Полупроводниковый диод, его характеристики и параметры

Полупроводниковым диодом называется ПП прибор с одним p-n переходом и двумя выводами. Рабочим элементом диода является p-n переход, а следовательно все параметры, свойственные p-n переходу и его ВАХ, являются параметрами и ВАХ ПП диода.

В ПП диодах используются несимметричный p-n переход плоскостной или точечный в прямом или обратном включениях. В соответствии с конструкцией p-n перехода наиболее широкое применение получили точечные и плоскостные ПП диоды.

Этот диод предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. В этом диоде используется свойство односторонней проводимости p-n перехода, то есть прямое включение.

Выпрямительные диоды выполняются на основе Ge и Si. Кремниевые диоды более температурностабильные, а германиевые способны работать с большими токами.

ВАХ выпрямительного диода идентична характеристике p-n перехода.

Основными параметрами полупроводникового диода являются:

S – крутизна;

Ri – внутренне сопротивление переменному току или дифференциальное сопротивление;

Ro – сопротивление постоянному току.

Ro подразделяется на Rпр – сопротивление диода, включаемого в обратном направлении, и Rобр – сопротивление диода, включенного в обратном направлении. Ri и Ro определяются графически по ВАХ диода в точке покоя (ТП).

Зная Iд, отмечаем его на ВАХ и проектируем до пересечения с характеристикой. Отмечаем ТП, проектируем ее на ось напряжений и получаем значение напряжения на диоде Uд. Теперь можно определить Ro. Чтобы определить Ri, надо взять приращение тока I и определить графически приращение U.

Выпрямительные свойства оцениваются с помощью коэффициента выпрямления, равного отношению прямого тока к обратному, измеренных при одинаковых прямом и обратном напряжениях, равных 1В.

ΔIпр Δr диф.обр.

Квыпр = ------- = -----------------, при Uпр = Uобр = 1В.

ΔIобр Δr диф.пр.

Основными параметрами предельных режимов работы выпрямительных диодов являются максимально допустимая рассеиваемая мощность Pmax, допустимое обратное напряжение Uобр max и максимальный прямой ток Iпр max.

Плоскостные и точечные диоды отличаются своими параметрами и применением. Плоскостные диоды, имеющие сравнительно большие геометрические размеры, допускают большие рабочие токи и большие рассеиваемые мощности. Точечные диоды, имеющие малые размеры, обладают малой емкостью p-n перехода, что позволяет применять их на очень высоких частотах.

Отличаются своими характеристиками кремниевые и германиевые выпрямительные диоды.

Для выпрямления больших напряжений применяется последовательное соединение выпрямительных диодов, образующих выпрямительные столбы. Выпускают так же выпрямительные блоки – группы диодов, соединенных по различным выпрямительным схемам.

 

Uпр, В

Uпр,max

Рис. 2 ВАХ выпрямительного диода

    Рис. 3 Схема включения выпрямительного диода

Принцип работы простейшей выпрямительной схемы следующий: при поступлении на вход схемы переменного напряжения Uвх через диод течет ток, а следовательно он течет и через Rн. На выходе мы имеем положительную полуволну тока. Течет ток и через C, заряжая эту емкость. Когда поступает отрицательная полуволна, тока через диод нет. Нет ничего и на выходе, а С разряжается через Rн, таким образом в нагрузке протекает постоянный ток с небольшими пульсациями.

Выводы

1. Полупроводниковый диод - это ПП прибор с одним p-n переходом и двумя выводами, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный и использующий свойство односторонней проводимости.

2. Выпрямительные диоды выполняются на основе Ge и Si. Кремниевые диоды более температурностабильные, а германиевые способны работать с большими токами.

3. Основными параметрами полупроводникового диода являются крутизна, внутренне сопротивление переменному току или дифференциальное сопротивление и сопротивление постоянному току.

4. Выпрямительные свойства оцениваются с помощью коэффициента выпрямления

5. Основными параметрами предельных режимов работы выпрямительных диодов являются максимально допустимая рассеиваемая мощность, допустимое обратное напряжение и максимальный прямой ток.

Контрольные вопросы

1. Какие типы p-n переходов используются в выпрямительных диодах?

2. Каким параметром оцениваются выпрямительные свойства диода?

3. Каковы отличительные особенности и область применения плоскостных и точечных диодов?

4. Какие схемы используют для построения выпрямителей больших напряжений?

5. Поясните принцип действия простейшей выпрямительной схемы.

Дата добавления: 2014-01-06