90. Полупроводниковые диоды (классификация и основные характеристики).

Диод – это п/п прибор с одним р-n переходом и двумя выводами. По назначению они делятся на: выпрямительные, импульсные, высокочастотные, стабилитроны и т.д.

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный ток. Основу диода составляет кристалл п/п 2-х слойной структуры, в которой создан р-n переход. Кристалл для защиты от внешних воздействий помещён в корпус.

При прямом включении ток через диод превышает обратный ток в 10³ – 10⁴ раз. Наряду с диодами для выпрямления тока применяются диодные столбы и диодные мосты.

Основными параметрами диодов являются: 1. предельно допустимый прямой ток Iпрmax; 2. предельно допустимое обратное напряжение Uобрmax; 3. рабочая температура.

В зависимости от конструкции и площади контакта р и n областей различают точечные и плоскостные п/п диоды. По назначению п/п диоды различаются на: выпрямительные, импульсные, высокочастотные, опорные (стабилитроны и стабистеры), светоизлучающие диоды, туннельные, обращённые, варикапы.

Выпрямительные диоды применяют для выпрямления переменного тока с f = 50 Гц – 100 кГц, в основном они плоскостные. По мощности: маломощные (0,3А), средней мощности (0,3-10А) и большой мощности (свыше 10А). Для выпрямления высоких напряжений и больших токов применяются выпрямительные блоки и столбы.

ВЧ диоды предназначены для выпрямления, детектирования токов частотой до сотен МГц. Имеют точечные и микросплавные р-n переходы. (КД503 – КД522).

Опорные диоды (стабилитроны и стабисторы) предназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменении питающего напряжения в широких пределах.

Т.к. для стабилизации используется обратная ветвь ВАХ, то в рабочем режиме на анод подаётся « - «, а на катод «+». Основные параметры стабилитронов: напряжение стабилизации Uстном, минимальный Iстmin, максимальный Iстmax и номинальный Iстном токи стабилизации, дифференциальное сопротивление диода.

Стабисторы используются для стабилизации малых напряжений (≈1В). Имеют крутой участок в прямой ветви, поэтому в рабочем режиме анод положительный, катод отрицательный.

Светоизлучающие диоды – это п/п приборы, в которых излучается свет р-n перехода при прохождении через него прямого тока.

Варикапы – п/п диоды, предназначенные для использования в качестве электрических ёмкостей, ёмкость которых зависит от обратного напряжения (управляемая ёмкость).

При выборе и определении взаимозаменяемости приборов руководствуются следующими параметрами: Iпр, Uпр, Uобрmax, Рдоп.

вверх

91. Принцип действия выпрямительного полупроводникового диода.

Принцип работы выпрямительных диодов основан на вентильном свойстве p-n-перехода. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной ВАХ полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном включении p-n-перехода сильно отличаются.

Выпрямители могут быть однополупериодные и двуполупериодные. К тому же они разделяются на однофазные и многофазные.

П ринцип действия выпрямителя становится понятным, если рассмотреть временные диаграммы, представленные на рис.

В рассматриваемой схеме вентили работает поочерёдно, каждый в течение одной трети периода, когда потенциал анода вентиля относительно точки 0 больше, чем потенциал анодов двух других вен­тилей, т.е. когда соответствующее разное напряжение положительно и больше двух других фазных напряжений. Например, в интервале вре­мени t1- t2 работает вентиль Д1, т.к. напряжение и*_м положительно и больше напряжений Ubo и Uco. Этом интервале ток те­чёт от точки А через вентиль Д1 и сопротивление нагрузки R_H к точке 0.Вследствие того, что сопротивление идеального вентиля в проводящем направлении равно нулю, потенциалы точек А и О одинако­вы, а потенциалы катодов вентилей Д2 и ДЗ больше потенциалов их анодов, т.е. эти вентили заперты и тока не пропускают. В следующую треть периода в интервале времени будет рабо­тать вентиль Д2, затем вентиль ДЗ, затем вентиль Д1 и т.д. Через сопротивление нагрузки течет выпрямленный ток.