Проводимость диода: Проводимость — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

      Комментариев к записи Проводимость диода: Проводимость — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1 нет

Содержание

Проводимость — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Проводимость — диод

Cтраница 1

Проводимость диода не равна нулю только в конечном интервале времени ( — 0 5 п, 0 5tu) и представляет собой импульс, форма которого зависит от вольтампернои характеристики диода и формы стробимпульса. Спектр этого импульса обычно имеет вид затухающего колебания; при некоторых значениях частоты огибающая спектра проходит через нуль.  [1]

Проводимостью диодов с частотой строчной развертки управляют прямоугольные импульсы, которые вырабатываются симметричным триггером.  [2]

Поскольку проводимость диода в прямом и обратном направлении различна, то в некоторых случаях в схему включается демпфирующий диод ( рис. 5.19) для повышения линейности и увеличения размаха отклоняющего тока. В этом случае роль двустороннего ключа выполняет транзистор совместно с полупроводниковым диодом. Параллельно отклоняющим катушкам подключается конденсатор С0 с довольно большой емкостью, с помощью которого подбирается требуемая длительность обратного хода.  [4]

Направление проводимости диода определяет полярность видеосигнала на выходе детектора. При выборе полярности руководствуются двумя основными соображениями. Первое из них — необходимость обеспечения соответствующей полярности на входе приемной телевизионной трубки. При этом нужно учитывать число видеоусилительных каскадов между детектором и трубкой, а также к какому электроду приемной трубки — сетке или катоду — будет подведен видеосигнал. В таком случае пики импульсной помехи, превышающие сигнал, оказываются более отрицательными ( поскольку они представляют собой выбросы в направлении возрастания силы сигнала) и поэтому отсекаются сеточной характеристикой первого видеоусилителя.

 [6]

Для управления проводимостью диодов электронного коммутатора на его диоды подаются прямоугольные импульсы с частотой строчной развертки, которые вырабатываются симметричным триггером.  [7]

Таким образом, интервал проводимости диода зависит только от отношения активных сопротивлений.  [9]

Как видно из (3.4), проводимость диода для переменного тока оказывается комплексной.  [10]

Гетеродин Гг здесь изменяет только проводимость диода не имеет никакой связи со схемой.  [12]

Практически для обратного направления напряжения проводимость диода настолько мала, что можно считать ее равной нулю.  [14]

Как видно из (3.4), проводимость диода для переменного тока оказывается комплексной.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Полупроводниковый диод. ВАХ специальных диодов. — Help for engineer

Полупроводниковый диод. ВАХ специальных диодов.

Существует три вида диодов:

— газонаполненные;

— электровакуумные;

— полупроводниковые диоды, про которые и будет идти речь дальше.

В чистом полупроводнике отсутствуют свободные электроны, поэтому его электропроводность, как и у диэлектрика крайне мала. Если добавить в полупроводник примесь, то проводимость увеличится. Для того чтоб заметить изменение электропроводимости, достаточно в чистый полупроводник добавить очень малое количество примеси – 1 атом примеси на 10

6 атомов полупроводника. Электрическая проводимость любого вещества зависит от наличия в атоме свободных, слабо связанных электронов на внешней орбите.

Если электрон освободился от соседнего атома, то на месте оборванного электрона появилась новая дырка. Электроны двигаются от отрицательного к положительному потенциалу, а дырки можно рассматривать как такие, что двигаются в обратном направлении. Также дырки можно рассматривать как элемент положительного заряда. Примеси, которые образовывают свободные электроны в полупроводнике, называются донорными, а которые делают дырки – акцепторными. Процесс заполнения неполных валентных связей называется рекомбинация.

Рисунок 1 – Проводимость полупроводникового диода

p-n переход – это переходной слой, полученный на границе полупроводников разной проводимости.

Различают два типа перехода:

— плоскостной;

— точечный.

Принцип работы полупроводникового диода основан на особенности p-n перехода — ярко выраженная проводимость, которая зависит от полярности приложенного напряжения (рисунок 1).

На основании представленных характеристик материалов создан полупроводниковый прибор – диод.

Рисунок 2 – Обозначение диода

Обозначение диода в электрических схемах – VD.

Основные электрические параметры диода:

1. Іном – максимальное значение действующего тока через диод, которое его не перегревает.

2. Максимальный импульсный ток – Іі.max.

3. Обратное максимальное напряжение Uобр.

Все полупроводниковые приборы очень чувствительны к примесям в воздухе, поэтому их размещают в герметичном корпусе из стекла или керамики.

Работа диода при прямом приложенном напряжении имеет следующий вид (ток — черная кривая, напряжение — красная):

Рисунок 3 – Ток и напряжение на диоде

С рисунка видно, что при положительном напряжении диод VD открывается и напряжение имеет малое значение, при отрицательном напряжении диод закрывает мгновенно, переставая пропускать через себя ток.

Широко применяются при необходимости преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямленное напряжение будет иметь пульсирующий вид, как изображено на рисунке 3 – однополупериодное выпрямление, если же применять диодный мост, то будет осуществлено двухполупериодное выпрямление. В полученном пульсирующем напряжении для электрических приборов будет важно действующее значение напряжения. Для трехфазных сетей применяют выпрямитель Ларионова.

Специальные диоды

Стабилитрон – разновидность диода, которому характерна вертикально спадающая ВАХ, на которой стабилитрон предназначен продолжительно работать.

Рисунок 4 – Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона

Предназначается для работы в источниках питания для стабилизации напряжения.

Основные характеристики: Uстабилизации, Іmin, Imax– граничные значения тока через стабилитрон.

Туннельный диод – это диод, которому характерно наличие в прямой ветке вольт-амперной характеристики участок с обратным сопротивлением. При увеличении прямого напряжения монотонно увеличивается выходное значение тока. Напряжение пробоя такого полупроводника практически равно нулю.

Рисунок 5 – ВАХ туннельного диода

Используются в схемах переключения и генераторах электрических колебаний.

Динистор – специальный диод, который сохраняет высокое сопротивление до определенного значения прямого напряжения, после чего сопротивление резко спадает и равно величине сопротивления открытого диода.


Рисунок 6 – Вольт-амперная характеристика динистора

Используют в схемах автоматики и генераторах переменно-линейного напряжения.

Варикап – диод, у которого изменяется емкость в зависимости от значения приложенного обратного напряжения.


Рисунок 7 – ВАХ варикапа

Применяются в электрических схемах, где необходима настройка частоты контура колебания, деление или умножение частоты.

Характерные для варикапа параметры:

— общая емкость – измеренная емкость при определенном обратном напряжении;

— коэффициент перекрытия по емкости – при двух некоторых значениях напряжения отношения емкостей варикапа.

— температурный коэффициент емкости – относительное изменение емкости, вызванное сменой температуры.

— предельная частота – та, на которой реактивная составляющая варикапа становится равна активной.

Фотодиод – спец диод, обратная проводимость которого изменяется от величины светового потока Ф.


Рисунок 8 – ВАХ фотодиода

Используются в измерителях светового потока и приборах автоматики.

Светодиод излучает свет при прохождении через него в прямом направлении электрического тока, цвет свечения определяется химическим составом кристалла.

Отличительной особенностью светодиода является экономичность – очень малое потребление тока (2-5мА).

Недостаточно прав для комментирования

Диоды сверхвысокочастотные: Переключательные диоды — Club155.ru

 

Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах коммутации СВЧ сигналов (в защитных устройствах, в устройствах переключения типа “прием/передача”, в сканируемых антенных решетках и т.п.). Работа таких диодов основана на изменении их полного сопротивления на частоте сигнала в зависимости от величины и полярности напряжения смещения. Переключательные диоды бывают двух типов — резонансные и структуры \(p\)‑\(i\)‑\(n\) (см. диоды структуры p-i-n).

В резонансных диодах используется возможность получения последовательного или параллельного резонанса контура, составленного из реактивностей диода. Параметры схемы подбирают таким образом, чтобы при прямом смещении возникал резонанс параллельного контура, характеризующийся большим сопротивлением. При обратном смещении наступает резонанс последовательного контура и сопротивление диода резко падает. Такие диоды позволяют коммутировать СВЧ сигнал мощностью до 1 кВт в импульсном режиме и до 10 Вт в непрерывном режиме с временем переключения не более 20 нс.

Для повышения уровня коммутируемой мощности требуется увеличивать площадь перехода, что приводит к росту его емкости. Увеличение площади перехода при незначительной емкости достигается в \(p\)-\(i\)-\(n\)-диодах. Основой любого \(p\)-\(i\)-\(n\)-диода является многослойная полупроводниковая структура, наиболее простой вид которой показан на рис. 2.8-4.

 

Рис. 2.8-4. Структура p-i-n-диода

 

Высокоомная внутренняя \(i\)-область имеет обычно толщину от единиц до сотен микрон, концентрация носителей заряда в ней составляет примерно 1013 см‑3. Если источник внешнего постоянного напряжения подключен положительным полюсом к слою \(p\), а отрицательным — к \(n\), то в \(i\)-слое увеличивается концентрация электронов и дырок из-за инжекции дырок из \(p\)‑области и аккумуляции электронов из \(n\)-области. При этом концентрация инжектированных носителей составляет 1016…1017 см-3. Через структуру протекает постоянный ток прямого направления. Обычно плотность тока составляет около 10 А/см2. При обратном смещении количество носителей в \(i\)-слое падает относительно начального значения (1013 см-3) еще примерно на порядок. Таким образом, количество носителей в \(i\)-слое при переходе от режима прямого тока к режиму обратного смещения меняется на четыре порядка. Примерно также меняется проводимость \(i\)‑слоя.

Вольт-амперная характеристика \(p\)-\(i\)-\(n\)-диода, снятая на постоянном токе, качественно не отличается от вольт-амперной характеристики \(p\)-\(n\)-диода (рис. 2.8‑5). Главной отличительной особенностью \(p\)-\(i\)-\(n\)-диода является то, что он представляет собой инерционную нелинейность. Механизм воздействия на диод напряжения СВЧ радикально отличается от воздействия постоянного напряжения или напряжения сравнительно низких частот.

 

Рис. 2.8-5. Статическая вольт-амперная характеристика p-i-n-диода и воздействие на него СВЧ сигнала

 

При воздействии на диод прямого постоянного тока в \(i\)-слое появляется накопленный заряд. При параллельном включении диода в передающую линию в нем протекает ток СВЧ. Влияние этого тока на накопленный заряд, т.е. на проводимость диода, много слабее, чем постоянного тока. Это объясняется тем, что изменение заряда, происходящее в положительный полупериод тока СВЧ, много меньше накопленного заряда. При отрицательных полупериодах СВЧ колебаний, когда ток через диод должен был бы отсутствовать (рис. 2.8‑5), изменение накопленного заряда и соответственно проводимости диода также оказывается незначительным.

Разница в воздействии на проводимость диода постоянного и СВЧ токов возрастает с увеличением времени жизни носителей заряда и повышением частоты колебаний СВЧ. При нулевом или отрицательном смещении низкая проводимость диода, ввиду его инерционности, сохраняется при сравнительно больших напряжениях СВЧ. Короткие положительные импульсы напряжения продолжительностью менее половины периода СВЧ колебаний (рис. 2.8‑5) недостаточны для изменения проводимости диода. Таким образом, для СВЧ колебаний, как в режиме прямого тока, так и в режиме обратного смещения, \(p\)‑\(i\)‑\(n\)‑диод может в первом приближении рассматриваться как стационарный линейный двухполюсник.

Мощность коммутируемого \(p\)‑\(i\)‑\(n\)‑диодами сигнала может достигать сотен киловатт в импульсе. Однако время переключения у этих диодов больше, чем у резонансных переключательных диодов, поскольку в основу их работы положены инерционные процессы инжекции и рассасывания носителей зарядов. При значительном увеличении СВЧ тока или снижении частоты колебаний в \(p\)-\(i\)-\(n\)-диодах может наблюдаться изменение проводимости диода под влиянием СВЧ сигналов, а также эффекты детектирования. Эти явления, с одной стороны, снижают значение коммутируемой мощности, а с другой стороны — полезны при построении полупроводниковых ограничителей СВЧ.

К основным параметрам переключательных диодов относятся: потери запирания (\(L_з\)) и потери пропускания (\(L_{пр}\)), связанные с ними параметр качества (\(K\)) и критическая частота диода (\(f_{кр}\)), время прямого и обратного восстановления, накопленный заряд и др.

 

Потери запирания (\(L_з\)) и потери пропускания (\(L_{пр}\)). Для любого переключательного диода характерны два основных режима работы. Первый режим — это такое состояние диода, когда коммутируемый им сигнал соответствующей мощности и частоты свободно проходит через коммутируемую цепь (режим пропускания). Второй режим заключается в блокировании диодом коммутируемой цепи на частоте коммутируемого сигнала (режим запирания). Коммутация осуществляется путем изменения сопротивления диода на рабочей частоте. Режиму запирания соответствует малое сопротивление, а режиму пропускания — высокое сопротивление. Для описания основных свойств диодного коммутатора в обоих режимах используется величина, равная отношению мощности СВЧ сигнала, подводимого к коммутационному устройству, к мощности проходящей через это устройство. Такое отношение, выражаемое обычно в децибелах, для режима запирания называется потерями запирания (\(L_з\)), а для режима пропускания — потерями пропускания (\(L_{пр}\)). Зная потери можно легко определить мощность, рассеиваемую на диоде в том или ином режиме работы:

\(P_{рас} = \cfrac{2 P_{пад}}{L} \left( \sqrt{L} -1 \right)\) .

Очевидно, что в режиме запирания рассеиваемая мощность выше и не должна превышать значения максимально допустимого для конкретного используемого в схеме диода. 2\) .

Обычно в системе параметров переключательного диода содержатся: критическая частота, емкость и СВЧ сопротивление при определенном значении прямого тока. Активное сопротивление диода при отрицательном смещении может быть найдено исходя из приведенных выше формул.

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Выпрямительный диод | Volt-info

Рисунок 1. Вольтамперная характеристика выпрямительного диода.

Вольтамперная характеристика выпрямительного диода

   На рисунке в первом квадранте расположена прямая, в третьем – обратная ветвь характеристики диода. Прямая ветвь характеристики снимается при действии прямого напряжения, обратная соответственно – обратного напряжения на диод. Прямым напряжением на диоде называется такое напряжение, при котором на катоде образуется более высокий электрический потенциал по отношению к аноду, а если говорить языком знаков —  на катоде минус (-), на аноде плюс (+), как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема для изучения ВАХ диода при прямом включении.

 

   На рисунке 1 приведены следующие условные обозначения:

Iр – рабочий ток диода;

Uд – падение напряжения на диоде;

Uо – обратное напряжение диода;

Uпр – напряжение пробоя;

Iу – ток утечки, или обратный ток диода.

Понятия и обозначения характеристик

   Рабочий ток диода (Iр), это прямой электрический ток, длительное время проходящий через диод, при котором прибор не подвергается необратимому температурному разрушению, и его характеристики не претерпевают значительных качественных изменений. В справочниках может указываться как прямой максимальный ток.    Падение напряжения на диоде (Uд) – напряжение на выводах диода, возникающее при прохождении через него прямого рабочего тока. В справочниках может быть обозначено как прямое напряжение на диоде.

   Прямой ток течёт при прямом включении диода.

   Обратное напряжение диода (Uо) – допустимое обратное напряжение на диоде, приложенное к нему длительное время, при котором не происходит необратимое разрушение его p-n перехода. В справочной литературе может называться максимальным обратным напряжением.

   Напряжение пробоя (Uпр) – обратное напряжение на диоде, при котором происходит необратимый электрический пробой p-n перехода, и, как следствие, выход прибора из строя.

   Обратный ток диода, или ток утечки (Iу) – обратный ток, длительное время не вызывающий необратимого разрушения (пробоя) p-n перехода диода.

   При выборе выпрямительных диодов обычно руководствуются указанными выше его характеристиками.

Работа диода

   Тонкости работы p-n перехода, тема отдельной статьи. Упростим задачу, и рассмотрим работу диода с позиции односторонней проводимости. И так, диод работает как проводник при прямом, и как диэлектрик (изолятор) при обратном включении. Рассмотрим две схемы на рисунке 3.

Рисунок 3. Обратное (а) и прямое (б) включение диода.

 

   На рисунке изображены два варианта одной схемы. На рисунке 3 (а) положение переключателей S1 и S2 обеспечивают электрический контакт анода диода с минусом источника питания, а катода через лампочку HL1 с плюсом. Как мы уже определились, это обратное включение диода. В этом режиме диод будет вести себя как электрически изолирующий элемент, электрическая цепь будет практически разомкнута, лампа гореть не будет.

   При изменении положения контактов S1 и S2, рисунок 3 (б), обеспечивается электрический контакт анода диода VD1 с плюсом источника питания, а катода через лампочку – с минусом. При этом выполняется условие прямого включения диода, он «открывается» и через него, как через проводник, течёт ток нагрузки (лампы).

   Если Вы только начали изучать электронику, Вас может немного смутить сложность с переключателями на рисунке 3. Проведите аналогию по приведённому описанию, опираясь на упрощённые схемы рисунка 4. Это упражнение позволит Вам немного понять и сориентироваться относительно принципа построения и чтения электрических схем.

Рисунок 4. Схема обратного и прямого включения диода (упрощённая).

 

   На рисунке 4 изменение полярности на выводах диода обеспечивается изменением положения диода (переворачиванием).

Однонаправленная проводимость диода

Рисунок 5. Диаграммы напряжений до и после выпрямительного диода.

 

   Примем условно, что электрический потенциал переключателя S2 всегда равен 0. Тогда на анод диода будет подаваться разность напряжений –US1-S2 и +US1-S2 в зависимости от положения переключателей S1 и S2. Диаграмма такого переменного напряжения прямоугольной формы изображена на рисунке 5 (верхняя диаграмма). При отрицательной разности напряжений на аноде диода он заперт (работает как изолирующий элемент), при этом через лампу HL1 ток не течёт и она не горит, а напряжение на лампе практически равно нулю. При положительной разности напряжений диод отпирается (действует как электрический проводник) и по последовательной цепочке диод-лампа течёт ток. Напряжение на лампе возрастает до UHL1. Это напряжение немного меньше напряжения источника питания, поскольку часть напряжения падает на диоде. По этой причине, разность напряжений в электронике и электротехнике иногда называют «падением напряжения». Т.е. в данном случае, если лампу рассматривать как нагрузку, то на ней будет напряжение нагрузки, а на диоде — падение напряжения.

   Таким образом, периоды отрицательной разности напряжения как бы игнорируются диодом, обрезаются, и через нагрузку течёт ток только в периоды положительной разности напряжений. Такое преобразование переменного напряжения в однополярное (пульсирующее или постоянное) назвали выпрямлением.

Проводимость односторонняя диода — Энциклопедия по машиностроению XXL

Полупроводниковые приборы. В системе электрооборудования автомобиля применяют полупроводниковые приборы — диоды и триоды (транзистор). Полупроводниковый диод обладает свойством пропускать ток в одном направлении. Диод (рис. 73, а) состоит из пластинки германия или кремния, в которую вплавлена капелька алюминия или индия. На границе между ними образуется переходный слой, имеющий одностороннюю проводимость. Такие диоды применяют в качестве выпрямителей переменного тока.  [c.113]
Двухэлектродная лампа (диод, или кенотрон) является выпрямительной лампой, так как обладает свойством односторонней проводимости. Односторонней проводимостью называется способность некоторых приборов (электрических вентилей) пропускать ток только в одном направлении. Свойство односторонней проводимости диодов широко используется для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямление).  [c.48]

Диод — электронная лампа с двумя электродами (анодом и катодом) или полупроводниковый прибор, имеющий два вывода и обладающий преимущественной односторонней проводимостью применяется для выпрямления и детектирования [3, 4].  [c.142]

Диод. Переход, обладая односторонней проводимостью, действует как диод (рис. 125, а стрелка показывает направление, в котором диод проводит ток). Включение диода в проходном направлении приведено на рис. 125,6. Резистор сопротивлением R включен в цепь для ограничения силы тока. Включение диода в запорном направлении изображено на рис. 125, в. Твердотельные диоды при надлежащем охлаждении удается использовать даже при очень больших токах порядка 1 кА.  [c.361]

Односторонней проводимости поляризованного дренажа достигают применением релейно-контакторной аппаратуры, полупроводниковых диодов или их комбинаций (рис. 8.8).  [c.235]

Трехэлектродная электронная лампа—триод — отличается от диода наличием третьего электрода—сетки. Сетка в электронной лампе обеспечивает широкие возможности управления электронным потоком, идущим от катода к аноду. Триоды, так же как и диоды, обладают свойством односторонней проводимости и могут быть использованы для выпрямления переменного тока. Однако для этой цели их применять нецелесообразно, так как диоды проще по конструкции и дешевле. Основное назначение лампы — усиление электрических сигналов.  [c.40]

ВОДИМОСТЬЮ и применяется в тех -кабель, случаях, когда потенциал защищаемого кабеля по отношению к потенциалу рельсов положительный или знакопеременный, т. е. направление блуждающих токов может изменяться. При этом, так же как и при прямом электродренаже, должно соблюдаться условие /к,р> /к,з. Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дренаж препятствует обратному прохождению тока из рельсов в защищаемый кабель при превышении потенциала рельсов по отношению к потенциалу защищаемого кабеля. Односторонняя проводимость поляризованного дренажа осуществляется применением релейно-контактной аппаратуры, диодов или одновременным применением реле и диодов. Принципиальные схемы указанных типов поляризованного дренажа приведены на рис. 11.3,а-в.  [c.141]

При наличии разности потенциалов между катодом и анодом создается электрическое поле, под действием которого испускаемые (эмитируемые) катодом электроны перемещаются. Если потенциал анода выше потенциала катода, электроны движутся к аноду, создавая электрический ток через вакуумный промежуток. При этом убыль электронов, уходящих на анод, восполняется электронами, испускаемыми катодом. Если потенциал анода ниже потенциала катода, то испускаемые катодом электроны возвращаются электрическим полем обратно на катод тока через вакуумный промежуток нет. Следовательно, двухэлектродная лампа проводит ток только в одном направлении. Таким образом, основное назначение диода состоит в выпрямлении переменного тока при включении диода в цепь переменного тока протекание тока будет происходить только во время положительных полуволн переменного напряжения на аноде, т. е. прибор будет обладать односторонней проводимостью.  [c.74]


Электрическими вентилями называют приборы, обладающие свойством односторонней проводимости электрического тока. К ним относятся диоды и тиристоры, которые применяют для выпрямления переменного электрического тока, вырабатываемого в вентильных сварочных генераторах (ВСГ). Промышленность выпускает ВСГ на базе трехфазной индукторной электрической машины (рис. 5.4). На валу закреплена массивная стальная втулка, в которую запрессованы два пакета ротора 3 и 4. В стальную станину также запрессованы два пакета статора 5 и 7 все пакеты статора и ротора состоят из тонколистовой электромагнитной стали. Силовая торообразная обмотка якоря уложена в пазы пакетов статора и является общей для обоих пакетов. Обмотка возбуждения размещена между стальными пакетами ротора и жестко прикреплена к станине. На каждом стальном пакете ротора имеются зубцы, причем зубцы одного пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов другого пакета на 180°.  [c.70]

Таким образом, диод обладает односторонней проводимостью, т. е. является вентилем. На этом свойстве основано использование диода для выпрямления переменного тока.  [c.86]

Назначение триодов. Триоды так же, как и диоды обладают свойством односторонней проводимости и могут быть использованы для выпрямления переменного тока. Однако для этой цели их применять нет смысла, так как диоды проще по конструкции и дешевле. Основное назначение трехэлектродной лампы — это усиление мощности.  [c.101]

Кремниевые вентили [(диоды) рис. 78,б)] изготовляются из сверхчистого монокристал-лического кремния электронной проводимости, в пластину которого с одной стороны вставлен алюминиевый сплав, а с другой — серебряный. Действие кремниевого вентиля основано на свойстве односторонней проводимости.  [c.138]

Работа кремниевых выпрямителей (диодов) основана на свойстве односторонней дырочной проводимости переходного слоя, искусственно созданного внутри пластины монокристалла кремния.  [c.45]

Диоды обладают односторонней (униполярной) проводимостью ток в лампе возможен только в том случае, если потенциал анода выше потенциала катода, т. е. напряжение > 0. Если подать на анод отрицательный относительно катода потенциал,т.е.создать электрическое поле, которое будет отталкивать электроны от анода, то лампа будет заперта — анодного тока, т. е. тока в цепи лампы, не будет. Это свойство диодов позволяет применять их для выпрямления переменного тока (1У.2.2.3°). Вакуумная двухэлектродная электронная лампа, которая служит для выпрямления переменного тока, называется кенотроном.  [c.240]

Электронно-дырочный переход обладает односторонней (униполярной) проводимостью, аналогично выпрямляющему действию двухэлектродной лампы — диода (П1.3.8.3°). Поэтому полупроводник с одним р—-п-переходом называется полупроводниковым диодом. Полупроводниковые диоды обладают целым рядом преимуществ перед электронными двухэлектродными лампами (экономия энергии для получения носителей тока, миниатюрность, высокая надежность и большой срок службы). Недостатком полупроводниковых диодов является ограниченный интервал температур, в котором они работают (приблизительно от —70 до +125 °С).  [c.249]

Основываясь на полученных результатах, можно сделать заключение об односторонней проводимости диода, т. е. о его способности пропускать электроны по направлению от катода к аноду. Условно направление тока считают обратным направлению движения электронов.  [c.49]

Тиристорами называются управляемые полупроводниковые приборы — диоды. Диод благодаря полупроводниковым кристаллам обладает свойством односторонней проводимости тока. Тиристоры—более сложные управляемые диоды. Тиристорный силовой трансформатор (рис. 4.7) с повышенным магнитным рассеянием состоит из двух катушек — первичной обмотки 2 и вторичной 1. Для создания диапазона малых и средних токов служит реакторная воздушная дисковая обмотка 3, установленная в окне трансформатора в плоскости, параллельной его стержням. Тиристорный трансформатор имеет фазорегулятор, с помощью которого синусоидальные гармонические колебания переменного тока преобразовываются в знакопеременные импульсы , амплитуда и длительность которых зависят от угла (фазы) включения тиристоров фазорегулятора. Сейчас разработан ряд конструкций тиристорных трансформаторов, например серии ТДФЖ, в которых предусмотрены возможность автоматизации процесса сварки, программирование режима и т.п.  [c.54]


Сварочными выпрямителями называют электрические аппараты, преобразующие переменный ток трехфазной сети в постоянный при помощи полупроводниковых приборов. Полупроводниковыми называют кристаллические вещества (например, легированные кристаллы кремния, германия и т.п.), которые используют для изготовления полупроводниковых электрических приборов — диодов, тиристоров и транзисторов. Диод (рис. 6.1, а) обладает свойством односторонней проводимости положительного тока (анода) и задержки отрицательного тока (катода). Аналогично диоду работает тиристор (рис. 6.1,6), который имеет управляющий электрод УЭ, через который подается электрический сигнал тиристору для открывания и пропуска тока. Его называют управляемым диодом. Свойство этих приборов пропускать ток в одном направлении и закрывать проход тока в другом аналогично свойству вентилей открывать и закрывать прохождение воды или газа, поэтому их называют полупроводниковыми вентилями. Третий прибор—транзистор (рис. 6.1, в) обладает свойством усиления тока, напряжения и мощности.  [c.79]

Различают однополупериодное выпрямление тока, когда выпрямители отсутствуют, а их функции выполняет рентгеновская трубка, обладающая свойством односторонней проводимости, например в некоторых дентальных и переносных РДА двухполупериодное выпрямление, используемое в разборных передвижных и некоторых стационарных РДА небольшой мощности, а также шести-, двенадцатифазное выпрямление тока в стационарных РДА большой мощности, осуществляемое посредством последовательно включаемых полупроводниковых селеновых или кремниевых диодов. В современных РДА для питания главного трансформатора используются преобразователи частотой от нескольких кГц до 300 кГц.  [c.171]

Граничный слой между двумя полупроводниками практически обладает односторонней проводимостью. ЗавЬсимость прямого и обратного тока от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой. Такая характеристика приводится на рис. 6.10 для кремниевого диода.  [c.169]

В начале XX в. Д. Флеминг разработал первый электронный прибор — двухэлектродную лампу (диод) с односторонней проводимостью (вентильными свойствами), которая была применена в выпрямителях. С тех пор достижения в области средств электропитания неразрывно связаны с новыми разработками электронных вентилей.  [c.11]

Вентильные свойства контакта плазма—электрод во многом повторяют свойства полупроводникового диода. Как известно, последний обладает преимущественно односторонней проводимостью. Она зависит от направления и величины протекающего тока. Направление, соответствующее большей проводимости, называется прямым, направление, соответствующее меньшей проводимости, — обратным. Эффективность вентиля характеризуется коэффициентом вьшрямления тока  [c.97]

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

Полупроводниковым диодом называется прибор с одним p-n переходом и двумя выводами, позволяющими включать его во внешнюю электрическую цепь. О принципе действия и физике проходящего в этом приборе процессе будет рассказано в данном материале.

Теоретическая часть

Работа полупроводниковых диодов основана на свойствах p-n перехода, который образуется на границе раздела областей полупроводника с дырочной (p) и электронной проводимостью (n). Концентрация электронов в n – области значительно больше, чем в p-области, а дырок в p – области больше, чем в n – области. Неодинаковая плотность частиц вызывает диффузию основных носителей из областей с большей концентрацией: электронов из n – области и дырок из p – области. В результате рекомбинации на границе p — и n — областей возникает обедненный носителями слой, который называется запирающим (рис. 1, а). Ионы донорной и акцепторной примеси в области запирающего слоя создают электрическое поле с напряженностью Евн, которое препятствует дальнейшей диффузии основных носителей и создает дрейфовый ток, обусловленный неосновными носителями.

Рисунок 1. Полупроводниковый диод

При подключении источника э.д.с. к n-p переходу в зависимости от направления вектора напряженности источника ширина запирающего слоя может:

  • Уменьшаться — векторы напряженности источника и запирающего слоя противоположны, что приводит к увеличению диффузного тока;
  • Увеличиваться — векторы напряженности источника и запирающего слоя направлены в одну сторону, что приводит к уменьшению диффузионных токов практически до нуля и увеличению дрейфового тока.

Перечисленные свойства p-n перехода используются в полупроводниковых диодах. Полупроводниковые диоды имеют несимметричные электронно-дырочные переходы. Одна область полупроводника с более высокой концентрацией примесей (высоколегированная область) служит эмиттером, а другая с меньшей концентрацией примесей (низколегированная область) – базой.

Вывод, который подключает эмиттер к внешней электрической цепи, называется катодным, а вывод, который подключается к базе – анодным (рис. 1, б).

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в ток одного направления. Вольт — амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода показана на рис. 2.

Рисунок 2. ВАХ полупроводникового диода

Вольт — амперная характеристика имеет прямую («1» на рис. 2) и обратную («2» на рис. 2) ветви. При включении диода в прямом направлении (прямая ветвь ВАХ) вектор напряженности внешнего источника Еист направлен противоположно вектору напряженности p-n перехода диода, положительный полюс источника подключен к аноду диода, а отрицательный полюс к катоду диода. При этом суммарный вектор напряженности уменьшается. Это приводит к уменьшению потенциального барьера в p-n переходе.

В этом режиме часть основных носителей заряда с наибольшими значениями энергии будет преодолевать понизившийся потенциальный барьер, и проходить через p-n-переход. В переходе нарушится равновесное состояние, и через него потечет диффузионный ток обусловленный инжекцией электронов из n-области в полупроводник и дырок — из p-области в n-полупроводник.

Напряжение Uпор, начиная с которого малые приращения прямого напряжения вызывают резкое увеличение тока, называют пороговым.

При включении диода в обратном направлении (обратная ветвь ВАХ) направление вектора напряженности внешнего источника Еист совпадает с вектором напряженности поля перехода: отрицательный полюс источника соединен катодом диода, а положительный полюс источника соединен с анодом диода. Такое включение диода приводит к увеличению потенциального барьера p-n перехода диода и ток через переход будет определяться неосновными носителями заряда: электронами из p-области в n-область и дырками из n-области в p-область. Этот процесс называется экстракцией неосновных носителей, а ток, протекающий через диод, называют обратным током Iобр.

При дальнейшем увеличении обратного напряжения, приложенного к диоду, при некотором значении Uобр1 в нем будет происходить резкий рост обратного тока – участок «3» на рисунке 2. Это явление называется пробоем. Различают электрический и тепловой пробой p-n перехода. Лавинный пробой – это электрический пробой перехода, вызванный лавинным размножением носителей заряда под действием сильного электрического поля. Электроны, ускорившись в поле запирающего слоя, выбивают из атомов полупроводника валентные электроны, которые, в свою очередь, успевают ускориться и выбить новые электроны, и т.д. Процесс развивается лавинообразно и сопровождается быстрым нарастанием обратного тока.

Тепловой пробой возникает из-за перегрева p-n перехода или отдельного его участка (участок «4» на рис. 2). При этом происходит интенсивная генерация пар электрон – дырка и увеличивается обратный ток, что приводит к увеличению мощности, выделяющейся в p-n переходе и дальнейшему его разогреву. Этот процесс также лавинообразный, завершается расплавлением перегретого участка перехода и выходом диода из строя.

В зависимости от соотношения линейных размеров выпрямляющего p-n перехода полупроводниковые диоды делятся на два класса: точечные и плоскостные. Точечные диоды имеют малую емкость p-n перехода и применяются для выпрямления переменного тока любых частот вплоть до СВЧ. В плоскостных диодах емкость p-n перехода составляет несколько десятков пФ.

Практическая часть

Лабораторная работа посвящена исследованию полупроводникового выпрямительного диода. Исследуемый диод FR302 закреплен на стеклотекстолитовой плате вместе с токоограничительным резистором МЛТ-2 43 Ом. Резистор предназначен для ограничения тока при снятии прямой ветви характеристики, т. к. при открытом p-n-переходе сопротивление диода мало.

Проводимость диода исследуется с помощью миллиамперметра (микроамперметра) и вольтметра, по показаниям, которых строится вольтамперная характеристика (ВАХ) диода. 

Рисунок 3. Электрическая принципиальная схема снятия прямой ветви ВАХ диода

Питание установки осуществляется от регулируемого блока питания, который дает постоянный ток напряжением от 0 до 12 В (стабилизированный выход) и постоянный ток напряжением от 0 до 36 В (нестабилизированный выход).  

Для снятия прямой ветви характеристики используется миллиамперметр и милливольтметр, т. к. в открытом состоянии падение напряжения на диоде составляет около 1 В, а ток через него достигает 200 мА.

Рисунок 4. Электрическая принципиальная схема снятия обратной ветви ВАХ диода

Для снятия обратной ветви ВАХ диода обратное напряжение на диоде доводится до 36 В. При таком напряжении обратный ток диода FR302 остается небольшим (единицы-десятки микроампер), поэтому для его измерения в цепь вместо миллиамперметра включают микроамперметр. Сильно увеличивать обратный ток диода крайне нежелательно, так как это может привести к его выходу из строя. К тому же напряжения выше 42 В опасны, и их использование нежелательно.

Материал предоставил для изучения — Denev.

   Форум

   Форум по обсуждению материала ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

Введение в электронику. Диоды

Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций  Дригалкина В.В.  для начинающих радиолюбителей

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Диоды

Данный элемент пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею полюсами: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод “наоборот”, то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление. Таким образом, проводимость диода сильно зависит от полярности приложенного напряжения. А это позволяет производить выпрямление переменного тока, детектировать1 сигналы и т.п. 

Разновидностей диодов существует несколько. Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Вернее это название классификации, которая включает несколько классов диодов, среди них, в частности, – выпрямительные, импульсные, стабилитроны.

Выпрямительный полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т.д.

Диодный мост – определенная последовательность соединения четырех выпрямительных диодов, предназначенная для преобразования (“выпрямления”) переменного тока в пульсирующий постоянный. Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, или в виде монолитной диодной сборки (см. Рис. 16,ж). Преимуществом такой сборки является простота монтирования на плате. Используется в блоках питания.

Высокочастотные диоды являются приборами универсального назначения. Они могут работать в выпрямителях переменного тока широкого диапазона частот (до нескольких сотен мегагерц), а также в модуляторах, детекторах и других нелинейных преобразователях электрических сигналов.

Детектирование (от лат. detectio – открытие, обнаружение) – преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении – сигналов изображения и т.д

Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах. Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды обладают минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении. Импульсные диоды применяются в качестве ключевых элементов в схеме при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд) .

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольтамперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это позволяет использовать его в усилителях, генераторах синусоидальных и релаксационных колебаний, переключающих схемах. Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта. Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.


Стабилитроны предназначенные для стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через диод тока, они подразделяются на маломощные и средней мощности с допустимой мощностью рассеивания до 0,3 Вт и от 0,3 до 5 Вт соответственно. Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. А в обратном направлении он сначала не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг “пробивается ” и начинает пропускать ток. Напряжение “пробоя” называют напряжением
стабилизации. Она будет оставаться неизменной даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон применяется во всех случаях, если надо получить стабильное напряжение питания какого-либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения. Этот прибор ранее был очень популярен в блоках питания.

Подобно стабилитрону работает стабистор. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации , которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или  трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Заметим, что у всех диодов по мере увеличения обратного напряжения емкость перехода уменьшается. Отличительная особенность варикапов состоит в том, что эта зависимость выражена более ярко — емкость может изменяться в 3—5 раз. Основными параметрами варикапов являются величина номинальной емкости и напряжения смещения (постоянное обратное напряжение, при котором емкость перехода равна номинальной
емкости) . Они используются в приемниках, генераторах и других радиоустройствах в качестве конденсатора переменной емкости.

Схемотехническое изображение диода (см. Рис. 1 справа) наглядно передает его проводимость: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости . Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. По другому обстоят дела с диодным мостом. Правильнее будет сказать, что он имеет вход и выход. Первый обозначен на схеме знаком(и) “~”, второй – “+” и “-“. На вход подается переменный ток, а на выходе получаем ток строго одной полярности.

В зависимости от использованного полупроводникового материала различают диоды германиевые, кремниевые и арсенид-галиевые. Германиевые диоды применяют в основном для детектирования слабых высокочастотных сигналов, а для выпрямителей используют кремниевые диоды.

Перейти к следующей статье: Транзисторы

Введение в диоды

  • Раздел 2.0 Введение в диоды.
  • • Обозначения диодных схем.
  • • Ток через диоды.
  • • Конструкция диодов.
  • • PN-переход.
  • • Прямое и обратное смещение.
  • • Характеристики диодов.
  • Раздел 2.1 Кремниевые выпрямители.
  • • Маркировка полярности.
  • • Параметры выпрямителя.
  • Раздел 2.2 Диоды Шоттки.
  • • Конструкция диодов Шоттки.
  • • Потенциал соединения Шоттки.
  • • Высокоскоростное переключение.
  • • Выпрямители мощности Шоттки.
  • • Ограничения по току Шоттки.
  • • Защита от перенапряжения.
  • Раздел 2.3 Малосигнальные диоды.
  • • Конструкция малосигнального диода.
  • • Формирование волны.
  • • Вырезание.
  • • Зажим / восстановление постоянного тока.
  • • ВЧ приложения.
  • • Защитные диоды.
  • Раздел 2.4 Стабилитроны.
  • • Конструкция стабилитрона.
  • • Обозначения схем Зенера.
  • • Эффект Зенера.
  • • Эффект лавины.
  • • Практические стабилитроны.
  • Раздел 2.5. Светодиоды.
  • • Работа светодиода.
  • • Световое излучение.
  • • Цвета светодиодов.
  • • Расчеты цепей светодиодов.
  • • Светодиодные матрицы.
  • • Тестирование светодиодов.
  • Раздел 2.6 Лазерные диоды.
  • • Лазерный свет.
  • • Основы атома.
  • • Конструкция лазерного диода.
  • • Лазерная накачка.
  • • Управление лазерным диодом.
  • • Лазерные модули.
  • • Лазерная оптика.
  • • Классы лазерных диодов.
  • Раздел 2.7 Фотодиоды.
  • • Основы фотодиодов.
  • • Приложения.
  • • Конструкция лазерного диода.
  • • Лазерная накачка.
  • • Управление лазерным диодом.
  • • Лазерные модули.
  • • Лазерная оптика.
  • • Классы лазерных диодов.
  • Раздел 2.8 Тестирование диодов.
  • • Неисправности диодов.
  • • Проверка диодов с помощью омметра.
  • • Определение соединений диодов.
  • • Выявление неисправных диодов.
  • Раздел 2.9 Тест диодов.
  • • Проверьте свои знания о диодах.

Рисунок 2.0.1.Диоды

Введение

Диоды — одни из самых простых, но наиболее полезных из всех полупроводниковых устройств. Многие типы диодов используются в широком спектре приложений. Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования сетевого напряжения переменного тока в постоянное. Стабилитроны используются для стабилизации напряжения, предотвращения нежелательных изменений в подаче постоянного тока в цепи и для подачи точных опорных напряжений для многих схем. Диоды также можно использовать для предотвращения катастрофического повреждения оборудования с батарейным питанием, когда батареи подключены с неправильной полярностью.

Сигнальные диоды также широко используются при обработке сигналов в электронном оборудовании; они используются для получения аудио- и видеосигналов из передаваемых радиочастотных сигналов (демодуляция), а также могут использоваться для формирования и изменения форм сигналов переменного тока (ограничение, ограничение и восстановление постоянного тока). Диоды также встроены во многие цифровые интегральные схемы, чтобы защитить их от опасных скачков напряжения.

Рис. 2.0.2 Обозначения диодных цепей

Светодиоды

излучают многоцветный свет в очень широком спектре оборудования от простых индикаторных ламп до огромных и сложных видеодисплеев.Фотодиоды также производят электрический ток из света.

Диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном кремния, с добавлением различных соединений (комбинации более чем одного элемента) и металлов в зависимости от функции диода. Ранние типы полупроводниковых диодов были сделаны из селена и германия, но эти типы диодов были почти полностью заменены более современными конструкциями кремния.

На рис. 2.0.1 показаны следующие диоды с общим проводом на концах:

1.Три силовых выпрямителя (мостовой выпрямитель для работы с сетевым (линейным) напряжением и два выпрямительных диода сетевого напряжения).

2. Диод с точечным контактом (в стеклянной капсуле) и диод Шоттки.

3. Кремниевый малосигнальный диод.

4. Стабилитроны в корпусе из стекла или черной смолы.

5. Подборка светодиодов. Против часовой стрелки от красного: желтый и зеленый светодиоды, инфракрасный фотодиод, теплый белый светодиод 5 мм и синий светодиод высокой яркости 10 мм.

Условные обозначения диодных цепей

Диод — это односторонний провод. Он имеет два вывода: анод или положительный вывод и катод или отрицательный вывод. В идеале диод будет пропускать ток, когда его анод сделан более положительным, чем его катод, но предотвращать протекание тока, когда его анод более отрицательный, чем его катод. В условных обозначениях схем, показанных на рис. 2.0.2, катод показан в виде стержня, а анод — в виде треугольника. На некоторых принципиальных схемах анод диода может также обозначаться буквой «а», а катод — буквой «к».

В каком направлении течет диодный ток?

Обратите внимание на рис. 2.0.2, что обычный ток течет от положительной (анодной) клеммы к отрицательной (катодной) клемме, хотя движение электронов (электронный поток) происходит в противоположном направлении, от катода к аноду.

Конструкция кремниевого диода

Рис. 2.0.3 Кремниевый планарный диод

Современные кремниевые диоды обычно производятся с использованием одной из различных версий планарного процесса, который также используется для изготовления транзисторов и интегральных схем.Многослойная конструкция, используемая в методах Silicon Planar, дает ряд преимуществ, таких как предсказуемые характеристики и надежность, а также является преимуществом для массового производства.

Упрощенный планарный кремниевый диод показан на рис. 2.0.3. Использование этого процесса для кремниевых диодов позволяет получить два слоя кремния с различным легированием, которые образуют «PN переход». Нелегированный или «собственный» кремний имеет решеточную структуру из атомов, каждый из которых имеет четыре валентных электрона, но кремний P-типа и кремний N-типа легируют путем добавления относительно очень небольшого количества материала, имеющего атомную структуру с тремя валентными электронами (например,грамм. Бор или алюминий), чтобы получить кремний P-типа, или пять валентных электронов (например, мышьяк или фосфор), чтобы получить кремний N-типа. Эти легированные версии кремния известны как «примесный» кремний. Кремний P-типа теперь имеет нехватку валентных электронов в своей структуре, что также можно рассматривать как избыток «дырок» или носителей положительного заряда, тогда как слой N-типа легирован атомами, имеющими пять электронов в его валентной оболочке и поэтому имеет избыток электронов, которые являются носителями отрицательного заряда.

Диод PN переход

Рис. 2.0.4 Слой истощения диода

Когда кремний P- и N-типа объединяются во время производства, создается переход, где встречаются материалы P-типа и N-типа, и отверстия, расположенные рядом с переходом в кремнии P-типа, притягиваются к отрицательно заряженному материалу N-типа на другой стороне. перехода. Кроме того, электроны, расположенные рядом с переходом в кремнии N-типа, притягиваются к положительно заряженному кремнию P-типа. Следовательно, вдоль перехода между кремнием P- и N-типа создается небольшой естественный потенциал между полупроводниковым материалом P и N с отрицательно заряженными электронами, которые теперь находятся на стороне P-типа перехода, и положительно заряженными дырками на стороне N. соединение.Этот слой носителей заряда противоположной полярности накапливается до тех пор, пока его не станет достаточно, чтобы предотвратить свободное движение любых дальнейших дырок или электронов. Из-за этого естественного электрического потенциала в переходе между слоями P и N в PN-переходе образовался очень тонкий слой, который теперь обеднен носителями заряда и поэтому называется обедненным слоем. Поэтому, когда диод подключен к цепи, ток не может течь между анодом и катодом, пока анод не станет более положительным, чем катод, с помощью прямого потенциала или напряжения (V F ), по крайней мере, достаточного для преодоления естественного обратного потенциала соединение.Это значение зависит в основном от материалов, из которых сделаны слои P и N диода, и от количества используемого легирования. Различные типы диодов имеют естественный обратный потенциал в диапазоне примерно от 0,1 В до 2 или 3 В. Кремниевые диоды с PN переходом имеют потенциал перехода от 0,6 В до 0,7 В

Диод прямой проводимости

Рис. 2.0.5 Диод вперед


Проводимость

Когда напряжение, приложенное к аноду, становится более положительным, чем на катоде, на величину, превышающую потенциал обедненного слоя, начинается прямая проводимость от анода к обычному катоду, как показано на рис. 2.0.5.

По мере того, как напряжение, прикладываемое между анодом и катодом, увеличивается, прямой ток сначала увеличивается медленно, поскольку носители заряда начинают пересекать обедненный слой, а затем быстро возрастает примерно по экспоненте. Следовательно, сопротивление диода, когда он «включен» или проводит в режиме «прямого смещения», не равно нулю, а очень мало. Поскольку прямая проводимость увеличивается после преодоления потенциала истощения по примерно следующей экспоненциальной кривой, прямое сопротивление (V / I) незначительно изменяется в зависимости от приложенного напряжения.

Диод с обратным смещением

Рис. 2.0.6 Обратный диод


Смещенный

Когда диод смещен в обратном направлении (анод подключен к отрицательному напряжению, а катод — к положительному), как показано на рис. 2.0.6, положительные отверстия притягиваются к отрицательному напряжению на аноде и от перехода. Точно так же отрицательные электроны притягиваются от перехода к положительному напряжению, приложенному к катоду. Это действие оставляет большую площадь на стыке без каких-либо носителей заряда (положительных дырок или отрицательных электронов) по мере расширения обедненного слоя.Поскольку область перехода теперь обеднена носителями заряда, она действует как изолятор, и по мере того, как более высокие напряжения применяются с обратной полярностью, обедненный слой становится еще шире, чем больше носителей заряда удаляется от перехода. Диод не будет проводить при приложенном обратном напряжении (обратном смещении), за исключением очень небольшого «обратного тока утечки» (I R ), который в кремниевых диодах обычно меньше 25 нА. Однако, если приложенное напряжение достигает значения, называемого «обратным напряжением пробоя» (V RRM ), ток в обратном направлении резко возрастает до точки, где, если ток не ограничен каким-либо образом, диод будет разрушен.

I / V Характеристики диода

Рис. 2.0.7.

Типичный диод I / V
Характеристика

Работа диодов, как описано выше, также может быть описана специальным графиком, называемым «характеристической кривой». Эти графики показывают взаимосвязь между фактическими токами и напряжениями, связанными с различными клеммами устройства. Понимание этих графиков помогает понять, как работает устройство.

Для диодов характеристическая кривая называется ВАХ, потому что она показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным между анодом и катодом, и результирующим током, протекающим через диод.Типичная ВАХ показана на рис. 2.0.7.

Оси графика показывают как положительные, так и отрицательные значения и поэтому пересекаются в центре. Пересечение имеет нулевое значение как для тока (ось Y), так и для напряжения (ось X). Оси + I и + V (верхняя правая область графика) показывают круто возрастающий ток после области начального нулевого тока. Это прямая проводимость диода, когда анод положительный, а катод отрицательный. Первоначально ток не течет, пока приложенное напряжение не превысит потенциал прямого перехода.После этого ток резко возрастает примерно по экспоненте.

Оси -V и -I показывают состояние обратного смещения (нижняя левая область графика). Здесь можно увидеть, что очень небольшой ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. Однако, как только достигается обратное напряжение пробоя, обратный ток (-I) резко возрастает.

Начало страницы

диодов

диодов

Диод образован PN-переходом со стороной p, называемой анодом , и Русская сторона называется катодом .В связи с тем, что существует несколько свободно перемещаемых носителями заряда в обедненной области вокруг PN-перехода, проводимость очень плохо. Однако, когда внешнее напряжение подается на два конца материала, проводимость может меняться в зависимости от полярности нанесенного Напряжение.

  • Прямое смещение (положительный для P-типа, отрицательный для N-типа)

    Положительное напряжение, приложенное к P-типу, будет тянуть электроны в N-типе. и отталкивать дыры в P-типе так, чтобы оба носителя двигались к PN-переход.По мере того, как обедненная область становится тоньше, проводимость увеличивается из-за дрейфа тока через PN-переход от сторона P к стороне N, образованная основными носителями заряда (оба электроны и дырки), управляемые приложенным напряжением. Проводимость увеличивается с увеличением приложенного напряжения.

  • Обратное смещение (отрицательное для P-типа, положительное для N-типа)

    Отрицательное напряжение, приложенное к P-типу, отталкивает электроны в N-типе. и притягивать дыры в P-типе так, чтобы оба носителя уходили от PN-переход.Поскольку область истощения становится толще, чем раньше, нет тока через PN-переход со стороны P на сторону N. Однако существует очень слабый ток, называемый обратный ток насыщения , за счет миноритарных перевозчиков. Скорость носителя увеличивается с увеличением приложенного напряжения. Однако при дальнейшем увеличении напряжения скорость достигнет максимальный уровень называется скорость насыщения .

Нелинейная зависимость напряжения от тока PN-перехода описывается формулой
или (2)
где
  • — это обратный ток насыщения , крошечный ток, который течет в обратном направлении, когда из-за меньшинства перевозчики.Поскольку этот ток ограничен доступными неосновными носителями, когда все они вносят свой вклад в этот ток, более высокое напряжение не приводит к большему току, т. е. ток насыщается. около A для Si и A для Ge.
  • — тепловое напряжение, где Джоуль / Кельвин — это Постоянная Больцмана, кулон — заряд электрона, а — температура в градусах К. При комнатной температуре ( ), .
  • — коэффициент идеальности, который варьируется от 1 до 2, в зависимости от о процессе изготовления и полупроводниковом материале.Во многих случаях можно считать примерно равным 1.
В частности,

Напряжение на диоде зависит от тока через диод. В диапазоне от 5 мА до 20 мА составляет около 0,7 В:

(3)

Сопротивление электрического устройства определяется как . Для диода, поскольку это не линейная функция, сопротивление можно найти как

(4)
Приближение связано с тем, что , я.е., . Мы предполагаем , , сопротивление диода не постоянная, а функция тока, т. е. диод не является линейным элементом:
(5)

Моделей диодов:

В общем, когда прямое напряжение, приложенное к диоду, превышает 0,6 до 0,7 В для кремниевого (или от 0,1 до 0,2 В для германиевого) материала, диод предполагается проводящим с низким сопротивлением.

Пример: В схеме однополупериодного выпрямителя, показанной ниже, « — кремниевый диод.Найдите текущий через и напряжение поперек.

Диоды обычно используются в качестве выпрямителей, которые преобразуют переменное напряжение / ток. в DC, как показано в следующем примере.

Пример 2: Разработка преобразователя (адаптера), преобразующего мощность переменного тока. подача 115 В и 60 Гц к источнику постоянного напряжения 14 В. При нагрузке , изменение (пульсация) выходного постоянного напряжения должно быть 5% или меньше.

Это приближение, основанное на предположении, что ток нагрузки равен постоянная, так как падение напряжения невелико.В противном случае экспоненциальное убывание должно использоваться напряжение на конденсаторе, а ток равен:
(7)

Дополнительные схемы диодного выпрямления показаны ниже:

power electronics — MOSFET корпусный диодный проводник

power electronics — MOSFET корпусный диодный проводник — Электротехника
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  2. 0
  3. +0
  6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 2k раз

\ $ \ begingroup \ $

Проводит ли основной диод полевого МОП-транзистора ток в обратном направлении, когда полевой МОП-транзистор выключен? Если да, можем ли мы построить мост выпрямителя, используя 4 полевых МОП-транзистора без привода?

Создан 24 июл.

jurijjurij

23166 серебряных знаков1515 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 4 \ $ \ begingroup \ $

Есть

…по крайней мере, согласно патенту США US5302858, содержащему следующую иллюстрацию:

Используется, по меньшей мере, в одном источнике бесперебойного питания для обеспечения выпрямленного зарядного напряжения с по батареи с использованием тех же транзисторов, которые используются при генерировании выхода переменного тока из батареи.

Эта информация взята из «разборочного видео» Дэйва Джонса на EEVblog, которое содержит более подробную информацию о работе одного конкретного ИБП.

Если вы можете делать то же самое, используя другие транзисторы, это другой вопрос.Неизвестно, характеризовали ли разработчики рассматриваемого ИБП конкретную модель полевого МОП-транзистора самостоятельно, или, возможно, они получили эту информацию от производителя полевых МОП-транзисторов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *