+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Выпрямительные диоды: Конструктивные особенности и особенности вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов

 

Выпрямительные диоды применяются в цепях управления, коммутации, в ограничительных и развязывающих цепях, в источниках питания для преобразования (выпрямления) переменного напряжения в постоянное, в схемах умножения напряжения и преобразователях постоянного напряжения, где не предъявляются высокие требования к частотным и временным параметрам сигналов. В зависимости от значения максимального выпрямляемого тока различают выпрямительные диоды малой мощности (\(I_{пр max} \le {0,3 А}\)), средней мощности (\({0,3 А} < I_{пр max} \le {10 А}\)) и большой мощности (\(I_{пр max} > {10 А}\)). Диоды малой мощности могут рассеивать выделяемую на них теплоту своим корпусом, диоды средней и большой мощности должны располагаться на специальных теплоотводящих радиаторах, что предусматривается в т. ч. и соответствующей конструкцией их корпусов.

Обычно, допустимая плотность тока, проходящего через \(p\)-\(n\)-переход, не превышает 2 А/мм2, поэтому для получения указанных выше значений среднего выпрямленного тока в выпрямительных диодах используют плоскостные \(p\)-\(n\)-переходы. Такие переходы имеют существенную емкость, что ограничивает максимальную допустимую рабочую частоту (\(f_р\)) выпрямительных диодов.

Выпрямительные свойства диодов тем лучше, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше падение напряжения при заданном прямом токе. Значения прямого и обратного токов отличаются на несколько порядков, а прямое падение напряжения не превышает единиц вольт по сравнению с обратным напряжением, которое может составлять сотни и более вольт. Поэтому диоды обладают односторонней проводимостью, что позволяет использовать их в качестве выпрямительных элементов. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) германиевых и кремниевых диодов различаются.

На рис. 2.3‑1 для сравнения показаны типичные ВАХ для германиевых и кремниевых выпрямительных диодов при различных температурах окружающей среды.

 

Рис. 2.3-1. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов при различных температурах окружающей среды

 

По приведенным ВАХ видно, что обратный ток кремниевых диодов значительно меньше обратного тока германиевых диодов. Кроме того, обратная ветвь вольт-амперной характеристики кремниевых диодов не имеет явно выраженного участка насыщения, что обусловлено генерацией носителей зарядов в \(p\)-\(n\)-переходе и токами утечки по поверхности кристалла. При подаче обратного напряжения превышающего некий пороговый уровень происходит резкое увеличение обратного тока, что может привести к пробою \(p\)-\(n\)-перехода. У германиевых диодов, вследствие большой величины обратного тока, пробой имеет тепловой характер. У кремниевых диодов вероятность теплового пробоя мала, у них преобладает электрический пробой.

Пробой кремниевых диодов имеет лавинный характер, поэтому у них, в отличие от германиевых диодов, пробивное напряжение повышается с увеличением температуры. Допустимое обратное напряжение кремниевых диодов (до 1600 В) значительно превосходит аналогичный параметр германиевых диодов.

Обратные токи в значительной степени зависят от температуры перехода. Из рисунка видно, что с ростом температуры обратный ток возрастает. Для приближенной оценки можно считать, что с увеличением температуры на 10 °С обратный ток германиевых диодов возрастает в 2, а кремниевых — в 2,5 раза. Верхний предел диапазона рабочих температур германиевых диодов составляет 75…80 °С, а кремниевых — 125 °С. Существенным недостатком германиевых диодов является их высокая чувствительность к кратковременным импульсным перегрузкам.

Вследствие меньшего обратного тока кремниевого диода его прямой ток, равный току германиевого диода, достигается при большем значении прямого напряжения. Поэтому мощность, рассеиваемая при одинаковых токах, в германиевых диодах меньше, чем в кремниевых. Прямое напряжение при малых прямых токах, когда преобладает падение напряжения на переходе, с ростом температуры уменьшается. При больших токах, когда преобладает падение напряжения на сопротивлении нейтральных областей полупроводника, зависимость прямого напряжения от температуры становится положительной. Точка, в которой отсутствует зависимость прямого напряжения от температуры (т.е. эта зависимость меняет знак), называется

точкой инверсии. У большинства диодов малой и средней мощности допустимый прямой ток, как правило, не превышает точки инверсии, а у мощных диодов допустимый ток может быть выше этой точки.

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Выпрямительные диоды / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать
9 июня 2012 в 10:00

Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор с одним p–n-переходом, обладающий односторонней проводимостью тока. Существует много различных типов диодов – выпрямительные, импульсные, туннельные, обращенные, сверхвысокочастотные диоды, а также стабилитроны, варикапы, фотодиоды, светодиоды и др.

Выпрямительные диоды

Работа выпрямительного диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода.

Вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда (из-за рекомбинации) и обладающий высоким электрическим сопротивлением, – так называемый запирающий слой. Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер).

Если к p–n-переходу приложить внешнее напряжение, создающее электрическое поле в направлении, противоположном полю электрического слоя, то толщина этого слоя уменьшится и при напряжении 0,4 — 0,6 В запирающий слой исчезнет, а ток существенно возрастет (этот ток называют прямым).

При подключении внешнего напряжения другой полярности запирающий слой увеличится и сопротивление p–n-перехода возрастет, а ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, будет незначительным даже при сравнительно больших напряжениях.

Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Положительный (прямой) ток диод пропускает в направлении от анода к катоду.

На рис. 1 показаны условное графическое обозначение (УГО) и характеристики выпрямительных диодов (их идеальная и реальная вольт-амперная характеристики). Видимый излом вольт-амперной характеристики диода (ВАХ) в начале координат связан с различными масштабами токов и напряжений в первом и третьем квадранте графика. Два вывода диода: анод А и катод К в УГО не обозначаются и на рисунке показаны для пояснения.

На вольт-амперная характеристика реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает.

Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя.

 

 

Промышленностью в основном выпускаются германиевые (Ge) и кремниевые (Si) диоды.

Кремниевые диоды обладают малыми обратными токами, более высокой рабочей температурой (150 — 200 °С против 80 — 100 °С), выдерживают большие обратные напряжения и плотности тока (60 — 80 А/см2 против 20 — 40 А/см2). Кроме того, кремний – широко распространенный элемент (в отличие от германиевых диодов, который относится к редкоземельным элементам).

К преимуществам германиевых диодов можно отнести малое падение напряжения при протекании прямого тока (0,3 — 0,6 В против 0,8 — 1,2 В). Кроме названных полупроводниковых материалов, в сверхвысокочастотных цепях используют арсенид галлия GaAs.

Полупроводниковые диоды по технологии изготовления делятся на два класса: точечные и плоскостные.

Точечный диод образуют Si- или Ge-пластина n-типа площадью 0,5 — 1,5 мм2 и стальная игла, образующая p–n-переход в месте контакта. В результате малой площади переход имеет малую емкость, следовательно, такой диод способен работать в высокочастотных цепях. Но ток через переход не может быть большим (обычно не более 100 мА).

Плоскостной диод состоит из двух соединенных Si- или Ge-пластин с разной электропроводностью. Большая площадь контакта ведет к большой емкости перехода и относительно низкой рабочей частоте, но проходящий ток может быть большим (до 6000 А).

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

  • максимально допустимый прямой ток Iпр.max,
  • максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max,
  • максимально допустимая частота fmax.

По первому параметру выпрямительные диоды делят на диоды:

  • малой мощности, прямой ток до 300 мА,
  • средней мощности, прямой ток 300 мА — 10 А,
  • большой мощности – силовые, максимальный прямой ток определяется классом и составляет 10, 16, 25, 40,
  • 1600 А.

Импульсные диоды применяются в маломощных схемах с импульсным характером подводимого напряжения. Отличительное требование к ним – малое время перехода из закрытого состояния в открытое и обратно (типичное время 0,1 — 100 мкс). УГО импульсных диодов такое же, как у выпрямительных диодов.

 

 

К специфическим параметрам импульсных диодов относятся:

  • время восстановления Tвосст
  • это интервал времени между моментом переключения напряжения на диоде с прямого на обратное и моментом, когда обратный ток уменьшится до заданного значения (рис 2,а),
  • время установления Tуст – это интервал времени между началом протекания через диод прямого тока заданной величины и моментом, когда напряжение на диоде достигнет 1,2 установившегося значения (рис 2,б),
  • максимальный ток восстановления Iобр.имп.макс., равный наибольшему значению обратного тока через диод после переключения напряжения с прямого на обратное (рис 2,а).

Обращенные диоды получают при концентрации примесей в p- и n-областях большей, чем у обычных выпрямительных диодов. Такой диод оказывает малое сопротивление проходящему току при обратном включении (рис.3) и сравнительно большое сопротивление при прямом включении. Поэтому их применяют при выпрямлении малых сигналов с амплитудой напряжения в несколько десятых вольта.

 

 

Диоды Шоттки получают, используя переход металл-полупроводник. При этом применяют подложки из низкоомного n-кремния (или карбида кремния) с высокоомным тонким эпитаксиальным слоем того же полупроводника (рис.4).

 

На поверхность эпитаксиального слоя наносят металлический электрод, обеспечивающий выпрямление, но не инжектирующий неосновные носители в базовую область (чаще всего золото). Благодаря этому в этих диодах нет таких медленных процессов, как накопление и рассасывание неосновных носителей в базе. Поэтому инерционность диодов Шоттки не высока. Она определяется величиной барьерной емкости выпрямляющего контакта (1 — 20 пФ).

Кроме этого, у диодов Шоттки оказывается значительно меньшее, чем у выпрямительных диодов последовательное сопротивление, так как металлический слой имеет малое сопротивление по сравнению с любым даже сильно легированным полупроводником. Это позволяет использовать диоды Шоттки для выпрямления значительных токов (десятки ампер). Обычно их применяют в импульсных вторичных источниках питания для выпрямления высокочастотных напряжений (частотой до нескольких МГц).

5 февраля в 23:46 41

5 февраля в 23:45 34

5 февраля в 23:44 38

5 февраля в 23:42 29

5 февраля в 23:42 28

5 февраля в 23:41 28

5 февраля в 23:40 33

4 июня 2012 в 11:00 161388

12 июля 2011 в 08:56 36217

28 ноября 2011 в 10:00 24570

21 июля 2011 в 10:00 16628

29 февраля 2012 в 10:00 15093

16 августа 2012 в 16:00 15025

24 мая 2017 в 10:00 13663

14 ноября 2012 в 10:00 13489

25 декабря 2012 в 10:00 11354

27 февраля 2013 в 10:00 9555

Выпрямительные диоды.

Назначение, характеристики, виды

Основное назначение полупроводниковых диодов выпрямление переменного тока. Существуют диоды других назначений, о которых будем говорить позже.

Итак,  диоды  —  это  буквально  двухэлектродные  компоненты.  Электроды имеют названия:  анод  и  катод.  Типовая графема диода, дополненная графическими пояснениями  показана на рисунке  2.1.   

Если к диоду приложено  прямое напряжение  (т.е. анод имеет положительный потенциал относительно катода), то говорят, что диод открыт  и через него течёт прямой ток. Если к диоду приложено обратное напряжение  (катод имеет положительный потенциал относительно анода), то диод закрыт  и в этом режиме протекает обратный  ток  малого значения.

Основные технические характеристики выпрямительных диодов

В  сравнении  с  рассмотренными  ранее  пассивными  компонентами  диод имеет более сложное поведение  в электрической цепи. Это поведение описывается  вольтамперной  характеристикой  диода. Рассмотрим ВАХ, справедливую для маломощных диодов (показано на рисунке 2.2).

Из рисунка мы видим, что свойства диода далеки от наших предварительных представлениях о диоде как об идеальном ключе.

При открытом состоянии (правая область оси Х) на диоде выделяется небольшое  напряжение,  которое  не  превышает  нескольких  сотен  милливольт  и нелинейно зависит от протекающего через диод тока. Ток через открытый диод должен быть ограничен допустимыми значениями.

При  подаче  на  диод  обратного  напряжения,  через  него  протекает  ток, меньший 1 мкА, и он лавинообразно возрастает при значениях в несколько десятков вольт. Это лавинообразное нарастание обратного тока называют  тепловым пробоем, состояние, при котором диод выходит из строя – «сгорает».

Таким  образом,  выпрямительные  диоды  принято  выбирать  по  двум  основным характеристикам:  предельному  значению  прямого  тока  и  предельному значению обратного напряжения.

Значение при расчётах имеет также  прямое падение напряжения  на диоде. Это напряжение может отличаться на несколько сотен милливольт у разных разновидностей диодов.

Так, например,  при прочих равных условиях германиевые  диоды  (сегодня  не  выпускаются)  имеют  меньшее  прямое  напряжение  в сравнении  с  кремниевыми  диодами  милливольт  на  400.  Современные  диоды Шотки  имеют малое падение напряжение даже при относительно больших токах.

Конструктивные  варианты

Конструктивные  варианты  диодов  представлены  на  рисунке  2.3,  таблице 2.1.

Таблица  2.1 – Таблица характеристик выпрямительного диода BAS70

 

Параметр

Значение

Тип корпуса

SOT23-3

Предельный  прямой  постоянный ток, мА

200

Предельный  прямой  ток,  амплитудное значение, мА

300

Предельное обратное напряжение, В

70

Рабочий диапазон температур, ºС

-55 … +150

 

Примеры применения выпрямительных диодов

Использование  выпрямительных диодов  при создании  резервированного источника питания

Типовая схема резервированного питания нагрузки показана на рисунке 2. 4.

Схема  содержит  источник  основного  питания  от  сети  переменного  тока (АС/DC-преобразователь)  и  резервную  батарею.  Два  навстречу  включённых диода (VD1,  VD2)  запрещают протекание тока от одного источника к другому.

Недостаток схемы проявляется в том случае, когда основной источник энергии отключается и нагрузка питается от резервной батареи. Дело в том, что часть энергии, потребляемой схемой от батареи, рассеивается на диоде. Чем больше падение напряжения на диоде, тем больше потери.

В нашем  примере мы предположили,  что  Uд=0,5В и тогда  потери  составят  10%  мощности,  отдаваемой батареей:

Рбат = (Uд+Uнагр)*Iнагр ,      (2.1)

Рд= Uд*Iнагр ,            (2.2)

т.е. при Uд=0,5 В  Рбат= (0,5+4,5)*Iнагр = 5*Iнагр

Рд=  0,5*Iнагр

100%*(Рд / Рбат) = 100*0,5/5 = 10%.

В том случае, когда в нашем распоряжении имеется ВАХ выбранного диода,  мы  можем  получить  значение  Uд графически.   Для  этого  достаточно  построить нагрузочную прямую для рассматриваемой схемы:

Uд= Е-I*Rнагр    (2.3)

Требуемое для расчёта напряжение мы получим в точке пересечения прямой  Е-I*Rнагр и ВАХ диода на совмещённом графике (показано на рисунке  2.5).

Эту точку принято называть рабочей точкой выбранного режима работы диода.

Справедливости ради укажем, что большого выигрыша в точности определения  Uд мы здесь не получим, т.к. ВАХ представлена в технических описаниях как усреднённая характеристика с некоторым разбросом, да к тому же эта характеристика сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот способ  определения  Uд мы  рассматриваем  как  вспомогательный  и  более  наглядный. Им мы будем пользоваться и при описании других нелинейных компонентов.

Двухполупериодный выпрямитель

Частая  схемотехническая  задача  –  создание  из  переменного  напряжения постоянного для питания электронных схем. Эта задача может быть решена за два  этапа:  этап  выпрямления  и  этап  фильтрации  исходного  напряжения.   

Использование  двухполупериодного выпрямителя  и  емкостного  фильтра  показано на рисунке  2.6. На схемах показано протекание токов в разные  полупериодывходного синусоидального напряжения и формы выходного напряжения как в отсутствии, так и при наличии емкостного фильтра (Cф).

Как мы уже знаем, конденсатор является накопителем энергии, он это делает во время нарастания полуволны входного напряжения и отдаёт энергию в промежутке  между  соседними  выпрямленными  полуволнами,  когда  напряжение спадает до недопустимого по расчёту значения. Форма исходно пульсирующего напряжения при этом несколько сглаживается, однако небольшие пульсации всегда сохраняются. Они возрастают при возрастании тока нагрузки. Для снижения пульсаций необходимо увеличивать ёмкость Cф.

Измерение характеристик диодов

Обычно  на  практике  решаются  две  задачи:  проверяется  работоспособность диода (не пробит ли  pn-переход) и измеряется напряжение на диоде при некотором (типовом) значении тока через него.

Наиболее удобно это делать с помощью цифрового мультиметра: все современные мультиметры реализуют несложную функцию «измерения прямого напряжения диодов» («прозвонка» диода) (показано на рисунке  2.7).

При этом на дисплее мультиметра высвечивается значение прямого напряжения при некотором тестовом токе, заложенным в схемотехнику мультиметра.

Измерение осуществляется в следующей последовательности: секторный переключатель  режимов мультиметра переводится в положение  « » и за-тем  с соблюдением полярности ко входам мультиметра подключается испытуемый диод.

Примечание   –   Упрощённая схема измерения прямого напряжения будет показана в подразделе с операционными усилителями.

5) Понятие выпрямительного диода. Обозначение выводов. Условное обозначение в схемах. Вах диода.

Выпрямительные диоды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований.[источник?]

Основные параметры выпрямительных диодов:

  • среднее прямое напряжение Uпр.ср. при указанном токе Iпр.ср.;

  • средний обратный ток Iобр.ср. при заданных значениях обратного напряжения Uобр и температуры;

  • допустимое амплитудное значение обратного напряжения Uобр.макс.;

  • средний прямой ток Iпр.ср.;

  • частота без снижения режимов.

Работа выпрямительного диода объясняется свойствами электрического p–n-перехода.

Вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда (из-за рекомбинации) и обладающий высоким электрическим сопротивлением, – так называемый запирающий слой. Этот слой определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер).

Если к p–n-переходу приложить внешнее напряжение, создающее электрическое поле в направлении, противоположном полю электрического слоя, то толщина этого слоя уменьшится и при напряжении 0,4 — 0,6 В запирающий слой исчезнет, а ток существенно возрастет (этот ток называют прямым).

При подключении внешнего напряжения другой полярности запирающий слой увеличится и сопротивление p–n-перехода возрастет, а ток, обусловленный движением неосновных носителей заряда, будет незначительным даже при сравнительно больших напряжениях.

Прямой ток диода создается основными, а обратный – неосновными носителями заряда. Положительный (прямой) ток диод пропускает в направлении от анода к катоду. 

На рис. 1 показаны условное графическое обозначение (УГО) и характеристики выпрямительных диодов (их идеальная и реальная вольт-амперная характеристики). Видимый излом вольт-амперной характеристики диода (ВАХ) в начале координат связан с различными масштабами токов и напряжений в первом и третьем квадранте графика. Два вывода диода: анод А и катод К в УГО не обозначаются и на рисунке показаны для пояснения.

На вольт-амперная характеристика реального диода обозначена область электрического пробоя, когда при небольшом увеличении обратного напряжения ток резко возрастает.

Электрический пробой является обратимым явлением. При возвращении в рабочую область диод не теряет своих свойств. Если обратный ток превысит определенное значение, то электрический пробой перейдет в необратимый тепловой с выходом прибора из строя. 

Рис. 1. Полупроводниковый выпрямительный диод: а – условное графическое изображение, б – идеальная вольт-амперная характеристика, в – реальная вольт-амперная характеристика

Промышленностью в основном выпускаются германиевые (Ge) и кремниевые (Si) диоды.

6)Вах стабилитрона.Основные параметры. Материал для изготовления стабилитрона.Условное обозначение.

Схема включение стабилитрона.Принцип действия

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для поддержания напряжения источника питания на заданном уровне. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию легирующих элементов (примесей). Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

  • Лавинный пробой p-n перехода

  • Лавинный пробой — электрический пробой в диэлектриках и полупроводниках, связанный с тем, что в сильном электрическом поле носители заряда могут приобретать энергию, достаточную для ударной ионизации атомов или молекул материала. В результате каждого такого столкновения возникает пара противоположно заряженных частиц, одна или обе из которых также начинают участвовать в ударной ионизации. По этой причине нарастание числа участвующих в ударной ионизации носителей происходит лавинообразно, отсюда и название пробоя.

  • В дополнение можно сказать, что сейчас активно развивается фрактальный подход к описанию сложных процессов, связанных с разрядами.

  • Туннельный пробой p-n перехода (Эффект Зенера в англоязычной литературе)

  • Обычные диоды при увеличении прямого напряжения монотонно увеличивают пропускаемый ток. В туннельном диодеквантово-механическое туннелирование электронов добавляет горб в вольтамперную характеристику, при этом, из-за высокой степени легирования p и n областей, напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50..150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области.[1] При дальнейшем увеличении прямого напряжения уровень Ферми n-области поднимается относительно р-области, попадая на запрещённую зону р-области, а поскольку тунелирование не может изменить полную энергию электрона[2], вероятность перехода электрона из n-области в p-область резко падает. Это создаёт на прямом участке вольт-амперной характеристики участок, где увеличение прямого напряжения сопровождается уменьшением силы тока. Данная область отрицательного дифференциального сопротивления и используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов.

  • Несмотря на схожие результаты действия, эти механизмы различны, хотя и присутствуют в любом стабилитроне совместно, но преобладает только один из них. У стабилитронов до напряжения 5,6 вольт преобладает туннельный пробой с отрицательным температурным коэффициентом[источник не указан 516 дней], выше 5,6 вольт доминирующим становится лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом[источник не указан 516 дней]. При напряжении, равном 5,6 вольт, оба эффекта уравновешиваются, поэтому выбор такого напряжения является оптимальным решением для устройств с широким температурным диапазоном применения[источник не указан 533 дня].

  • Пробойный режим не связан с инжекцией неосновных носителей заряда. Поэтому в стабилитроне инжекционные явления, связанные с накоплением и рассасыванием носителей заряда при переходе из области пробоя в область запирания и обратно, практически отсутствуют. Это позволяет использовать их в импульсных схемах в качестве фиксаторов уровней и ограничителей.

  • Обозначение стабилитрона на принципиальных схемах

7)Понятие и типы транзисторов

Конструкция биполярных транзисторов

Физические процессы в биполярном транзисторе

Транзи́стор (англ. transistor) — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. На принципиальных схемах обозначается «VT» или «Q«.

Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.).

В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). Другой важнейшей отраслью электроники является цифровая техника (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), где, напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми.

Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частности, для усиления электрических сигналов. Термин “биполярный” подчеркивает тот факт, что принцип работы прибора основан на взаимодействии с электрическим полем частиц, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд, — дырок и электронов. В дальнейшем для краткости будем его называть просто — транзистором.

Вся конструкция выполняется на пластине кремния, либо германия, либо другого полупроводника, в которой созданы три области с различными типами электропроводности. На рисунке транзистор типа n-p-n, у которого средняя область с дырочной, а крайние с электронной электропроводностью.

Средняя область называется базой, одна из крайних областей — эмиттером, другая — коллектором. Соответственно в транзисторе два p-n-перехода: эмиттерный — между базой и эмиттером и коллекторный — между базой и коллектором. Область базы должна быть очень тонкой, гораздо тоньше эмиттерной и коллекторной областей (на рисунке это показано непропорционально). От этого зависит условие хорошей работы транзистора.

Транзистор работает в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном — обратное. В режиме отсечки на оба перехода подано обратное напряжение. Если на эти переходы подать прямое напряжение, то транзистор будет работать в режиме насыщения.

Возьмем транзистор типа n-p-n в режиме без нагрузки, когда подключены только два источника постоянных питающих напряжений E1 и E2. На эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном — обратное (рис. 2). Соответственно, сопротивление эмиттерного перехода мало и для получения нормального тока достаточно напряжения E1 в десятые доли вольта. Сопротивление коллекторного перехода велико и напряжение E2 составляет обычно десятки вольт.

Рис. 2 — Движение электронов и дырок в транзисторе типа n-p-n.

Соответственно, как и раньше, темные маленькие кружки со стрелками — электроны, красные — дырки, большие кружки — положительно и отрицательно заряженные атомы доноров и акцепторов.

Вольт-амперная характеристика эмиттерного перехода представляет собой характеристику полупроводникового диода при прямом токе, а вольт-амперная характеристика коллекторного перехода подобна ВАХ диода при обратном токе.

Принцип работы транзистора заключается в следующем. Прямое напряжение эмиттерного перехода uб-э влияет на токи эмиттера и коллектора и чем оно выше, тем эти токи больше. Изменения тока коллектора при этом лишь незначительно меньше изменений тока эмиттера. Получается, что напряжение на переходе база-эмиттер, т. е. входное напряжение, управляет током коллектора. На этом явлении основано усление электрических колебаний с помощью транзистора.

При увеличении прямого входного напряжения uб-э понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и, соответственно, возрастает ток через этот переход iэ. Электроны этого тока инжектируются из эмиттера в базу и благодаря диффузии проникают сквозь базу в коллекторный переход, увеличивая ток коллектора. Поскольку коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в этом переходе возникают объемные заряды (на рисунке большие кружки). Между ними возникает электрическое поле, которое способствует продвижению (экстракции) через коллекторный переход электронов, пришедших сюда из эмиттера, т. е. втягивают электроны в область коллекторного перехода.

Выпрямительные диоды — презентация онлайн

1. Выпрямительные диоды

Выполнили студенты группы 235-3:
Прытков С.В.
Дорохов А.С.
Ержанов Д.С.
Ефимов К.

2. Содержание.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Определение.
Область применения.
Принцип работы.
Разновидности устройств и их обозначение.
Параметры выпрямительных диодов.
ВАХ.
Коэффициент выпрямления.
Мостовые схемы включения диодов.
Диоды Шотки.

3. Определение.

Выпрямительный диод — это
полупроводниковый прибор с
одним p-n переходом и с двумя
электродами, который служит
для преобразования
переменного тока в
постоянный.

4. Область применения.

Выпрямительные диоды применяются в
цепях управления, коммутации, в
ограничительных и развязывающих цепях, в
источниках питания для преобразования
(выпрямления) переменного напряжения в
постоянное, в схемах умножения напряжения и
преобразователях постоянного напряжения,
где не предъявляются высокие требования к
частотным и временным параметрам сигналов.

5. Принцип работы выпрямительного диода

Принцип работы этого устройства основывается на
особенностях p-n перехода. Анод присоединён к p
слою, катод к n слою. Возле переходов двух
полупроводников расположен слой, в котором отсутствуют
носители заряда. Это запирающий слой. Его
сопротивление велико.
При воздействии на слой определенного внешнего
переменного напряжения, толщина его становится
меньше, а впоследствии и вообще исчезнет.
Возрастающий при этом ток называют прямым. Он
проходит от анода к катоду. Если внешнее переменное
напряжение будет иметь другую полярность, то
запирающий слой будет больше, сопротивление возрастет.

6. Разновидности устройств и их обозначение.


По конструкции различают приборы двух видов: точечные и плоскостные.
В промышленности наиболее распространены кремниевые (обозначение —
Si) и германиевые (обозначение — Ge). У первых рабочая температура выше.
Преимущество вторых — малое падение напряжения при прямом токе.
Принцип обозначений диодов – это буквенно-цифровой код:
— Первый элемент – обозначение материала из которого он выполнен;
— Второй определяет подкласс;
— Третий обозначает рабочие возможности;
— Четвертый является порядковым номером разработки;
— Пятый – обозначение разбраковки по параметрам.

7. Параметры выпрямительных диодов.

• Частотный диапазон выпрямительных диодов
невелик. При преобразовании промышленного
переменного тока рабочая частота составляет 50 Гц,
предельная частота выпрямительных диодов не
превышает 20 кГц.
• По максимально допустимому среднему прямому
току диоды делятся на три группы: диоды малой
мощности (Iпр.ср. ≤ 0,3 А), диоды средней
мощности (0,3 А
(силовые) диоды (Iпр.ср. ≥ 10 А). Диоды средней и
большой мощности требуют отвода тепла, поэтому
они имеют конструктивные элементы для установки
на радиатор.

8. Параметры выпрямительных диодов.

• В состав параметров диодов входят
диапазон температур окружающей среды (для
кремниевых диодов обычно от −60 до +125 °С)
и максимальная температура корпуса.
• Среди выпрямительных диодов следует особо
выделить диоды Шотки, создаваемые на базе
контакта металл-полупроводник и
отличающиеся более высокой рабочей
частотой (для 1 МГц и более), низким прямым
падением напряжения (менее 0,6 В).

9. Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперную характеристику (ВАХ)
выпрямительного диода можно
представить графически. Из графика
видно, что ВАХ устройства нелинейная.
В начальном квадранте Вольт-амперной
характеристики ее прямая ветвь
отражает наибольшую проводимость
устройства, когда к нему приложена
прямая разность потенциалов. Обратная
ветвь (третий квадрант) ВАХ отражает
ситуацию низкой проводимости. Это
происходит при обратной разности
потенциалов.
Реальные Вольт-амперные характеристики
подвластны температуре. С
повышением температуры прямая
разность потенциалов уменьшается.

10. Коэффициент выпрямления

• Коэффициент выпрямления можно рассчитать.
Он будет равен отношению прямого тока
прибора к обратному. Такой расчет приемлем
для идеального устройства. Значение
коэффициента выпрямления может достигать
нескольких сотен тысяч.
Чем он больше, тем лучше
выпрямитель делает свою
работу.

11. Мостовые схемы включения диодов.

Дио́дный мо́ст — электрическая схема,
предназначенная для преобразования
(«выпрямления») переменного
тока в пульсирующий. Такое выпрямление
называется двухполупериодным.
Выделим два варианта включения мостовых
схем :
1. Однофазную
2. Трехфазную.

12. Однофазная мостовая схема.

На вход схемы подается переменное напряжение (для простоты будем
рассматривать синусоидальное), в каждый из полупериодов ток
проходит через два диода, два других диода закрыты
Выпрямление положительной полуволны
Выпрямление отрицательной полуволны
результате такого преобразования на выходе мостовой схемы
получается пульсирующее напряжение вдвое большее частоты
напряжения на входе .
В
а) исходное напряжение (напряжение на входе), б)
однополупериодное выпрямление, с) двухполупериодное
выпрямление

14. Трехфазная мостовая схема.

В схеме трехфазного выпрямительного моста в результате
получается напряжение на выходе с меньшими пульсациями, чем
в однофазном выпрямителе .

15. Диоды Шотки

Диоды Шоттки получают, используя переход металл-полупроводник.
При этом применяют подложки из низкоомного n-кремния (или
карбида кремния) с высокоомным тонким эпитаксиальным слоем того
же полупроводника .
УГО и структура диода Шоттки:
1 –низкоомный исходный кристалл кремния
2 – эпитаксиальный слой высокоомного

‖‖‖
Кремния
‖‖‖
3 – область объемного заряд
4 – металлический контакт

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Параметры и характеристики

Диоды – полупроводники, которые пропускают ток в одном направлении. Выводы диода называют анодом А и катодом К

Если приложено положительное напряжение UAK > 0, то диод работает в прямом направлении. При отрицательном напряжении UAK < 0, диод заперт. Обратный ток всегда на несколько порядков меньше, чем прямой.

Режим работы диода определяется его вольт-амперной характеристикой (ВАХ) I = f(UAK). Типовая характеристика диода представлена на рис. 4.2. Прямой ток резко возрастает при малых положительных напряжениях UAK. Однако он не должен превышать определенного максимального значения Iмакс, так как иначе произойдет перегрев и диод выйдет из строя. Приближенно ход характеристики может быть описан значениями прямого напряжения UПР при токах порядка 0,1Iмакс. Для германия UПР находится в пределах от 0,2 по 0,4 В, для кремния от 0,5 до 0,8 В. Таким падением напряжения можно пренебречь, и тогда диод можно рассматривать как проводник, пропускающий ток только в одном направлении.

Для диодов общего назначения обратный ток очень мал и составляет нано- и микроамперы. Его, как правило, можно не принимать во внимание до тех пор, пока напряжение на диоде не достигнет напряжения пробоя. Для диодов общего назначения это напряжение составляет десятки и сотни вольт.  Обратный ток при напряжениях |UAK| > UОБР.макс возрастает до значений, соизмеримых с прямым током. Обычные диоды в этой области не могут работать, так как в них происходит локальный перегрев, приводящий к выходу диодов из строя. Все полупроводниковые приборы 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.

Рис.4.2. ВАХ диода 

Выпрямительные диоды обычно характеризуют набором статических и динамических параметров. К статическим параметрам диода относятся:

  • падение напряжения UПРна диоде при некотором значении прямого тока;
  • обратный ток IОБР при некотором значении обратного напряжения;
  • среднее значение прямого тока IПР.СР.;
  • максимальное значение обратного напряжения UОБР.

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

  • время восстановленияtВОС обратного напряжения;
  • время нарастания прямого тока IНАР;
  • предельная частота без снижения режимов диода fмакс.

 Статические параметры можно установить по вольт-амперной характеристике диода. Время обратного восстановления диода tВОСявляется основным параметром выпрямительных диодов, характеризующим их инерционные свойства. Переключение диода из проводящего состояния в закрытое происходит не мгновенно, так как при этом p-n переход должен освободиться от накопленного заряда. Эффект накопления заряда можно пояснить на примере простого выпрямителя. В качестве входного напряжения используется напряжение прямоугольной формы. Когда входное напряжение UВХположительно, диод открывается и выходное напряжение равно прямому напряжению на диоде. Когда UВХотрицательно, диод закрывается и IД = IОБР. Из рис.4.3 видно, что это происходит по истечении времени восстановления tВОС, которое тем больше, чем больше прямой ток p-n перехода. По существу, происходит рассасывание зарядов на границе p-n перехода (т.е. разряд эквивалентной емкости). 

Рис. 4.3. Импульсный режим работы диода 

Обычно значение времени накопления для маломощных диодов составляет 10 – 100 нс. Для мощных диодов эта величина находится в диапазоне микросекунд. Период колебаний входного напряжения должен быть больше времени накопления, в противном случае теряются выпрямительные свойства диода.

 

Выпрямительные диоды

По функциональному назначению различают диоды выпрямительные, универсальные, импульсные, стабилитроны, фотодиоды, светоизлучающие и ряд других [13].

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный и используют свойство p-n-перехода хорошо проводить ток в одном направлении и плохо – в противоположном. Эти токи и соответствующие им напряжения между выводами диода называются прямыми обратным токами, прямым и обратным напряжениями. Различают низкочастотные и высокочастотные выпрямительные диоды. Первые применяются в преобразовательных устройствах энергетической электроники промышленной частоты (до 100 Гц), вторые – для преобразования радиосигналов (до 100 МГц).

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

Iпр – постоянный прямой ток при постоянном прямом напряжении Uпр;

Iоб. – постоянный обратный ток при постоянном обратном напряже нии Uобр;

Uобр.max– максимально допустимое постоянное обратное напряжение;Iпр.max – максимально допустимый средний прямой ток;

Uпор – пороговое напряжение – напряжение отпирания диода.

На рис. 2.1 приведены условное обозначение выпрямительного диода и его типовая вольт-амперная характеристика, на которой обозначены основные параметры. Прямой ток и напряжение при положительных значениях направлены от анода к катоду.

В качестве дополнительных употребляются параметры:

Uпроб – постоянное напряжение разрушающего электрического пробоя;

Uпо. – постоянное пороговое напряжение проводимости;

Tмах – максимально допустимая температура окружающей среды (для германиевых до 70 0С, кремниевых – 150 0С).

Rп. и Rобр – сопротивления постоянному прямому и обратному токам.

Электрические параметры некоторых типов выпрямительных диодов малой, средней и большой мощности [11] приведены в табл. 2.1.

 

Рис. 2.1. Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода

Например, у маломощного диода КД103А в соответствии с дан-

ными табл. 2.1:

 

Rпр = Uпр / Iпр = 1В / 0,05А = 20 Ом;

Rобр = Uобр / Iобр = 75В / 0,05 мА = 1,5 МОм.

Полученные значения прямого и обратного сопротивлений диода красноречиво свидетельствуют о том, что полупроводниковые диоды обладают практически односторонней проводимостью.

Кроме одиночных диодов выпускаются их сборки, представляющие собой конструктивно законченные модули с различным числом диодов, соединённых по особым схемам, для применения в различных типах выпрямительных устройств.

 

Таблица 2.1


Узнать еще:

Типичные характеристики диода

и его кривая V-I

Ⅰ Введение

Диод — это двухконтактное устройство с однонаправленной проводимостью. Есть электронные диоды и кристаллические диоды. Чаще всего используются кристаллические диоды. Характеристики однонаправленной проводимости диодов используются почти во всех электронных схемах, и это играет важную роль во многих схемах. Это одно из первых полупроводниковых устройств, и его применение можно увидеть в очень широком диапазоне. Есть много характеристик диода , которые мы должны хорошо знать, давайте шаг за шагом проверим следующее содержание.

В этом видео представлены характеристики диодов при прямом и обратном смещении.

Каталог


Ⅱ Проводящие свойства

2.1 Положительный

Когда подается прямое напряжение , прямое напряжение вначале мало (германиевая трубка менее 0,1 В, силиконовая трубка меньше 0.5 В), что недостаточно для преодоления блокирующего действия электрического поля в PN-переходе. В это время прямой ток близок к нулю, и этот сегмент называется зоной нечувствительности. Это прямое напряжение, при котором не включается диод, называется напряжением зоны нечувствительности. Когда прямое напряжение больше, чем напряжение зоны нечувствительности, электрическое поле в блоке PN-перехода преодолевается, другими словами, диод имеет прямую проводимость, и ток быстро растет по мере увеличения напряжения. При нормальном использовании напряжение на клеммах диода остается постоянным во время включения, и его также называют прямым напряжением диода.

2.2 Отрицательный

Когда приложенное обратное напряжение не превышает определенного диапазона, ток через диод представляет собой обратный ток, образованный дрейфовым движением неосновных носителей. Поскольку обратный ток небольшой, диод находится в выключенном состоянии. Этот обратный ток также называется обратным током насыщения или током утечки.Диоды из разных материалов имеют разные обратные токи. Силиконовая трубка имеет ток от 1 мА до десятков мА, а германиевые трубки могут достигать сотен мА. Кроме того, на обратный ток сильно влияет температура. Стабильность германиевых трубок хуже, чем у кремниевых.

2.3 Обратный пробой

Когда приложенное обратное напряжение превышает определенное значение, обратный ток внезапно увеличивается. Это явление называется электрическим пробоем. Пороговое напряжение, которое вызывает это, называется напряжением обратного пробоя диода. Кроме того, диод теряет однонаправленную проводимость при электрическом пробое. Если диод не перегревается из-за электрического пробоя, однонаправленная проводимость не может быть навсегда нарушена. После нормального восстановления напряжения диод может нормально работать, иначе диод выйдет из строя. Поэтому обратное напряжение, подаваемое на диод, не должно превышать номинальное значение, указанное в таблице технических параметров.

1) Лавина

По мере увеличения обратного напряжения PN-перехода электрическое поле в области пространственного заряда усиливается. То есть через электроны и дырки в области пространственного заряда энергия, полученная электрическим полем, увеличивается, и электроны и дырки, движущиеся в кристалле, будут непрерывно сталкиваться с атомами кристалла. Когда энергия электронов и дырок достаточно велика, при таком столкновении электроны в ковалентной связи могут быть возбуждены с образованием свободной электронно-дырочной пары. Это явление называется ударной ионизацией. Вновь сгенерированные электроны и дырки движутся в противоположном направлении под действием электрического поля, восстанавливают энергию и могут снова генерировать новые электронно-дырочные пары путем столкновения. Это эффект умножения текущей несущей. Когда обратное напряжение увеличивается до определенного значения, умножение несущих происходит как лавина на крутом снежном склоне. Носители увеличиваются намного быстрее и быстрее, в результате чего обратный ток резко увеличивается, поэтому в конце происходит лавинный пробой.

Лавинный пробой происходит в основном в диодах с низкой концентрацией примесей, и требуется относительно высокое напряжение, кроме того, напряжение пробоя обратно пропорционально концентрации.

2) Зенера

Когда применяется обратное напряжение на выше , в области пространственного заряда PN-перехода возникает сильное электрическое поле, которое может разрушить ковалентную связь, чтобы отделить захваченные электроны, и заставит электронно-дырочные пары образовать большой обратный ток. .Напряженность электрического поля, необходимая для пробоя Зенера, составляет около 2 * 105 В / см, что может быть достигнуто только в PN-переходе с особенно большой концентрацией примесей. Из-за большой концентрации примесей плотность заряда (т.е. примесных ионов) в области объемного заряда также велика. Следовательно, область пространственного заряда становится узкой, а напряженность электрического поля может быть высокой. Так что пробой стабилитрона чаще всего происходит в диодах с более высокими концентрациями примесей. Если концентрация легирования мала, а область барьера широкая, пробой Зенера будет редко.

Направленность тока большинства диодов часто называют «выпрямляющими». В диоде ток может проходить только в одном направлении (так называемое прямое смещение) и отключаться в обратном направлении (так называемое обратное смещение). Диод можно рассматривать как электронный обратный клапан. В действительности, однако, диоды демонстрируют не такую ​​идеальную направленность включения-выключения, а довольно сложные нелинейные электронные характеристики, которые определяются конкретным типом диодов.

Напряжение и ток диода нелинейны, поэтому резисторы следует подключать, когда разные диоды включены параллельно.

Ⅲ Частотная характеристика

Из-за наличия емкости перехода, когда частота в некоторой степени высока, емкостное сопротивление настолько мало, что может вызвать короткое замыкание PN перехода. В этом случае диод потеряет однонаправленную проводимость и не сможет работать. Кроме того, чем больше площадь PN-перехода, тем больше емкость перехода и тем больше невозможно работать на высокой частоте.

Ⅳ Региональные рабочие характеристики

1) Переднее рабочее пространство

Диод имеет прямую проводимость, и ток проводимости определяется внешним током, и максимальный ток не превышает максимального прямого рабочего тока диода, и прямое падение напряжения постепенно увеличивается с током, но изменение не большой.

2) Зона нечувствительности

Диод находится в состоянии положительного смещения, и его напряжение прямого смещения меньше, чем его напряжение включения, поэтому диод не может быть включен, и прямой ток равен нулю.

3) Обратное рабочее пространство

Когда диод находится в обратном рабочем состоянии, его обратный ток мал. Обычно силиконовая трубка имеет сопротивление от нескольких мкА до десятков мкА, а диод не проводящий. Вместе с передним рабочим пространством это рабочее пространство отражает однонаправленную проводимость диода, которая может использоваться для выпрямления и в других случаях.

4) Зона обратного пробоя

Диод тоже в обратном рабочем состоянии, но обратное напряжение большое. Хотя обратный рабочий ток диода быстро увеличивается, обратное рабочее напряжение остается практически неизменным. Эта характеристика может быть использована для стабилитрона.

Ⅴ Кривая VI (вольт-амперная характеристическая кривая)

Металлический проводник, когда температура существенно не меняется, его сопротивление постоянно, поэтому его характеристика вольт-ампер представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Электрический компонент, имеющий такие вольт-амперные характеристики, называется линейным элементом, потому что их температура может определять значения сопротивления.

Закон Ома — экспериментальный закон с металлическими проводниками. Применим ли этот вывод к другим проводникам, все еще требует экспериментальной проверки. Эксперименты показали, что, кроме металлов, закон Ома также применим к растворам электролитов, но не к газообразным проводникам (таким как люминесцентные лампы, газы в неоновых трубках) и полупроводниковым компонентам.То есть в этих случаях ток не пропорционален напряжению, и такие электрические компоненты называются нелинейными компонентами.

Соотношение между напряжением, приложенным к PN-переходу, и током, протекающим через диод, называется вольт-амперной характеристической кривой, как показано на рисунке:

Примечание: Падение напряжения на трубке диода: кремниевый диод (без подсветки) имеет прямое падение напряжения 0. 7 В, а неоновая трубка — 0,3 В. Падение напряжения на передней трубке светодиодов зависит от цвета свечения. Существуют три контрольных значения основных цветов: падение напряжения красного светодиода составляет 2,0-2,2 В, желтого светодиода 1,8-2,0 В и зеленого светодиода 3,0-3,2 В. Номинальный ток при излучении света составляет примерно 20 мА.

Когда обратное напряжение превышает определенное значение U (BR), обратный ток резко увеличивается, что называется обратным пробоем.

Конденсатор, эквивалентный разной ширине обедненного слоя, называется барьерной емкостью Cb.

Когда на PN переход подается обратное напряжение, Cb значительно изменяется с изменением u. В соответствии с этим могут изготавливаться различные варакторные диоды.

Меньшая часть PN-перехода в стабильном состоянии называется неосновной несущей.

Когда PN-переход находится в прямом смещении, дырки, которые диффундируют из области P в область N, и свободные электроны, которые диффундируют из области N в область P, называются неравновесными неосновными носителями.

Процесс накопления и высвобождения заряда в диффузионной области такой же, как процесс зарядки и разрядки конденсатора.Этот эффект называется диффузионной емкостью.

Часто задаваемые вопросы о характеристиках диодов и его кривой V-I

1. Какие характеристики диода?
Основные статические характеристики диодов — это прямое напряжение VF и прямой ток IF, а также обратное напряжение и ток VR и IR. Область, окруженная оранжевой пунктирной линией на диаграмме справа, указывает полезную площадь выпрямительных диодов.

2.Какие характеристики идеального диода? Характеристики идеального диода
Пороговое напряжение
: Идеальные диоды не имеют порогового напряжения.
Прямой ток: Идеальные диоды включают неограниченный прямой ток, когда любое прямое напряжение приложено к их клеммам.
Напряжение пробоя: Идеальные диоды не имеют напряжения пробоя.
Обратный (утечка) Ток

3. Каковы характеристики диода pn-перехода?
Область PN перехода переходного диода имеет следующие важные характеристики:
Полупроводники содержат два типа мобильных носителей заряда: «дырки» и «электроны».
Дырки заряжены положительно, а электроны — отрицательно.

4. Какие параметры диода? Пиковое обратное напряжение
, PIV: Характеристики диода представляют собой максимальное напряжение, которое диод может выдерживать в обратном направлении. … Максимальный прямой ток: Для конструкции электронной схемы, которая пропускает любые уровни тока, необходимо обеспечить, чтобы максимальные уровни тока для диода не превышались.

5. Какова основная функция диода PN?
Диод с p-n переходом — это базовое полупроводниковое устройство, которое контролирует прохождение электрического тока в цепи.Он имеет положительную (p) сторону и отрицательную (n) сторону, создаваемую добавлением примесей с каждой стороны кремниевого полупроводника.

6. Является ли характеристика диода линейной?
Компонент схемы имеет нелинейную характеристику, если сопротивление не является постоянным на всем протяжении и является некоторой функцией напряжения или тока. Например, диод имеет разное сопротивление для разных значений напряжения. Однако для узкой рабочей области имеет линейную характеристику.

7.Как температура влияет на характеристическую кривую диода?
Влияние повышенной температуры на характеристическую кривую диода с PN переходом показано на рисунке выше. Можно отметить, что прямая характеристика сдвигается вверх с повышением температуры. С другой стороны, обратная характеристика смещается вниз с повышением температуры.

8. Диоды переменного или постоянного тока?
Один или четыре диода преобразуют бытовую мощность 110 В в постоянный ток, образуя половинный (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель.Диод пропускает только половину сигнала переменного тока.

9. Каковы VI характеристики диода?
ВИ-характеристики диода с PN переходом при прямом смещении нелинейны, то есть не являются прямой линией. Эта нелинейная характеристика показывает, что во время работы N-перехода сопротивление не является постоянным. Наклон диода с PN-переходом при прямом смещении показывает, что сопротивление очень низкое.

10. Увеличивают ли диоды напряжение?
Прямое напряжение
Чтобы «включиться» и проводить ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения…. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения.

Вам также может понравиться

Характеристики диода Шоттки и его применение

Учебное пособие по стабилитронам

: каков принцип работы стабилитронов?

Руководство по основам работы со светодиодами

Шахрам Маривани — ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

ДИОДНЫЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОЛУВолновой выпрямитель

Цель:

Целью этого эксперимента является изучение характеристики постоянного тока кремниевого выпрямительного диода. Также будут изучены и измерены характеристики однополупериодного выпрямителя.

Введение:

Диод с полупроводниковым переходом — очень полезное устройство, которое используется во многих электронных схемах. Диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет протекать электрическому току в одном направлении с небольшим сопротивлением, и в то же время обеспечивает относительно более высокое сопротивление, когда ток течет в противоположном направлении. Диод находится во включенном состоянии, когда он показывает низкое сопротивление, и выключен, когда он находится в режиме высокого сопротивления.

Ток будет течь в прямом направлении, когда напряжение прямого смещения достигнет напряжения включения 0,7 В в случае кремниевых диодов и около 0,3 В в случае германиевых диодов. Напряжение включения 0,7 В обусловлено равновесным барьерным потенциалом, также известным как встроенное напряжение. Для определения равновесного барьерного потенциала используются сложные соображения и уравнения энергии электронов. Однако его легко измерить по напряжению прямого включения кремниевого переходного диода.Типичная вольт-амперная характеристика маломощного кремниевого переходного диода показана на рисунке 1. Схема, используемая для получения этой кривой, состоит из переменного напряжения постоянного тока, приложенного к двум клеммам диода. Напряжение увеличивается с отрицательного значения до положительного. Прямой и обратный токи измеряются и отображаются в зависимости от напряжения.

Нелинейная характеристика диода может использоваться для преобразования переменного тока в однонаправленный, но пульсирующий ток в процессе, называемом выпрямлением.В выпрямительных схемах используется один или несколько диодов для обеспечения различной степени эффективности и производительности выпрямления. При анализе пульсирующих токов на выходе выпрямителя становится очевидным, что этот ток состоит из составляющей постоянного тока в дополнение ко многим гармоникам, которые являются целым числом, кратным основной гармонике входного переменного тока. Эти гармоники уменьшаются за счет использования некоторых реактивных компонентов, которые отфильтровывают гармоники и позволяют компоненту постоянного тока проходить на нагрузку.

На этом лабораторном занятии будет измерена и изучена ВАХ кремниевого диода. Полуволновой выпрямитель будет протестирован, и будет продемонстрировано влияние простого фильтра на выпрямленную форму волны.


Рисунок 1 — Вольт-амперная характеристика кремниевого выпрямительного диода

Подготовительные работы:

Схема однополупериодного выпрямителя показана на рисунке 2. Диод в этой схеме будет обеспечивать низкое сопротивление, когда входная мощность переменного тока проходит через положительную полярность.Сопротивление диода будет значительно выше, когда цикл переменного тока проходит через отрицательную полярность. Следовательно, формы входных и выходных сигналов в этой схеме показаны на рисунке 3.


Рисунок 2 — Принципиальная схема простого однополупериодного выпрямителя

Выпрямленное выходное напряжение может быть связано с входным переменным напряжением как,


Уравнение 1

, где
V p-out — пиковое напряжение выпрямленного сигнала. V p-in — пиковое напряжение на входе Напряжение переменного тока.r d — прямое сопротивление выпрямительного диода, V ton — напряжение включения диода, а R L — сопротивление нагрузки. См. Рисунки 2 и 3.


Рисунок 3 — Форма входного и выходного сигнала однополупериодного выпрямителя

Средняя составляющая постоянного тока в полуволновом выпрямленном сигнале определяется как,


Уравнение2

Фактически, выпрямительный диод преобразует переменный ток в последовательность напряжения одной полярности, приложенную к импедансу нагрузки, которая на самом деле представляет собой последовательность периодических импульсов, как ясно показано на рисунке 3.Эти однополярные импульсы содержат постоянную составляющую в дополнение к большому количеству нежелательных гармоник. Значительное улучшение сглаживания этих импульсов может быть достигнуто путем размещения конденсатора большой емкости поперек полного сопротивления нагрузки, как показано на рисунке 2. Форма выходного сигнала с конденсатором, подключенным к нагрузке, показана на рисунке 4.


Рисунок 4 — Влияние сглаживающего конденсатора на выпрямленную мощность, подаваемую на нагрузку.

Лабораторная работа:

  1. Измерение характеристики постоянного тока переходного диода
    1. Установите напряжение постоянного тока источника питания на 0 В.
    2. Подключите диодную схему, как показано на рисунке 5.
    3. Измените напряжение питания постоянного тока с шагом 0,3 В или более. С помощью цифрового вольтметра измерьте V в , V R и V D , как показано на рисунке 5. Сведите данные измерений в таблицу.
    4. Для каждого шага вычислите постоянный ток через диод, который равен (V R /10).
    5. НЕ ДОПУСКАЙТЕ Vin ПРЕВЫШАТЬ 9 В постоянного тока.

    6. Рисунок 5 — Схема подключения для измерения характеристики постоянного тока переходного диода
    7. Поменяйте полярность источника питания постоянного тока, как показано на рисунке 5, и измените сопротивление на 4. 7 МОм. Повторите шаги измерения с 1.a до 1.d.
    8. НЕ ДОПУСКАЙТЕ Vin ПРЕВЫШАТЬ 30 В постоянного тока.
  2. Характеристика однополупериодного выпрямителя
    1. Подключите схему однополупериодного выпрямителя, как показано на рисунке 2, где R L = 1 кОм. Не подключайте конденсатор C к нагрузке.
    2. Контролируйте на осциллографе одновременно V s и V o (см. Рисунок 3). Измерьте V на входе и V на выходе .Нарисуйте отображаемые формы сигналов. С помощью цифрового вольтметра измерьте напряжение постоянного тока на R L .
    3. Рассчитайте значение прямого сопротивления диода rd, зная, что диод, используемый при измерении, представляет собой кремниевый диод, в котором V ton = 0,7 В.
    4. Подключите 47 мкФ к R L . Наблюдайте за V s и Vo на осциллографе и нарисуйте обе формы сигнала как можно точнее. Повторите измерение с конденсатором 10 мкФ.Сравните две формы выпрямленного сигнала, полученные с разными конденсаторами.

Результаты и обсуждения:

  • Постройте ВАХ выпрямительного диода.
  • Какое значение прямого сопротивления диода?
  • Какое значение имеет сопротивление обратного смещения диода? (Подсказка: используйте измеренную кривую V-I для вычисления этого значения).
  • Оцените напряжение включения диода по кривой ВАХ.
  • Заметили ли вы какие-либо изменения в выходном постоянном напряжении при подключении конденсатора к сопротивлению нагрузки? Если да, то сколько?
  • Сравните измеренное напряжение постоянного тока на RL с рассчитанным по уравнению. В чем разница между двумя значениями? Почему есть разница (если есть)?

Диоды — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 61

Реальные характеристики диода

В идеале, , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед. К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды действительно потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Соотношение тока и напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет, какой ток проходит через компонент, учитывая, какое напряжение на нем измеряется.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, полностью не -линейна. Выглядит это примерно так:

Отношение тока к напряжению диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:

  1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен и ток может протекать через него. Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V F ), чтобы ток был значительным.
  2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, когда напряжение меньше V F , но больше -V BR . В этом режиме протекание тока (в основном) заблокировано, а диод выключен. Очень малый ток (порядка нА) — называемый током обратного насыщения — может протекать через диод в обратном направлении.
  3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

прямое напряжение

Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (V F ).Он также может называться либо напряжения включения , либо напряжения включения .

Как мы знаем из кривой i-v , ток через диод и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, как только напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать только очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.

Мультиметр с диодной настройкой можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.

V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет напряжение V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Диод типа также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь гораздо большее V F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально для того, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если на диод подается достаточно большое отрицательное напряжение, он поддается и позволяет току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства обычных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.

Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.

Таблицы данных диодов

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода. На этом графике из технического описания диода увеличена изогнутая передняя часть кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

Эта таблица указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или того хуже: расплавится, задымится, …).

Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, такие как малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут работать только на ток около 200 мА.


Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка из всех существующих типов диодов. Далее мы исследуем, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.


← Предыдущая страница
Идеальные диоды

Принцип и применение силового диода

Диод можно рассматривать как идеальный переключатель, потому что его скорость проводимости намного выше, чем у переходной электрической цепи.Однако во время процесса отключения полупроводниковый PN-переход необходимо перезарядить, чтобы уравновесить напряжение блокировки.

1. Основные характеристики силового диода

На рис. 1 (а) и 1 (б) показаны условное обозначение цепи и статические вольт-амперные характеристики силового диода. Мы знаем, что когда диод регулятора находится в прямом напряжении, трубка начинает проводить, когда два нормальных напряжения смещения малы (около 1 В). Когда к обоим концам диода приложено обратное напряжение, через устройство до пробоя протекает лишь незначительный ток утечки.При нормальной работе обратное напряжение, подаваемое на диод, должно быть меньше предельного напряжения пробоя.

По характеристикам диода в состоянии блокировки (при обратном напряжении) с минимальным током утечки и низким падением напряжения в проводящем состоянии мы можем получить его идеальные вольт-амперные характеристики, сравнив изменения напряжения и тока в его рабочем процессе, так как показано на рисунке 1 (c). Эта идеальная характеристика может быть использована для анализа основной конструкции и принципа работы преобразователя.Но для точной модели требуется диод или практическая конструкция для анализа схемы инвертора (например, при оценке условий охлаждения устройства необходимо знать, что падение давления в трубе составляет, хотя значения параметров могут быть очень маленькими), обычно используется еще одна идеальная функция, сказал как показано на рисунке 2 (a), соответствующая эквивалентная схема, как показано на рисунке 2 (b). На рисунке 2 (b) E представляет собой смещение положительного направляющего прохода диода, а сопротивление RD представляет собой эквивалентное сопротивление при проходе положительного направляющего канала. В качестве основного принципа, когда диод будет использоваться в будущем анализе схемы, мы примем идеальную характеристику, показанную на рисунке 1 (c), чтобы упростить замену.

Поскольку скорость проводимости диода намного выше, чем переходный процесс в силовой цепи, диод можно рассматривать как идеальный переключатель. Однако во время процесса отключения, поскольку полупроводниковый PN-переход необходимо перезарядить, чтобы уравновеситься с блокирующим напряжением, ток в диоде будет течь в противоположном направлении и спадать до 0 через период времени, который называется обратное время восстановления TRR, как показано на рисунке 3.Это явление может привести к перенапряжению в цепи, содержащей индуктивность, но в большинстве схем выпрямителя промышленной частоты оно мало влияет на коммутационные характеристики коммутатора. Следовательно, его можно рассматривать как идеальный выключатель, когда диод выключен.

В соответствии с требованиями практического применения могут быть выбраны следующие типы силовых диодов.

(1) Диод Шоттки. В отличие от обычного выпрямительного диода с PN переходом, это униполярный диод, поэтому на него не влияет процесс зарядки и время обратного восстановления TRR (обычно несколько десятков наносекунд).С точки зрения конструкции устройства компромисс между уменьшением прямого падения напряжения и увеличением обратного тока утечки подходит для схем преобразователя с более низким выходным напряжением и меньшим прямым падением напряжения (типичное значение составляет 0,3 В). Уровень напряжения обратной блокировки этого диода составляет от 50 до 100 В.

(2) диод быстрого восстановления. Используется в высокочастотной цепи с управляемым переключателем. Эти схемы требуют очень малого времени обратного восстановления, такого как TRR в несколько микросекунд при сотнях вольт и сотнях ампер.

(3) диод промышленной частоты. Прямое падение напряжения во включенном состоянии очень мало, но время восстановления в обратном направлении велико, что приемлемо для цепи промышленной частоты. Теоретически последовательное и параллельное соединение диодов может соответствовать требованиям произвольных значений напряжения и тока.

Характеристики диодов — диодные и диодные схемы

Мы в девятой главе, а в девятой мы рассмотрим диоды и диодные схемы.Диоды — это первое приложение, которое мы рассмотрим при использовании полупроводников. Первое, что мы хотим сделать, это посмотреть характеристики диодов.

Характеристики диода

Диод — это просто PN переход, но он широко применяется в электронных схемах. Три важных характеристики диода — это, прежде всего, прямое падение напряжения. В условиях прямого смещения это должно быть около 0,7 вольт. Затем происходит обратное падение напряжения.И наоборот, когда мы смещаем диод в обратном направлении, истощающий слой расширяется, и обычно приложенные напряжения ощущаются на диоде. Затем возникает обратное напряжение пробоя. Обратное падение напряжения, которое приведет к обратному течению тока и, в большинстве случаев, разрушит диод.

Диодные элементы

Диод имеет два вывода, подключенных к внешней цепи. Здесь у нас есть маленький диод, и это будут два вывода. Поскольку диод ведет себя по-разному в зависимости от прямого или обратного смещения, очень важно иметь возможность различать выводы.Анод соединяется с материалом p-типа, это будет анод прямо здесь, он соединяется с материалом p. Катод подключается к материалу n-типа прямо здесь. Когда вы видите диод, на диоде обычно есть цветная полоса, и цветная полоса указывает конец, который является катодом. Один из способов запомнить обозначение здесь — стрелка всегда указывает на конечный материал. Здесь будет p-материал, а стрелка укажет на конечный материал, который будет катодом.

Идеальные диоды

В идеальном диоде ток свободно протекает через устройство при прямом смещении, не имея сопротивления.В идеале это должно произойти или то, что мы хотели бы, но это не то, что произойдет. В идеальном диоде при прямом смещении на нем не было бы падения напряжения. Все напряжения источника будут падать на резисторы цепи. На диоде не будет падения напряжения; все напряжение источника будет приложено к резисторам цепи. В идеальном диоде при обратном смещении он имел бы бесконечное сопротивление, вызывая нулевой ток.

Практические диоды

Теперь практические диоды, это то, что вы на самом деле увидите, практический диод действительно оказывает некоторое сопротивление току при прямом смещении.Поскольку имеется некоторое сопротивление, при протекании тока через диод прямого смещения будет рассеиваться некоторая мощность. Следовательно, существует практический предел силы тока, который диод может проводить без повреждений.

Диод обратного смещения имеет очень высокое сопротивление. Избыточное обратное смещение может вызвать проводимость диода.

Практическое смещение диода вперед

Вот и ситуация; приложенное напряжение менее 0,7 вольт. Теперь не забудьте направить смещение диода, который мы должны были разместить более чем. 7 вольт, при напряжении менее 0,7 вольт мы не сможем преодолеть барьерный потенциал, и это будет действовать как разрыв, и в цепи не будет падения напряжения. Здесь у нас то же самое, только мы увеличили напряжение до пяти вольт и теперь достаточно прямого смещения этого диода. Обратите внимание, здесь опускается 0,7, здесь падает оставшееся напряжение, 4,3, так что это наши 4,3 плюс семь равняется нашим пяти вольтам. Если бы здесь был компонент 1k, тогда 4,3 разделенный на 1k, мы получили бы 4.Ток через этот резистор и диод составляет 3 мА. В данном случае мы увеличили напряжение до 25 вольт. Теперь обратите внимание, что падение напряжения, показанное здесь, составляет 0,8 В, в идеале, мы бы сказали, что это 0,7. В этом случае, опять же, если бы оно было 1 кОм, то у нас было бы 24,2 мА тока в этой цепи. В диоде есть внутреннее сопротивление, поэтому при увеличении тока вы увидите, что падение напряжения немного увеличится, но обычно мы говорим, что оно составляет 0,7.

В некоторых случаях я видел выпрямленные диоды, где падение напряжения достигает одного вольта, а иногда и может достигать единицы. 2. Это необычно; обычно мы считаем, что это 0,7 вольт.

Обратное смещение

Теперь у нас есть конец диода, поэтому он имеет обратное смещение. Обратите внимание, что катод подключен к плюсу. Помните, что n материала здесь со всеми электронами будет притягиваться таким образом, и мы собираемся увеличить эту область истощения, конденсатор и диод, чтобы они выглядели открытыми. На диоде будут ощущаться 10 вольт, и это состояние обратного смещения.В этой ситуации мы просто увеличили напряжение. Такое же состояние существует, за исключением того, что область истощения, вероятно, немного шире, и здесь чувствуется приложенное напряжение, и в цепи нет тока.

Превышение напряжения пробоя

Теперь здесь приложенное напряжение больше, чем напряжение пробоя. Мы не знаем, какое напряжение пробоя у этого диода, но оно больше. Что произойдет в этот момент, так это то, что даже при обратном смещении ток будет проходить через это устройство.Устройство фактически выходит из строя, и через него должен был пройти ток, который будет равен приложенному напряжению за вычетом любого падения на этом устройстве. Обычно это повреждает диод.

Зависимость тока от напряжения

В практическом диоде прямой ток очень мал, пока не будет достигнуто напряжение барьера. При обратном смещении течет только небольшой ток, пока обратное напряжение меньше напряжения пробоя устройства. Что у нас есть, у нас есть кривая зависимости тока от напряжения для практического диода.Это довольно типично для диодов. Вы видите, что все основные диоды выглядят так. Есть и другие диоды, диоды специального назначения будут немного отличаться от этих, но это кривая, которую вы обычно видите в диоде. Здесь будет изменяться значение напряжения пробоя. Что это значит? Что ж, здесь у нас есть напряжение колена, напряжение барьера и напряжение колена … Помните, здесь мы графически изображаем напряжение, идущее в этом направлении. Это будет прямое напряжение, а затем обратное напряжение, указывающее на обратное смещение.Напряжение при прямом смещении обычно составляет 0,7 В, а затем мы строим график тока, идя в этом направлении. Теперь вы видите, что эта кривая не прямая, а плавная. 0,7 В на диод начинает проводить, а затем мы получаем то, что мы называем прямым током.

По мере роста напряжения, я думаю, мы изобразили на графике пять вольт, и, вероятно, у нас будет ток примерно здесь, а затем мы сделали 25 вольт и сказали, что у нас было около 0,8 вольт, но вы поймете идею, если мы схватим это спустились сюда посмотрим, наверное, это будет о.8 в этом конкретном случае. В любом случае, прямое напряжение обычно составляет 0,7, а затем, в зависимости от того, сколько тока проходит через него, вы можете увидеть немного повышенное значение около 0,7. Теперь, когда мы обратим смещение диода, вы увидите, что ток практически равен нулю, и в идеале он должен быть равен нулю, но будет небольшая утечка. По большей части у вас есть; мы смотрим на отсутствие тока вообще. В обратном направлении, мы будем видеть это состояние, пока не достигнем точки пробоя.В точке пробоя мы увидим выброс тока, идущий в другом направлении против нормального пути тока диода, и снова это, вероятно, представляет собой разрушение диода.

На этом мы завершаем наше введение в характеристики диодов, и мы рассмотрели последний слайд, на котором мы рассмотрели кривую зависимости тока от напряжения диода для тока и напряжения. Мы также рассмотрели напряжение пробоя и несколько различных условий обратного смещения, а также некоторые условия прямого смещения.Мы поговорили о нем, посмотрим, где это было, мы поговорили о практических диодах, идеальных диодах… ах, вот оно. Мы рассмотрели диодные элементы и на этом завершили рассмотрение характеристик диодов.

Видео-лекции, созданные Тимом Фигенбаумом в Общественном колледже Северного Сиэтла.

Принцип работы и характеристики стабилитронов

Введение

Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя PN перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, при этом напряжение остается неизменным.Этот диод представляет собой полупроводниковый прибор с очень высоким сопротивлением вплоть до критического напряжения обратного пробоя. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление снижается до очень небольшого значения. В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным. Стабилитрон разделен по напряжению пробоя. Из-за этой характеристики, стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного напряжения элемента. Стабилитроны можно подключать последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения можно получить, подключая последовательно.

— базовое введение в стабилитроны, которые используются в качестве регуляторов напряжения в цепях постоянного тока.

Каталог

I Принцип стабилитронов

Прямая характеристика характеристической кривой вольт-ампер стабилитрона аналогична характеристике обычного диода. Обратной характеристикой является то, что когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление очень велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал.Однако, когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется пробоем. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток варьируется в большом диапазоне, напряжение на диодах стабильно вблизи напряжения пробоя, что обеспечивает стабилизацию напряжения диодов. Полупроводниковые диоды предотвращают обратный ток, но если приложенное обратное напряжение становится слишком высоким, может произойти преждевременный пробой или повреждение.

Стабилитроны

аналогичны стандартным диодам с PN переходом, но они специально разработаны для обеспечения низкого и заданного напряжения обратного пробоя. Он использует любое обратное напряжение, приложенное к нему. Стабилитрон ведет себя как обычный диод общего назначения, который сделан из кремниевой структуры PN. При прямом смещении анод расположен относительно своего катода и ведет себя как нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток. Однако, в отличие от обычных диодов, которые предотвращают протекание тока через себя при обратном смещении, катод становится более положительным, чем анод, и как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить обратное.Это связано с тем, что когда обратное напряжение на стабилитронах превышает номинальное напряжение устройства, происходит процесс, называемый Avalanche Breakdown . Слой обеднения полупроводником и ток начинают течь через диоды, чтобы ограничить рост напряжения.

II IV характеристика стабилитронов

Рисунок 1. ВАХ стабилитронов

Стабилитроны

используются в режиме « с обратным смещением, » или в режиме обратного пробоя, когда анод диода подключен к отрицательному источнику питания.Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что область характеристики обратного смещения стабилитрона представляет собой почти постоянное отрицательное напряжение, которое не имеет ничего общего с величиной тока, протекающего через диод, и остается почти неизменным, даже если ток сильно меняется. Ток стабилитрона остается между током пробоя I Z (мин.) И максимальным номинальным током I Z (макс.).

Эта способность управления сама по себе может использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения для предотвращения изменений мощности или нагрузки.Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя почти постоянно, оказался важной особенностью стабилитронов, поскольку его можно использовать в простейших приложениях регулятора напряжения.

Регулятор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно. Несмотря на колебания напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.

III Стабилитрон

Стабилитроны

могут быть использованы для получения стабильного выходного напряжения с низкой пульсацией при переменных токах нагрузки. Пропуская небольшой ток от источника напряжения через диод через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения Vout.

Помните, что выходное постоянное напряжение полуволнового или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на постоянное напряжение и среднее выходное напряжение при изменении значения нагрузки.Подключив простую схему стабилитрона, как показано ниже, к выходу выпрямителя, можно получить более стабильное выходное напряжение.

Рисунок 2. Схема стабилитрона

Резистор RS включен последовательно со стабилитроном для ограничения тока через диод, а VS включен в комбинации. Регулируемое выходное напряжение Vout снимается с стабилитрона. Катодный вывод стабилитрона подключен к положительной шине источника постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в состоянии пробоя.Затем выберите резистор RS, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.

Без нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет нулевым (IL = 0), и весь ток схемы проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, потребляет максимальную мощность. Когда небольшая часть сопротивления нагрузки RLRS приведет к большему току подключения диода, потому что это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода. Выбор соответствующего значения последовательного сопротивления, чтобы при отсутствии нагрузки или в условиях высокого импеданса не превышалась максимальная номинальная мощность стабилитрона.

Нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому напряжение на RL всегда совпадает с напряжением стабилитрона (V — [R = V ž). Существует минимальный ток Зенера, при котором стабилизация напряжения эффективна, и ток Зенера всегда должен оставаться выше этого значения при работе под нагрузкой в ​​области ее пробоя. Верхний предел тока, конечно, зависит от номинальной мощности устройства. Напряжение питания VS должно быть больше VZ.

Одна небольшая проблема такая же, как и в схеме стабилизатора на стабилитроне. Иногда диод генерирует электрический шум поверх источника постоянного тока, потому что он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не проблема для большинства приложений, но может потребоваться добавить большой конденсатор развязки на выходе стабилитрона для достижения сглаживания.

Стабилитроны

всегда работают в условиях обратного смещения. Стабилитрон может использоваться для разработки схемы регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке в случае изменения входного напряжения или тока нагрузки.Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора RS, включенного последовательно с входным напряжением V S. При этом условии обратного смещения стабилитрон включен параллельно нагрузке RL. Стабильное выходное напряжение всегда выбирается таким же, как напряжение пробоя VZ диода.

Пример

Требуется стабильное питание 5,0 В от входа постоянного тока 12 В. Стабилитроны имеют максимальную номинальную мощность PZ 2 Вт. Рассчитано с использованием схемы стабилитрона выше:

а).Максимальный ток, протекающий через стабилитрон.

б). Минимальное значение последовательного сопротивления, RS

в). Ток нагрузки IL, если резистор нагрузки 1 кОм подключен к стабилитрону.

г). Ток стабилитрона IZ, при полной нагрузке.

IV Напряжение стабилитрона

В дополнение к генерации один выход стабильного напряжения, диоды Зенера также могут быть соединены последовательно с обычных сигналов кремниевых диодов , чтобы произвести множество различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.

Стабилитроны, включенные последовательно

Рисунок 3. Стабилитроны, включенные последовательно

Значение каждого стабилитрона можно выбрать в соответствии с приложением, в то время как кремниевые диоды всегда падают примерно на 0,6–0,7 В при прямом смещении. Напряжение питания Vin должно, конечно, быть выше, чем максимальное выходное опорное напряжение, которое в приведенном выше примере является 19v.

Типичная электронная схема типичного стабилитрона — 500 мВт, серия BZX55 или 1.3W, серия BZX85. Например, C7V5 — это диод на 7,5 В, а ссылочный номер диода — BZX55C7V5.

Стабилитроны серии 500 мВт имеют диапазон напряжения приблизительно от 2,4 до 100 В и обычно имеют такую ​​же последовательность значений для серии резисторов 5% (E24). Эти небольшие, но очень полезные диоды имеют разные номиналы напряжения, как показано в таблице ниже.

BZX55 Номинальная мощность стабилитрона 500 мВт

2.4В

2,7 В

3,0 В

3,3 В

3,6 В

3,9 В

4,3 В

4,7 В

5,1 В

5,6 В

6,2 В

6,8 В

7,5 В

8,2 В

9.

10 В

11В

12В

13 В

15 В

16 В

18 В

20 В

22 В

24 В

27 В

30 В

33В

36 В

39V

43В

47 В

Номинальная мощность стабилитрона BZX85 1.3Вт

3,3 В

3,6 В

3,9 В

4,3 В

4,7 В

5,1 В

5,6

6.

6,8 В

7,5 В

8,2 В

9,1 В

10 В

11В

12В

13 В

15 В

16 В

18 В

20 В

22 В

24 В

27 В

30 В

33В

36 В

39V

43В

47 В

51 В

56В

62В

В Цепь фиксатора стабилитрона

До сих пор мы изучили, как стабилитрон регулирует постоянный источник питания постоянного тока. Но как стабилитрон реагирует на изменяющийся сигнал , если входной сигнал не является установившимся постоянным током, а представляет собой сигнал переменного-переменного тока.

Схема ограничения и ограничения диодов используется для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоидальной волны) и создания выходных сигналов различной формы в соответствии с расположением схемы. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, потому что они ограничивают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Так как схемы фиксации Зенера ограничивают или отсекают часть формы сигнала, они в основном используются для защиты схем или схем формирования сигналов.

Например, если мы хотим ограничить выходной сигнал до +7,5 В, мы будем использовать стабилитрон на 7,5 В. Если форма выходного сигнала пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «отсекает» перенапряжение на входе, создавая сигнал с плоской вершиной и сохраняя постоянный выход на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что при прямом смещении стабилитрон остается диодом. Когда выходной сигнал переменного тока ниже -0,7 В, стабилитрон будет «проводить», как любой нормальный кремниевый диод, и ограничивать выход до -0.7V, как показано ниже.

Рисунок 4. Фиксирующая схема стабилитрона

Стабилитроны, соединенные встречно-спиной, могут быть использованы в качестве того, что вырабатывает стабилизатор напряжения переменного тока, так называемый «генератор прямоугольной волны Пора». С помощью этой конфигурации мы можем разрезать форму волны между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В

Так, например, если мы хотим ограничить форму выходного сигнала между двумя разными минимальным и максимальным значениями, такими как + 8 В и -6 В, нам нужно использовать только два стабилитрона с разными номиналами.Обратите внимание, что выход ограничивает форму волны переменного тока в диапазоне от + 8,7 В до -6,7 В из-за увеличения смещенного напряжения на диоде.

Другими словами, размах напряжения составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, потому что падение напряжения прямого смещения на диоде увеличивается на 0,7 вольт в каждом направлении.

Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронных схем от перенапряжений. Два стабилитрона обычно размещаются на клеммах ввода питания.Во время нормальной работы один из стабилитронов выключен, и диод мало влияет. Однако, если форма входного напряжения превышает его предел, стабилитрон включается и фиксирует вход для защиты схемы.

VI Применение стабилитронов

1. Типовая схема последовательного регулятора

Рисунок 5. Типовая схема последовательного регулятора

В этой схеме база транзистора T стабилизируется на уровне 13 В стабилитроном D, затем его эмиттер будет выдавать постоянное напряжение 13-0.7 = 12,3 В. В пределах определенного диапазона, независимо от того, увеличивается или уменьшается входное напряжение, независимо от сопротивления нагрузки, а выходное напряжение остается неизменным. Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная схема встроенного регулятора напряжения, которая может выдавать 5 В. 7805-7824 может выводить напряжение 5-24 В. Он применяется на многих устройствах.

Рис. 6. Схема встроенного стабилизатора напряжения серии 7805

2.Схема защиты от перенапряжения в ТВ

Рисунок 7. Схема защиты от перенапряжения в ТВ

115V — основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D и включается транзистор T. Его коллекторный потенциал изменится с исходного высокого уровня (5 В) на низкий уровень. Подача напряжения через линию управления режимом ожидания переводит телевизор в режим ожидания.

3.Схема гашения дуги

Рисунок 7. Схема гашения дуги

Когда соответствующий стабилитрон подключен параллельно катушке индуктивности (принцип также может быть подключен к обычному диоду), и катушка отключена во включенном состоянии, высокое напряжение, генерируемое высвобождением ее электромагнитной энергии берется диодом. Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых более мощных схемах электромагнитного управления.

Артикул Рекомендуемый:

Введение в типы диодов

Что такое лазерные диоды?

Diodes Tutorial: Как проверить диоды?

Введение

Диод — электронное устройство из полупроводниковых материалов (кремний, селен, германий и др.). Он имеет однонаправленную проводимость, то есть, когда прямое напряжение подается на анод и катод диода, диод проводит.Когда на анод и катод подается обратное напряжение, диод выключается. Следовательно, включение и выключение диода эквивалентно включению и выключению переключателя.

Диод — одно из первых полупроводниковых устройств, и он широко используется, особенно в различных электронных схемах. Диоды и резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие компоненты разумно подключены для формирования цепей с различными функциями, которые могут реализовывать различные функции, такие как выпрямление переменного тока, обнаружение модулированных сигналов, ограничение, ограничение и регулирование напряжения. Будь то в общей радиосхеме или в других бытовых приборах или промышленных цепях управления, вы всегда можете найти диод.

Каталог

I Структура диода

Диод состоит из PN перехода плюс соответствующих электродных выводов и корпусов. Используя разные процессы легирования, полупроводник P-типа и полупроводник N-типа изготавливаются на одной и той же полупроводниковой (обычно кремнии или германии) подложке путем диффузии, и на их границе раздела формируется область пространственного заряда, называемая PN-переходом.

Электрод, вытянутый из зоны P, называется анодом, а электрод, вытянутый из зоны N, называется катодом. Из-за однонаправленной проводимости PN-перехода направление тока при включении диода — от анода к катоду через внутреннюю часть трубки.

Условное обозначение диода показано на рисунке. Диод имеет два электрода. Электрод, вытянутый из области P, является положительным электродом, также называемым анодом; электрод, вытянутый из области N, является отрицательным электродом, также называемым катодом.Направление треугольной стрелки указывает направление прямого тока, а символ диода обозначается VD.

Обозначение диодной цепи

II Распознавание диодов

Кристаллические диоды также называются полупроводниковыми диодами или сокращенно диодами, которые представляют собой полупроводниковые устройства с PN переходом. Существует множество типов диодов разных форм и размеров. Наиболее распространенными из них являются диоды в стеклянной оболочке, диоды в пластиковой оболочке, диоды с металлической оболочкой, мощные диоды с металлической оболочкой в ​​форме болта, миниатюрные диоды и чип-диоды.Функционально его можно разделить на детекторный диод, выпрямительный диод, переключающий диод, диод регулятора напряжения и т. Д.

типов диодов

III Характеристики диода

1. Основными параметрами кристаллического диода являются: (1) Максимальный выпрямленный ток IFMFM относится к максимальному среднему току, который может проходить вперед через PN переход (Рисунок a). Фактический рабочий ток должен быть меньше IFM, иначе диод будет поврежден.(2) Максимальное обратное напряжение URM относится к максимальному напряжению, приложенному в обратном направлении к диоду, не вызывающему пробоя PN перехода (рисунок b). Во время использования следует выбирать диоды с URM, превышающим фактическое рабочее напряжение более чем в 2 раза. (3) Максимальная рабочая частота fM детектирующего или высокочастотного выпрямительного диода должна быть как минимум в два раза больше фактической рабочей частоты схемы. (4) Стабильное значение напряжения UZ стабилитрона должно соответствовать требованиям схемы.

Простая диодная схема

2. Два контакта кристаллического диода имеют положительный и отрицательный полюса. В обозначении цепи нижняя часть треугольника положительна, а конец короткой полоски — отрицательна. На самом деле, некоторые символы печатной схемы на диоде для обозначения полярности; некоторые напечатали цветной кружок в качестве отрицательной метки на отрицательном конце диода; некоторые диоды имеют разную форму на обоих концах, плоская головка — это положительный полюс, а круглая головка — отрицательный полюс.Обратите внимание на идентификацию во время использования.

анод и катод диодов

3. Кристаллические диоды имеют характеристики однонаправленной проводимости, позволяя току течь от положительного электрода к отрицательному, но не позволяя току течь от отрицательного электрода к положительному.

Характеристики однонаправленной проводимости диодов

4.Германиевые диоды и кремниевые диоды имеют разные падения напряжения на передней лампе во время прямой проводимости. На рисунке представлена ​​вольт-амперная характеристика германиевого диода. Когда приложенное прямое напряжение больше, чем падение напряжения на прямой лампе, германиевый диод включается. Прямое падение напряжения германиевого диода составляет около 0,3 В.

вольт-амперная характеристика германиевого диода

5.На рисунке показана вольт-амперная характеристика кремниевого диода. Когда приложенное прямое напряжение больше 0,7 В, кремниевый диод включается. Кроме того, при той же температуре обратный ток утечки кремниевых диодов намного меньше, чем у германиевых диодов. Из приведенной выше кривой вольт-амперной характеристики видно, что напряжение и ток диода имеют нелинейную зависимость, поэтому кристаллический диод является нелинейным полупроводниковым устройством.

вольт-амперная характеристика кремниевого диода

IV Как проверить диоды?

1.Маломощный кристаллический диод

(1) Определите положительный и отрицательный электроды

1) Обратите внимание на символ на корпусе. Символ диода обычно наносится на внешнюю оболочку диода, причем один конец имеет треугольную стрелку в качестве анода, а другой конец — в качестве катода.

2) Обратите внимание на цветовую точку на корпусе. В случае точечного диода он обычно маркируется полярной цветной точкой (белой или красной). Обычно конец, отмеченный цветной точкой, является положительным электродом.Остальные диоды отмечены цветным кольцом, а конец с цветным кольцом — отрицательный.

3) На основании однократного измерения с меньшим сопротивлением конец, подключенный к черной тестовой ручке, является положительным, а конец, подключенный к красной тестовой ручке, — отрицательным.

4) Обратите внимание на корпус диода с серебряной полосой на одном конце в качестве отрицательного полюса.

(2) Определение максимального напряжения обратного пробоя. Для переменного тока из-за постоянных изменений самое высокое обратное рабочее напряжение — это пиковое переменное напряжение, которое выдерживает диод.

2. Двунаправленный триггерный диод

Вставьте мультиметр в соответствующий блок постоянного напряжения, и тестовое напряжение обеспечит мегомметр.

Во время теста встряхните мегомметр, чтобы таким же образом измерить значение VBR. Наконец, сравните VBO и VBR. Чем меньше разница между двумя абсолютными значениями, тем лучше симметрия тестируемого двунаправленного триггерного диода.

3.Диод подавления переходных напряжений

Используйте мультиметр для измерения качества диода. Для однонаправленных TVS, в соответствии с методом измерения обычных диодов, можно измерить положительное и отрицательное сопротивление. Как правило, прямое сопротивление составляет около 4 кОм, а обратное сопротивление бесконечно. Для двунаправленного диода подавления переходных напряжений значение сопротивления между двумя выводами, измеренное любым красным и черным измерительными проводами, должно быть бесконечным, в противном случае это означает, что трубка неисправна или повреждена.

4. Варисторный диод высокочастотный

Отличие высокочастотных варисторных диодов от обычных диодов в том, что у них разная цветовая кодировка. Цветовой код обычных диодов обычно черный, а цветовой код высокочастотных варисторных диодов светлее. Правило полярности аналогично правилу обычных диодов, то есть конец с зеленым кольцом — отрицательный, а конец без зеленого кольца — положительный.

5.Варакторный диод

Поменяйте местами красный и черный измерительные провода мультиметра для измерения варакторного диода. Сопротивление между двумя выводами варакторного диода должно быть бесконечным. Если во время измерения обнаруживается, что стрелка мультиметра слегка покачивается вправо или значение сопротивления равно нулю, это означает, что проверяемый варакторный диод имеет утечку или вышел из строя.

6. Монохроматический светодиод

Прикрепите энергосберегающий 1. Сухая батарея 5 В вне мультиметра и установите мультиметр на R × 10 или R × 100. Это подключение эквивалентно подаче на мультиметр последовательного напряжения 1,5 В и увеличению напряжения обнаружения до 3 В (напряжение включения светодиод 2В). При тестировании используйте мультиметр, чтобы попеременно касаться двух контактов светодиода. Если характеристики лампы хорошие, в это время она должна нормально излучать свет. В это время черная тестовая ручка подключается к положительному электроду, а красная тестовая ручка — к отрицательному электроду.

7. Инфракрасный светодиод

(1) Найдите положительный и отрицательный электроды инфракрасного светодиода. Инфракрасные светодиоды имеют два контакта, обычно длинный контакт является положительным, а короткий — отрицательным. Поскольку инфракрасный светодиод прозрачный, электроды в корпусе хорошо видны. Более широкий и больший из внутренних электродов — это отрицательный электрод, а более узкий и меньший — положительный электрод.

(2) Сначала измерьте прямое и обратное сопротивление красных светодиодов. Обычно прямое сопротивление должно быть около 30 кОм, а обратное сопротивление должно быть выше 500 кОм, чтобы трубка могла нормально использоваться.

8. Инфракрасный приемный диод

Определите полярность контактов

1) Определить по внешнему виду. Внешний вид обычных инфракрасных приемных диодов черный.При идентификации булавки, обращенной к светоприемному окну, левая сторона является положительной, а правая — отрицательной соответственно. Кроме того, на верхней части корпуса инфракрасного приемного диода имеется небольшая скошенная плоскость. Обычно штифт с одним концом этой скошенной плоскости является отрицательным электродом, а другой конец — положительным электродом.

2) Сначала используйте мультиметр, чтобы различить положительный и отрицательный электроды обычного диода для проверки, то есть поменяйте местами красный и черный тестовые провода, чтобы дважды измерить сопротивление между двумя выводами трубки. Обычно значение сопротивления должно быть одно большое и одно маленькое. В зависимости от модели с меньшим сопротивлением шаг закрепления, подключенный к красной тестовой ручке, является отрицательным, а контакт, подключенный к черной тестовой ручке, является положительным.

(2) Для проверки работы приемного инфракрасного диода. Используйте мультиметр для электрического измерения прямого и обратного сопротивления инфракрасного приемного диода. По величине прямого и обратного сопротивления можно изначально определить качество инфракрасного приемного диода.

9. Лазерный диод

В соответствии с методом проверки прямого и обратного сопротивления обычного диода можно определить порядок расположения выводов лазерного диода. Однако прямое падение напряжения лазерного диода больше, чем у обычного диода, поэтому при обнаружении прямого сопротивления стрелка мультиметра слегка отклоняется вправо.

В Функции диода

1. Одна из основных функций кристаллических диодов — детектирование. На рисунке показана супергетеродинная схема радиодетектирования. Выходной сигнал с амплитудно-модулированной волны от второго промежуточного усилителя подается на катод диода VD. Его отрицательный полупериод проходит через диод, а положительный полупериод отсекается, а высокочастотные составляющие фильтруются RC-фильтром. Выходной сигнал — аудиосигнал, модулированный на несущей волне. Этот процесс называется обнаружением.

Детектор диодный

2.Еще одна функция диодов — выпрямление. На рисунке изображена схема выпрямленного питания. Из-за однонаправленной проводимости диода, когда диод VD включен во время положительного полупериода переменного напряжения, он имеет выход. Когда диод VD выключен, в течение отрицательного полупериода переменного напряжения на выходе нет. Пульсирующее напряжение, выпрямленное диодом VD, является постоянным напряжением после RC-фильтрации.

Диодный выпрямитель

3. Полномостовой выпрямитель обычно называют полномостовым. Это комбинированный прибор из выпрямительных диодов. Он имеет форму прямоугольника, круга, плоскую, квадратную и т. Д. И имеет различные характеристики напряжения, тока и мощности.

Полный мост

4. Текстовый символ полномостового выпрямителя — «UR». Полномостовой выпрямительный блок содержит четыре выпрямительных диода, которые подключаются по определенным правилам. Как показано на рисунке справа, он имеет две входные клеммы переменного тока (~) и выходные клеммы положительного (+) и отрицательного (-) полюса постоянного тока.

Внутри мостового выпрямителя

5. Мостовой выпрямительный блок в основном используется для двухполупериодных выпрямительных схем мостового типа. Когда напряжение переменного тока U является положительным в течение половины цикла, ток I образует петлю через VD2 и нагрузку R и VD3, а напряжение UR на нагрузке является положительным и отрицательным. Когда U отрицателен в течение половины цикла, ток I отрицателен через VD4, R и VD1, образуя петлю. Напряжение UR на нагрузке остается положительным и отрицательным, обеспечивая двухполупериодное выпрямление.Использование полномостового выпрямительного блока может упростить структуру выпрямительной схемы.

Схема двухполупериодного выпрямителя мостового типа

6. На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика стабилитрона. Видно, что стабилитрон работает после обратного пробоя PN перехода, а его напряжение на выводах в определенном диапазоне практически не меняется. Пока обратный ток не превышает его максимальный рабочий ток IZM, стабилитрон не будет поврежден.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона

7. Стабилизирующие диоды со значением стабилизации напряжения ниже 15В можно измерить с помощью блока мультиметра «R × 10k» (содержащего высоковольтную батарею 15В). При считывании левый конец шкалы составляет 15 В, а правый конец — 0. Исходную шкалу мультиметра 50 В можно использовать для считывания и подставить в следующую формулу для получения: значение регулирования напряжения (50- X) / 50 · 15V, где X — число на шкале шкалы блока 50V.

Мультиметр тестовый стабилитрон

8. Диод стабилизации напряжения предназначен для стабилизации напряжения. На рисунке показана параллельная схема стабилизации напряжения. Напряжение на диоде стабилизации напряжения VD является выходным напряжением.

параллельная цепь стабилизации напряжения

9. Трехконтактная стабилитронная лампа представляет собой стабилитрон с температурной компенсацией, а в ее корпусе находятся два встречно соединенных стабилитрона, соединенных последовательно; его форма такая же, как у кристаллического триода, с 3 выводами: вывод ② и вывод являются отрицательными полюсами двух стабилизирующих напряжение диодов соответственно.Поскольку они симметричны, их можно менять местами по желанию.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.