связь, то есть дырка.

Одним из важных свойств полупроводника является то, что при наличии дырок через него может проходить ток, даже если в нём нет свободных электронов. Это объясняется способностью дырок переходить с одного атома полупроводника на другой.

Перемещение «дырок» в полупроводнике

Вводя в часть полупроводника донорную примесь, а в другую часть — акцепторную, можно получить в нём области с электронной и дырочной проводимостью. На границе областей электронной и дырочной проводимости образуется так называемый электронно-дырочный переход.

P-N-переход

Рассмотрим процессы происходящий при прохождении тока через электронно-дырочный переход. Левый слой, обозначенный буквой n, имеет электронную проводимость. Ток в нём связан с перемещением свободных электронов, которые условно обозначены кружками со знаком «минус». Правый слой, обозначенный буквой p, обладает дырочной проводимостью. Ток в этом слое связан с перемещением дырок, которые на рисунке обозначены кружками с «плюсом».

Движение электронов и дырок в режиме прямой проводимости



Движение электронов и дырок в режиме обратной проводимости.

При соприкосновении полупроводников с различными типами проводимости электроны вследствие диффузии начнут переходить в p-область, а дырки — в n-область, в результате чего пограничный слой n-области заряжается положительно, а пограничный слой p-области — отрицательно. Между областями возникает электрическое поле, которое является как бы барьеров для основных носителей тока, благодаря чему в p-n переходе образуется область с пониженной концентрацией зарядов. Электрическое поле в p-n переходе называют потенциальным барьером, а p-n переход — запирающим слоем. Если направление внешнего электрического поля противоположно направлению поля p-n перехода («+» на p-области, «-» на n-области), то потенциальный барьер уменьшается, возрастает концентрация зарядов в p-n переходе, ширина и, следовательно, сопротивление перехода уменьшается. При изменении полярности источника внешнее электрическое поле совпадает с направлением поля p-n перехода, ширина и сопротивление перехода возрастает. Следовательно, p-n переход обладает вентильными свойствами.

Полупроводниковый диод

Диодом называется электро преобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими p-n переходами и двумя выводами. В зависимости от основного назначения и явления используемого в p-n переходе различают несколько основных функциональных типов полупроводниковых диодов: выпрямительные, высокочастотные, импульсные, туннельные, стабилитроны, варикапы.

Основной характеристикой полупроводниковых диодов является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Для каждого типа полупроводникового диода ВАХ имеет свой вид, но все они основываются на ВАХ плоскостного выпрямительного диода, которая имеет вид:

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода: 1 — прямая вольт-амперная характеристика; 2 — обратная вольт-амперная характеристика; 3 — область пробоя; 4 — прямолинейная аппроксимация прямой вольт-амперной характеристики; Uпор — пороговое напряжение; rдин — динамическое сопротивление; Uпроб — пробивное напряжение

Масштаб по оси ординат для отрицательных значений токов выбран во много раз более крупным, чем для положительных.

Вольт-амперные характеристики диодов проходят через нуль, но достаточно заметный ток появляется лишь при пороговом напряжении (U_пор), которое для германиевых диодов равно 0,1 — 0,2 В, а у кремниевых диодов равно 0,5 — 0,6 В. В области отрицательных значений напряжения на диоде, при уже сравнительно небольших напряжениях (U_обр.) возникает обратный ток (І_обр). Этот ток создается неосновными носителями: электронами р-области и дырками n-области, переходу которых из одной области в другую способствует потенциальный барьер вблизи границы раздела. С ростом обратного напряжения увеличение тока не происходит, так как количество неосновных носителей, оказывающихся в единицу времени на границе перехода, не зависит от приложенного извне напряжения, если оно не очень велико. Обратный ток для кремниевых диодов на несколько порядков меньше, чем для германиевых. Дальнейшее увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя (U_проб) приводит к тому что электроны из валентной зоны переходят в зону проводимости, возникает эффект Зенера. Обратный ток при этом резко увеличивается, что вызывает нагрев диода и дальнейшее увеличение тока приводит к тепловому пробою и разрушению p-n-перехода.

Обозначение и определение основных электрических параметров диодов

Обозначение полупроводникового диода

Как указывалось ранее диод в одну сторону ток проводит (т. е. представляет собой в идеале просто проводник с малым сопротивлением), в другую – нет (т. е. превращается в проводник с очень большим сопротивлением), одним словом, обладает односторонней проводимостью. Соответственно выводов у него всего два. Они как повелось ещё со времён ламповой техники, называются анодом (положительным выводом) и катодом (отрицательным).

Все полупроводниковые диоды можно разделить на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные диоды, как следует из самого названия, предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные. Специальные типы полупроводниковых диодов используют различные свойства p-n-переходов; явление пробоя, барьерную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением и др.

Выпрямительные диоды

Конструктивно выпрямительные диоды делятся на плоскостные и точечные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные. Плоскостные диоды благодаря большой площади p-n-перехода используют для выпрямления больших токов. Точечные диоды имеют малую площадь перехода и, соответственно, предназначены для выпрямления малых токов. Для увеличения напряжения лавинного пробоя используют выпрямительные столбы, состоящие из ряда последовательно включенных диодов.

Выпрямительные диоды большой мощности называют силовыми. Материалом для таких диодов обычно служит кремний или арсенид галлия. Кремниевые сплавные диоды используют для выпрямления переменного тока с частотой до 5 кГц. Кремниевые диффузионные диоды могут работать на повышенной частоте, до 100 кГц. Кремниевые эпитаксиальные диоды с металлической подложкой (с барьером Шотки) могут использоваться на частотах до 500 кГц. Арсенидгалиевые диоды способны работать в диапазоне частот до нескольких МГц.

Силовые диоды обычно характеризуются набором статических и динамических параметров. К статическим параметрам диода относятся:

• падение напряжения U_пр на диоде при некотором значении прямого тока;
• обратный ток I_обр при некотором значении обратного напряжения;
• среднее значение прямого тока I_пр.ср.;
• импульсное обратное напряжение U_обр.и.;

К динамическим параметрам диода относятся его временные и частотные характеристики. К таким параметрам относятся:

• время восстановления t_вос обратного напряжения;
• время нарастания прямого тока I_нар.;
• предельная частота без снижения режимов диода f_max.

Статические параметры можно установить по вольт-амперной характеристике диода.

Время обратного восстановления диода t_вос является основным параметром выпрямительных диодов, характеризующим их инерционные свойства. Оно определяется при переключении диода с заданного прямого тока I_пр на заданное обратное напряжение U_обр. Во время переключения напряжение на диоде приобретает обратное значение. Из-за инерционности диффузионного процесса ток в диоде прекращается не мгновенно, а в течении времени t_нар. По существу, происходит рассасывание зарядов на границе p-n-перехода (т. е. разряд эквивалентной емкости). Из этого следует, что мощность потерь в диоде резко повышается при его включении, особенно, при выключении. Следовательно, потери в диоде растут с повышением частоты выпрямляемого напряжения.

При изменении температуры диода изменяются его параметры. Наиболее сильно от температуры зависят прямое напряжение на диоде и его обратный ток. Приблизительно можно считать, что ТКН (температурный коэффициент напряжения) Uпр = -2 мВ/К, а обратный ток диодаимеет положительный коэффициент. Так при увеличении температуры на каждые 10 °С обратный ток германиевых диодов увеличивается в 2 раза, а кремниевых – 2,5 раз.

Диоды с барьером Шотки

Для выпрямления малых напряжений высокой частоты широко используются диоды с барьером Шотки. В этих диодах вместо p-n-перехода используется контакт металлической поверхности с полупроводником. В месте контакта возникают обеднённые носителями заряда слои полупроводника, которые называются запорными. Диоды с барьером Шотки отличаются от диодов с p-n-переходом по следующим параметрам:

• более низкое прямое падение напряжения;
• имеют более низкое обратное напряжение;
• более высокий ток утечки;
• почти полностью отсутствует заряд обратного восстановления.

Две основные характеристики делают эти диоды незаменимыми: малое прямое падение напряжения и малое время восстановления обратного напряжения. Кроме того, отсутствие неосновных носителей, требующих время на обратное восстановление, означает физическое отсутствие потерь на переключение самого диода.

Максимальное напряжение современных диодов Шотки составляет около 1200 В. При этом напряжении прямое напряжение диода Шотки меньше прямого напряжения диодов с p-n-переходом на 0,2…0,3 В.

Преимущества диода Шотки становятся особенно заметны при выпрямлении малых напряжений. Например, 45-вольтный диод Шотки имеет прямое напряжение 0,4…0,6 В, а при том же токе диод с p-n-переходом имеет падение напряжения 0,5…1,0 В. При понижении обратного напряжения до 15 В прямое напряжение уменьшается до 0,3…0,4 В. В среднем применение диодов Шотки в выпрямителе позволяет уменьшить потери примерно на 10…15 %. Максимальная рабочая частота диодов Шотки превышает 200 кГц.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

www.electronicsblog.ru

13. Технологии изготовления полупроводниковых диодов

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимостью. К полупроводниковым диодам относят обширную группу приборов с p-n-переходом, контактом металл — полупроводник и др. Наиболее распространены электропреобразовательные полупроводниковые диоды. Служат для преобразования и генерирования электрических колебаний. Один из основных современных электронных приборов.

Полупроводниковые диоды изготовляют из германия, кремния. селена и других веществ. Рассмотрим, как создается p-n переход при использовании донорной примеси, этот переход не удастся получить путем механического соединения двух полупроводников различных типов, т.к. при этом получается слишком большой зазор между полупроводниками. Эта толщина должна быть не больше межатомных расстояний. По этому в одну из поверхностей образца вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индии индия в глубь монокристалла германия у поверхности германия преобразуется область с проводимостью р-типа. Остальная часть образца германии, в которую атомы индия нс проникли, по-прежнему имеет проводимость n-типа. Между областями возникает p-n переход. В полупроводниковом диоде германий служит катодом, а индий — анодом.

14. Классификация диодов.

Понятие полупроводниковые диоды объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение. Диоды делятся:

по принципу работы: выпрямительные, высокочастотные и сверхвысокочастотные (ВЧ- и СВЧ- диоды), импульсные, полупроводниковые стабилитроны (опорные диоды), туннельные, обращенные, варикапы и др.

по конструктивно — технологическим особенностям: плоскостные и точечные

по типу используемого материала: германиевые, кремниевые, арсенидо-галлиевые и др.

Описание различных диодов

Выпрямительный полупроводниковый диод — это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямительные диоды выполняются на основе р-n- перехода и имеют две области, одна из них является более низкоомной (содержит большую концентрацию примеси), и называется эмиттером. Другая область, база — более высокоомная (содержит меньшую концентрация примеси). В основе работы выпрямительных диодов лежит свойство односторонней проводимости р-n- перехода, которое заключается в том, что последний хорошо проводит ток (имеет малое сопротивление) при прямом включении и практически не проводит ток (имеет очень высокое сопротивление) при обратном включении. Как известно, прямой ток диода создается основными, а обратный — не основными носителями заряда. Концентрация основных носителей заряда на несколько порядков превышает концентрацию не основных носителей, чем и обусловливаются вентильные свойства диода.

Туннельный диод – полупроводниковый диод с падающим участком на прямой ветви ВАХ, обусловленный туннельным эффектом.. Падающий участок характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.

16. Выпрямительные схемы.

18. Т — образная схема транзистора, эквивалентная схема транзистора

Параметры Z, У и Н наз-ся внешними параметрами, так как кроме свойств самого транзистора они зависят еще и от схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК). Поэтому иногда более удобно при расчетах использовать схемы замещения.

Тр-р в этом случае представляется эквивалентной схемой, состоящей из определенного кол-ва электрических элементов (сопротивления, индуктивности, емкости и т.д.). Однако одними пассивными элементами нельзя описать усилительные свойства тр-ра.

Эквивалентная схема транзистора

studfile.net

Выпрямители с активной нагрузкой

Рассмотрим идеализированные схемы выпрямителей, работающих па активную нагрузку, т.е. такие у которых нагрузку можно считать идеальным резистором.

1. Вентили

Для преобразования переменного тока в постоянный применяются приборы с односторонней (вентильной) проводимостью, сопротивление которых для тока одного направления намного меньше сопротивления для тока обратного направления. Вентили бывают неуправляемые и управляемые. Неуправляемые вентили реализуются обычными диодами, а в качестве управляемых — применяют тиристоры и транзисторы.

1.1. Диодные неуправляемые вентили

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика неуправляемого вентиля:

а — идеализированного; б — реального

На рис. 1, а показана вольтамперная характеристика (ВАХ) идеального неуправляемого вентиля. В нем прямой ток I_пр возникает при приложении к нему сколь угодно малого напряжения U_np. в прямом направлении. Прямое сопротивление идеального вентиля равно нулю, поэтому соответствующее падение напряжения U_пр=0. Прямая ветвь ВАХ идеального вентиля совпадает с осью тока I_пр (вертикальна). При любых малых обратных напряжениях U_ОБР идеальный вентиль обладает бесконечно большим сопротивлением и, следовательно, обратный ток по вентилю протекать не может, т.е. I_обр=0.

Вольтамперная характеристика реального неуправляемого вентиля — выпрямительного диода VD — показана на рис. 1,б. Прямое сопротивление этого диода больше нуля, поэтому протекание тока в прямом направлении вызовет соответствующее падение напряжения на нем. Обратное сопротивление диода имеет некоторое конечное значение, поэтому при приложении к электродам диода обратного напряжения в нем появляется небольшой обратный ток.

Таким образом, при положительной разности потенциалов между анодом и катодом выпрямительный диод любого вида «открывается» — проводит ток в прямом направлении, а при отрицательной разности потенциалов выпрямительный диод «закрывается», т.е. ток, протекающий по нему в обратном направлении, намного меньше его прямого тока. Это основное свойство выпрямительного диода лежит в основе работы всех изучаемых ниже схем выпрямления.

Выпрямительные свойства описываемых диодов характеризуются рядом параметров, к которым относятся как предельные эксплуатационные, так и средние (номинальные) параметры.

Основные параметры выпрямительных диодов:

1. I_np.cp.max, A,— максимально допустимый средний прямой ток. Это значение тока определяется мощностью, которая рассеивается на диоде.

2. U_{обр.и.max}, В, — максимально допустимое импульсное обратное напряжение, которое диод данного типа может выдержать, не подвергаясь опасности пробоя.

Если обратное напряжение схемы выпрямления, в которой установлен диод, близко к пробивному U_прo6 (рис. 1,б), то обратный ток диода резко увеличивается, что приводит к его пробою. Такое нарушение вентильного свойства выпрямительных диодов для большей части выпрямителей равносильно короткому замыканию вторичной обмотки трансформатора со всеми его последствиями. Значение U_{обр.и.max} принимается, как правило, в 1,5—2 раза меньше пробивного.

3. U_np.cp, В, — среднее прямое напряжение (падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода) при токе I_пр.ср (рис. 1,б), т.е. в открытом состоянии диода. Значение U_np.cp определяет КПД выпрямительного устройства: чем меньше U_np.cp, тем ниже потери и выше КПД данного устройства.

4. r_диф, Ом, — дифференциальное (внутреннее) сопротивление выпрямительного диода, которое представляет собой отношение малого приращения напряжения диода к малому приращению тока в нем при заданном режиме по току в прямом направлении. Значение r_диф определяется значением U_пр._ср данного диода и I_пр.ср — средним значением прямого тока вентиля (плеча) рассчитываемой схемы выпрямления.

Выпрямительные диоды характеризуются также динамическим сопротивлением r_диф, которое определяется наклоном прямой, аппроксимирующей прямую ветвь ВАХ,

studfile.net

Вентильное свойство — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Вентильное свойство

Cтраница 3

Все полупроводниковые приборы сохраняют свои вентильные свойства, а тиристоры — управляемость, за исключением поврежденных.  [31]

При длительном хранении вентилей их вентильные свойства теряются, но быстро восстанавливаются при введении в работу.  [32]

Однородный же полупроводник не обладает вентильными свойствами. Из-за тепловой инерции сопротивление термистора зависит лишь от действующего значения тока и не изменяется в течение периода переменного напряжения.  [33]

Вилит в отношении проводимости обладает вентильными свойствами, заключающимися в том, что с увеличением напряжения его проводимость резко увеличивается и при снижении напряжения резко уменьшается.  [35]

Полупроводник с электронно-дырочным переходом по своим вентильным свойствам аналогичен электровакуумному диоду и поэтому называется полупроводниковым диодом. На рис. 2.15 показана его вольт-амперная характеристика.  [37]

Полупроводник с электронно-дырочным переходом по своим вентильным свойствам аналогичен электровакуумному диоду и поэтому называется полупроводниковым диодом. На рис. 2.17 показана его вольт-амперная характеристика.  [39]

Полупроводниковым диодом называют прибор, обладающий вентильным свойством и выполняющий те же функции, что и двухэлек-тродная электронная лампа. Вентильные свойства полупроводникового диода определяются наличием в нем электронно-дырочного перехода.  [40]

Установлено [209], что Ag2Se обладает вентильными свойствами, которые проявляются только после формовки на постоянном электрическом токе.  [41]

Оксидная пленка на титане обладает значительно менее выраженными вентильными свойствами, что некоторые авторы связывают со специфической структурой поверхностного оксида, мало склонного к стеклообразованию. На титане при анодной поляризации кислород выделяется намного легче.  [42]

Алюминиевый анод в сочетании с электролитом обладает вентильными свойствами.  [43]

Из характеристики видно, что диод обладает вентильными свойствами.  [44]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Вентильное свойство — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Вентильное свойство

Cтраница 2

Вентильные свойства любого диода выражены тем ярче, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом токе. К сожалению, эти два требования в данном случае противоречивы. В самом деле, из формулы ( 2 — 37) видно, что изменение теплового тока, какими бы причинами оно не вызывалось, сопровождается изменением прямого напряжения в противоположном направлении. Это хорошо видно из рис. 2 — 21, а, где различие токов / о обусловлено разницей в площадях переходов при прочих равных условиях.  [16]

Вентильными свойствами обладает ряд приборов: германиевые и кремниевые диоды, электронные и газоразрядные электронные лампы.  [17]

Вследствие вентильного свойства лампы ток в нагрузочном сопротивлении г имеется только в те полупериоды, когда лампа пропускает ток.  [19]

Прибор теряет вентильные свойства.  [20]

Выпрямительная лампа, вентильные свойства которой обусловлены процессом ионизации паров ртути.  [21]

Этим рассуждением пояснено вентильное свойство перехода в диоде.  [23]

Этот параметр характеризует вентильные свойства тиристора при приложении прямого напряжения и служит для определения потерь в прямом направлении в закрытом состоянии.  [24]

Термистор не обладает вентильными свойствами и имеет сравнительно большую тепловую инерцию.  [26]

Термистор не обладает вентильными свойствами и имеет сравнительно большую тепловую инерцию. Поэтому в электрических цепях термисторы ведут себя, как обычные резисторы, величина сопротивления которых зависит от температуры окружающей среды и действующего значения проходящего по ним тока. Причем до весьма высоких частот ( 100 — 500 Мгц) не сказывается паразитная емкость и собственная индуктивность термисторов. Это свойство используется при измерении действующих значений токов высокой частоты.  [27]

Электронно-дырочный переход обладает вентильными свойствами, что позволяет создать полупроводниковые диоды.  [28]

Почему электронно-дырочный переход имеет вентильные свойства.  [29]

Почему электровакуумный диод обладает вентильным свойством.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru