- •Некоммерческое акционерное общество алматинский университет энергетики и связи
- •2 Задания к расчетно-графическим работам
- •2.1 Задание к ргр №1
- •2.2 Задание к ргр №2
- •3 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ
- •3.1 Контактная разность потенциалов p-n перехода
- •3.2 Характеристические сопротивления диода
- •3.4 Параллельное соединение выпрямительных диодов
- •3.5 Параметрический стабилизатор напряжения
- •3.6 Влияние температуры на напряжение стабилизации стабилитрона
- •3. 7 Графоаналитический расчет динамического режима транзистора
- •3.8 Определение напряжения на коллекторе
- •3.9 Определение напряжения коллекторного питания
- •Список литературы
- •Содержание
3 Методические указания к выполнению расчетно-графических работ
3.1 Контактная разность потенциалов p-n перехода
Для выполнения этого задания необходимо проработать материал раздела 2.1 [4]. Известно, что в области p-n перехода происходит искривление энергетических диаграмм и на границе слоёв возникает потенциальный барьер, называемый контактной разностью потенциалов к = Е/q.
Изменение напряженности электрического поля Е можно определить, например, для электронов по смещению дна зоны проводимости на энергетической диаграмме, q – заряд электрона.
Потенциальный барьер
к = Е/q = (Еcp – Ecn)/q = (кТ/q) ln[(NaNд)/ni2], (3.1)
– кТ/q=T – температурный потенциал;
заряд электрона q=Кл.;
постоянная Больцмана k = Дж/К;
Na – концентрация акцепторной примеси;
Nд – концентрация донорной примеси;
ni – собственная концентрация носителей в полупроводнике.
Например, найти контактную разность потенциалов для р-n перехода при заданной температуре Т = 300 K и собственной концентрации носителей в полупроводнике − ni = атом/см 3. Концентрация акцепторной примеси Na = атом/см3 и концентрация донорной примеси Nд =атом/см 3.
Подставляем заданные значения в (3.1)
и, получаем
3.2 Характеристические сопротивления диода
Для выполнения этого задания необходимо проработать материал раздела 2.5.1 [4].
Например, определить сопротивление полупроводникового диода постоянному току R0 и его дифференциальное сопротивление rдиф при прямом напряжении Uпр= 0,2В.
Обратный ток диода при Т=300 К равен I0 = 2 мкА.
Сопротивление по постоянному току
R0 = U/I = T ln(I/I0+1)/I = (T / I) ln(I/I0+1).
Найдем ток диода при прямом напряжении U=0,2 B по формуле
.
Тогда сопротивление диода постоянному току
Ом.
Определим дифференциальное сопротивление rдиф
См; Ом.
Так как I>>I0 , то можно использовать , следовательно,
Ом.
3.3 Последовательное соединение выпрямительных диодов
Для выполнения этого задания необходимо проработать материал раздела 4.2 [4].
Иногда используется параллельное или последовательное соединение диодов:
а) если Uобр.>Uобр.доп., то используется последовательное соединение диодов (см. рисунок 3.1,а). Для выравнивания обратных сопротивлений диодов необходимо их шунтировать резисторами Rш, чтобы равномерно разделить обратные напряжения на вентилях. Обычно выбирается Rш=(0,10,2)Rобр .
Например, рассчитать простейшую схему выпрямителя без сглаживающего фильтра для выпрямления синусоидального напряжения с действующим напряжением U =700 В, используя диоды с максимально допустимым обратным напряжением Uобр.мах= 300 В при максимальной рабочей температуре.
Определим амплитудное значение синусоидального напряжения Um=U = 700 =1000В. Это напряжение будет обратным. Так как максимально допустимое обратное напряжение Uобр.мах= 300 В, то для выпрямления необходимо применить цепочку последовательно соединенных диодов. Но из-за возможных больших разбросов обратных сопротивлений диодов их необходимо шунтировать резисторами для равномерного распределения обратных напряжений. Необходимое число диодов n определим по формуле
,
где - коэффициент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8). Примем=0,7. Тогда
.
Возьмем n=5.
Значения сопротивлений шунтирующих резисторов определим по формуле
,
где коэффициент 1,1 учитывает 10%-ный разброс сопротивлений применяемых резисторов. Допустим обратный ток при максимально допустимой температуре =300 мкА. Подставив значения величин, получим
.
Возьмем =300 кОм.
Нарисуйте схему выпрямителя.