Вольт-амперная характеристика диода

Схема триггера на биполярных транзисторах

Состоит из двух ключей на транзисторах, между которыми организо-

ваны положительные обратные связи. Схема имеет два устойчивых состоя-

ния: на выходе есть напряжение (одно состояние), на выходе нет напряжения (другое состояние). Переход из одного состояния в другое осуществля-

ется под действием управляющих импульсов. После изменения состояния

на противоположное управляющие сигналы могут отсутствовать. Сохране-

ние состояния при этом обеспечивается за счёт положительных обратных

связей. Схема представлена на рис.158. При нарисовании триггерной схе-

мы сначала рисуются два ключа и добавляются обратные связи. Обратная связь - это связь с выхода на вход.

Работа схемы. Пусть VT₂ закрыт. Под действием напряжения на его коллекторе через R_б3 протекает ток, удерживающий VT₁ в открытом состоянии. В то же время открытый VT₁ закорачивает базовую цепь транзистора VT₂ с резистором R_б4. Закрытое состояние VT₂ соответствует значению выхода Q=1. Открытое состояние VT₁ - =0. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора (Q=1) равно:

U_Q=Uп×R_б3/(R_К2+R_б3).

Свойства диода определяются его вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Вольт-амперная характеристика диода показана на рис. 7. Приближенно она может быть описана уравнением:

I=I_O(e ^U/mjт – 1),

где I_O – ток насыщения обратносмещенного перехода (обратный тепловой ток); U – напряжение на p-n переходе; j_т = kT/q – тепловой потенциал, равный контактной разности потенциалов j_к на границе p-n перехода при отсутсвии внешнего напряжения; k =1,38×10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура; q =1,6×10^-19кулон – заряд электрона; m - поправочный коэффициент, учитывающий отклонение от теории. При комнатной температуре Т=300К, j_т = 0,026В.

На ВАХ различают две ветви: прямая ветвь, которая находится в первом квадрате и обратная ветвь в третьем квадрате. Уравнение (1) хорошо описывает характеристику реального диода в прямом направлении и для небольших токов, В соответствии с (1) сопротивление диода является нелинейным. В случае линейного сопротивления ВАХ была бы прямая линия.

На прямой ветви реальной ВАХ имеется резкий загиб, который характеризуется напряжением включения. Для германиевых диодов напряжение включения равно примерно 0,3В, для кремниевых – примерно 0,6В.

Значение обратного тока на обратной ветви примерно постоянно в широком диапазоне напряжения. При превышении определенного значения обратного напряжения, называемого напряжением пробоя U_проб, начинается лавинообразный процесс нарастания обратного тока, соответствующий электрическому пробою p-n перехода. Если в этот момент ток не ограничить, то электрический пробой перейдет в тепловой. Тепловой пробой обусловлен ростом числа носителей в p-n переходе. При этом мощность, выделяющаяся в диоде U_обрI_обр, не успевает отводиться от перехода, его температура растет, растет обратный ток и, следовательно, продолжает расти мощность. Тепловой пробой необратим, т.к. разрушает p-n переход.

У любого диода оговаривается несколько основных параметров:

- номинальный прямой ток;

- максимальное обратное напряжение;

- прямое падение напряжения;

- постоянный обратный ток;

- максимальный прямой ток (для него оговаривается режим работы, например, время проводимости).

Преобладают кремниевые диоды, так как имеют более высокую предельную рабочую температуру (150^оС против 75^оС для германиевых), допускают большую плотность прямого тока (60...80А/см² по сравнению с 20... 30А/см²), обладают меньшими обратными токами (примерно на порядок) и большими допустимыми обратными напряжениями (1500...2800В по сра

Дата добавления: 2014-01-06