Методична розробка. Для позааудиторної самостійної роботи

для позааудиторної самостійної роботи

До теми: Напівпровідникові діоди.

1. Навчальна мета: вивчити будову, схеми включення, призначення і параметри різновидів напівпровідникових приладів.

2. Студент повинен знати: - Будову, схему включення, параметри стабілітронів;

- Будову, схему включення, характеристики і параметри варікапів;

- Будову, схему включення, параметри тунельних діодів.

3. Студент повинен вміти: - Досліджувати параметри:

Стабілітронів;

Варікапів;

Тунельних діодів.

4Базові знання, необхідні для засвоєння теми:

Дисципліни	Знати	Вміти
ЕКМ   Електричні вимірювання.   ТОЕ	Структуру н/п матеріалів. Методи вимірювання струму, напруги.	Будувати зонні діаграми.   Вимірювати струм, напругу.   Складати електричні кола для вимірювання параметрів н/п приладів.

5. Орієнтовна карта роботи з літературою:

№	Навчальні завдання	Вказівки до завдання
1.   2.     3.	А.К. Криштафович В.В. Трифонюк Основы промышленной електроники. М. Высшая школа, 1985. Б.С. Гершунский Справочник по основам электронной техники 1975. И.П. Жеребцов Основы электроники	ст. 19-31   ст. 232-263     ст. 52-99

6Питання для самоконтролю

1. Охарактеризуйте основні групи напівпровідникових діодів.

2. Опишіть будову стабілітрона, варікапа, тунельного діода.

3. Поясніть вольт-амперну характеристику стабілітрона.

7Література для самостійної роботи:

1. А.К. Криштафович В.В. Трифонюк Основы промышленной електроники. М. Высшая школа, 1985.

2. Б.С. Гершунский Справочник по основам электронной техники 1975.

3. Б.С. Гершунский Основы електроники и микроелектроники.

8Методичні вказівки

Весь матеріал теми викладеній (3,с.21...2).

На с. 23 розгляньте конструкцію потужного випрямного діода, його р-n-перехід забезпечує велику щільність струму (до 10 А/км²), але має велику електричну ємність, тому може застосовуватися тільки в схемах промислової частоти (силових випрямлячах).

Напівпровідниковий кремнієвій стабілітрон (діод) має один р-n перехід, працює при зворотній напрузі на р- n- переході (на зворотній вітці вольт амперної характеристики) в області електричного пробою (4. с.25,мал.1.1б). Стабілітрон в широких межах зміни вихідного струму забезпечує майже постійну вихідну напругу, тобто його стабілізацію.

Стабілізацію низьковольтної напруги в межах 0,3...1 В можна одержати при використанні прямої вітки вольт-амперної характеристики кремнієвих діодів, названих стабілітронами.

Тема: Напівпровідникові діоди

План

1.Класифікація напівпровідникових діодів

2.Випрямні діоди.

3. Стабілітрони.

4. Тунельні діоди.

5. Фотодіоди

6. Світлодіоди.

7. Маркування діодів.

1.Класифікація напівпровідникових діодів

Напівпровідникові діоди - це НП прилади, виготовлені на основі дво­шарових НП структур і які використовують властивості р-п переходу.

2.Випрямні діоди.

Широко розповсюджені випрямні діоди, дія яких базується на викорис­танні вентильних властивостей р-п переходу.

Структура та умовне позначення діода, а також ΒΑΧ потужного ви­прямного діода наведені на мал.1.

Малюнок 1- Структура та умовне позначення (а) і ΒΑΧ (б) випрямного діода

Ці діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти. Основними параметрами випрямних діодів є:

- граничний прямий струм діода I_пр - максимально допустиме се­реднє значення струму через діод у прямому напрямку за визначених
умов охолодження, у сучасних діодів I_пр = (0,1 -5- 2200) А;

- максимально допустимий прямий струм діода (імпульсний) І_пртах, становить (10 ÷ 50)/ I_пр;

- прямий спад напруги U, тобто напруга на діоді при граничному прямому струмі I_пр, для діодів з кремнію становить (0,6 ÷ 0,8) В;

- максимально допустима зворотня напруга u_звmax, що дорівнює
максимально допустимому амплітудному значенню зворотньої напру­ги, яке не призводить до виходу з ладу приладу за визначених умов
охолодження, U_звmax = (50 ÷ 3000) В.

Виготовляються випрямні діоди переважно із кремнію (у перспек­тиві - із арсеніду галію, як більш термостійкого).

Найпростіша схема ви­прямлення напруги змінно­го струму із застосуванням випрямного діода наведена на мал. 2

Малюнок 2 - Найпростіша схема випрямлення напруги

3. Стабілітрони.

НП діод, на якому напру­га в зоні електричного про­бою майже не залежить від струму, називається стабі­літроном. Як постає з ΒΑΧ, наведеної на мал. 3, в зоні пробою напруга на стабілітроні майже не за­лежить від струму через нього І_ст.

Малюнок 3 - Умовне позначення та ΒΑΧ стабілітрона

Стабілітрони викорис­товують для стабілізації напруги. Щоб запобігти тепловому пробою, їх кон­струкція забезпечує ефек­тивне відведення тепла.

Основними парамет­рами стабілітрона є:

- напруга стабілізації U, що становить від 1 до 1000 В;

- динамічний опір на ділянці стабілізації (характеризує зміну величи­ни

напруги на приладі зі змінами струму крізь нього) що складає від

одиниць до десятків Ом

;

-мінімальний струм стабілізації І_стmin - мінімальний струм, при якому прилад гарантовано знаходиться в режимі стабілізації – складає одиниці міліампер;

- максимальний струм стабілізації І_ст - максимально допустимий струм через прилад, досягає (0,02 ·*· 1,5) А Найпростіша схема стабілізації наведена на мал. 4.

Малюнок 4 - Схема елементарного стабілізатора напруги

4. Тунельні діоди.

Тунельний діод - це НП прилад, у якого специфічний тунельний ефект призводить до появи на ΒΑΧ при прямій напрузі ділянки негативної провідності - штрихо­ва лінія на мал. 2.7 (там же наве­дено умовне позначення приладу). Як робоча використовується пря­ма гілка ΒΑΧ.

Основними параметрами ту­нельного діода є:

- струм піку І_п, що складає (0,1-100) мА;

- відношення струму піку І_п до струму западини І_з·

Тунельні діоди - швидкодіючі НП прилади, що застосовуються в генераторах високочастотних коли­вань та швидкодіючих імпульсних перемикачах.

Малюнок 5 - Умовне позначення та ΒΑΧ тунельного діода

Для роботи в високочастотних та імпульсних пристроях призначені та­кож відповідно високочастотні та імпульсні діоди, що мають малу ємність - мінімальну тривалість перехідних процесів при вмиканні та вимиканні.

5. Фотодіоди

Фотодіоди - фотоелектричні прилади з внутрішнім фотоефектом, який полягає у тому, що під дією світлової енергії відбувається іонізація атомів основної речовини та домішки. Як наслідок - струм при зворотньому вмиканні зростає.

6. Світлодіоди.

Світлодіоди - перетворюють енергію електричного поля в нетеплове оптичне випромінювання. При протіканні струму через діод з ар­сеніду галію рекомбінація носіїв заряду супроводжується не тільки ви­діленням тепла, як, наприклад, у кремнієвого діода, а ще й квантів світла.

У варикапа при змінах величини зворотної напруги змінюється ємність, завдяки чому він може застосовуватися, наприклад, для авто­матичного налаштування контурів радіоприймача або телевізора на по­трібну станцію чи канал.Умовні позначення фото-, світлодіода та варикапа наведені на

мал. 6.

Малюнок 6 - Умовні позначення фотодіода (а), світлодіода (б), варикапа (в)

7. Маркування діодів.

Маркування діодів містить таку інформацію:

- 1-й символ —літера або цифра, що вказує на матеріал напівпровідника

(Г(1)— германій; К(2) — кремній; А(3) — арсенід галію);

-2-й символ — літера, що визначає клас діода (Д— випростувальні, уні-

версальні, імпульсні діоди; В — варікапи; С — стабілітрони; Ц— ви­простувальні стовпи, блоки; А — високочастотні діоди; С — стабі­літрони; Й— тунельні діоди; Ф — фотодіоди; Л— світлодіоди);

- 3-й символ — цифра, яка вказує на призначення: 1,2 — випростувальні;

З - магнетодіоди; 4 —універсальні тощо;

- 4,5-й символи — двозначне число, що вказує на порядковий номер

роз­робки (в стабілітронах — напругу стабілізації);

-6-й символ — літера, яка вказує на особливість параметрів.

Наприклад: КД108Б — кремнієвий діод випростувальний, номер розробки 08, група параметрів Б; 2С156А — кремнієвий стабілітрон, напруга стабілізації 5,6 В, група параметрів А.

№5

Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ

Спеціальність Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств іцивільних споруд

Дата добавления: 2014-01-05