ВАХ полупроводникового диода. Электронные процессы в p-n переходе

Канал управления освещением

Блок индикации БПН-115

Блок индикации БПН-115 вынесен за пределы корпуса БПН для удобства наблюдения при обслуживании вагона. Блок индикации представляет собой силуминовый корпус, на котором смонтированы пять светодиодов. Зелёный светодиод светится при нормальной работе БПН, красный светодиод светится при аварийной ситуации. Подробнее, та или иная ситуация определяется комбинацией жёлтых светодиодов. Расшифровка значений светодиодов блока индикации приведена в таблице 2.

Светодиод горит (●)	состояние
красный	зелёный	жёлтый верхний	жёлтый средний	жёлтый нижний
○	●	●	○	○	Работа
○	●	●	●	○	Режим токоограничения
●	○	●	○	●	Перегрев
●	○	○	●	●	Напряжение контактной сети не в норме
●	○	●	●	●	Сбой драйвера
○	○	○	○	○	на БПН не поступает напряжение бортовой сети 75/80 В

БПН-115 имеет отдельный выход для питания цепей освещения вагона (ХТ5). Этот выход через нормально разомкнутые контакты реле К1 соединяется с цепью «80 В». Реле К1 включается по команде микроконтроллера при наличии напряжения контактной сети в пределах от 600 до 995 В и при наличии управляющего сигнала на контакте 2 разъёма Х6. После снятия управляющего сигнала или после снятия со входа БПН-115 напряжения контактной сети реле К1 остаётся включённым в течение 20 с, обеспечивая питание цепей освещения вагона от аккумуляторной батареи.

Диодами называют двухэлектродные элементы, обладающие односторонней проводимостью тока, обусловленной применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя: один с электронной, другой с дырочной электропроводностью (см. рис. 1а).

Электронные процессы при отсутствии напряжения: обычно концентрация акцепторной примеси намного больше концентрации донорной примеси.

Диффузионный ток – движение дырок навстречу электронам, дрейфовый ток создан не основными носителями заряда, эти токи направлены встречно и равны друг другу.

При наличии внешнего напряжения, в прямом направлении: сужение p-n перехода, и увеличение диффузионного тока через него – инжекция носителей через p-n переход. Iпр=Iдрейф-Iдиффуз, Iдрейф=Const. С повышением прямого напряжения, потенциальный барьер ещё больше повышается, а Iдиффуз уменьшается. Включение в обратном направлении: уменьшается диффузионный ток, дрейфовый не уменьшается, но он больше диффузионного. Iобр=Iдрейф-Iдиф. (Величина тока зависит от площади перехода). Обратный ток – тепловой ток.

Полная ВАХ диода (в I квадранте масштаб на 3 порядка больше, чем в III).

S – площадь перехода, Iдрейф – дрейфовая плотность тока.

0-1: Сказывается объемное сопротивление слоев p-n структуры, которое растет с ростом тока, когда существенно увеличивается падение напряжения на диоде DU_пр. В кремниевых диодах DU_пр = 0,8...1,2В (из-за большого удельного сопротивления), в германиевых DU_пр = 0,3...0,6В.

1-2: Оказывает влияние ТОК УТЕЧКИ через поверхность p-n перехода и ГЕНЕРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА, которая является причиной возможного пробоя p-n перехода. Ток утечки линейно зависит от величины приложенного к диоду обратного напряжения U_обр,: ток утечки создается различными загрязнениями на внешней поверхности полупроводниковой структуры, которые увеличивают проводимость кристалла и обратный ток через диод I_обр.

2-3: ( Генерация зарядов начинается, когда U_обр >U_доп). Изменение характеристики до пробоя.

3-4: Резкое возрастание обратного тока, оно характеризует пробой p-n перехода. Пробой бывает электронный и тепловой. Электронный пробой бывает лавинный и туннельный. Лавинный возникает при энергии достаточной до отрыва электрона, образуется пара, которая ускоряется и т.д.. Он возникает в широких p-n переходах. Туннельный пробой, под действием электрического поля, происходит непосредственный отрыв электронов, без столкновения, увеличивается обратный ток, возникает в узких p-n переходах.

5-4: Тепловой пробой. Разрушение локального участков и превышение критической концентрации электронов.

Дата добавления: 2015-05-06