Паралельне з’єднання напівпровідникових діодів

Електричний і тепловий пробій напівпровідникового діода

У залежності від причин, які обумовлюють появу додаткових носіїв заряду, розрізняють електричний та тепловий пробій p/n- переходу. Електричний пробій в свою чергу буває лавинним або тунельним.

Лавинний пробій обумовлений ударною іонізацією атомів швидкими носіями зарядів. За наявності високих напруг неосновні носії розганяються настільки, що під час зіткнення з атомами кристалічної решітки вибивають валентні електрони, ті в свою чергу розганяються і також здатні вибити інші і т. д. Лавинний пробій виникає у товстих (широких) p/n- переходах, де є можливість для розгону.

Тунельний пробій це безпосередній відрив валентних електронів від атомів кристалічної решітки під дією електричного поля. Тунельний пробій розвивається у вузьких p/n- переходах, де за наявності відносно невисоких напруг створюється висока напруженість електричного поля.

Обидва типи електричного пробою являються зворотніми, тобто під час зняття напруги вони зникають і не викликають руйнування p/n- переходу.

Тепловий пробій виникає внаслідок термогенерації носіїв у p/n- переході під час підвищення температури p/n- структури. Підвищення струму ще більше розігріває p/n- структуру і, як результат, повне руйнування структури. Причини: неоднорідність p/n- структури, дефекти тощо. Для уникнення теплового пробою слід прикладати зворотні напруги 0,5…0,8 U _{ном. eл. пробою}.

3. Умови вибору напівпровідникового діода:

а) Ia нoм ³ Ia; б) Uв ном ³ Uв,

де Ia нoм – номінальне середнє значення струму (задається в паспортних даних);

Uв ном – номінальне максимальне значення зворотньої напруги (напруга, яку витримає р-n перехід без електричного пробою; задається в паспортних даних);

Ia – середнє значення струму, яке задає відповідна схема його увімкнення (той чи інший електронний пристрій);

Uв - максимальне значення зворотньої напруги, яку задає відповідна схема його увімкнення (той чи інший електронний пристрій).

Паралельне з’єднання діодів використовується тоді, коли один діод не може забезпечити покладене на нього стумове навантаження, тобто для збільшення сумарного прямого струму. Однак тут слід приймати додаткові заходи щодо вирівнювання струмів у паралельних вітках діодів. Це необхідно для уникнення перевантаження окремих діодів, що входять в групу.

Рис. 5. Розподіл струму між паралельними вітками діодів

Причиною нерівномірного розподілу струму між паралельними вітками є незбіжність прямих віток вольтамперних характеристик цих діодів (див. рис. 5). Для вирівнювання струмів прямих віток застосовуються:

а) вибір діодів з одинаковими характеристиками;

б) застосування індуктивностей, які увімкнені послідовно з діодами;

в) застосування додаткових резисторів, які увімкнені послідовно з діодами.

За наявносі у паралельних вітках індуктивностей під час зміни струму (зменшення чи збільшення) виникає е.р.с. самоіндукції, яка протидіє зміні струму. Це приводить до зменшення різниці у струмах.

Додаткові опори також зменшують різницю у струмах в паралельних вітках. Наприклад (див. рівняння 1), збільшення струму 1-го діода (а, значить, зменшення струму 2-го діода) приводить до збільшення ΔU_R1 першої вітки (зменшення ΔU_R2 другої вітки), а значить до зменшення ΔU_а1 (збільшення ΔU_а2). Останнє згідно характеристики 1-го діода (див. рис. 6) приведе до зменшення його струму, тобто до зменшення струму у першій паралельній вітці. Збільшення ΔU_а2 згідно характеристики 2-го діода приведе до збільшення його струму, тобто до збільшення струму у другій паралельній вітці.

Рис. 6. Ефект уведення додаткових опорів у паралельні вітки

ΔU_а= ΔU_а1+ ΔU_R1

} (1)

ΔU_а= ΔU_а2+ ΔU_R2

Зауваження. Уведення додаткових опорів повязано з додатковими втратами потужності.

Необхідна кількість паралельних діодів n

n = I_a / (k×I_{a ном}),

де I_a – сумарний струм; I_{a ном} – номінальний струм вибраного типу діода; k = 0,5…0,8 – коефіцієнт завантаження за струмом.

Значення додаткового опору R

R=(5…10)× R_а; R_а=ΔU_{a ном} / I_{a ном} ,

де R_а – опір діода; ΔU_{a ном} – номінальний спад напруги (задається у каталогах).

Дата добавления: 2014-01-04