5. Краткие сведения о характеристиках полупроводниковых диодов

Рисунок 2.2 – Схематическое изображение диода

Рисунок 2.3 - Статическая характеристика диода

Эта характеристика (для теоретической модели диода, т.е. p - n – перехода) приближенно описывается уравнением 3.1.

где I_Д , U_Д – соответственно ток через диод и напряжение на диоде (точнее, напряжение на p–n переходе); I_д0 – тепловой ток перехода, зависящий от температуры и свойств материалов, образующих переход;

- температурный потенциал (T₀ – абсолютная температура в кельвинах, q₀ - заряд электрона, - постоянная Больцмана). Для разных типов диодов U_{пр нас} (напряжение насыщения) будет разным. Для кремниевых диодов (Si) U_прнас ≈ 0.7 В , для германиевых (Ge) - U_прнас ≈0.3 В , для диодов Шотки U_прнас≈0,5 В.

6. Односторонние ограничители без смещения

Параллельные диодные ограничители.

а) б)

Рисунок 2.4 – Схема параллельного диодного ограничителя снизу (а) и временные диаграммы входного и выходного сигналов этой схемы (б)

Как видно из рис. 2.4б, при положительной полуволне входного напряжения диод закрыт, и потому в этот полупериод входное колебание равно выходному. Когда же наступает отрицательная полуволна входного напряжения, диод открыт, максимум выходного напряжения данной цепочки в этот полупериод будет равным диода VD1.

Односторонние ограничители со смещением

Параллельные диодные ограничители.

а) б)

Рисунок 2.6 – Схема диодного ограничителя сверху (а), а также временные диаграммы, иллюстрирующие работу ограничителя (б)

Как видим из рис. 2.6б, при подаче положительного напряжения смещения диод закрыт до тех пор, пока не выполнится условие: (так как он открывается только при положительной разности потенциалов, приложенных к его электродам). В цепи протекает ток, на R1 падает напряжение и .

Если отрицательно, то диод все время открыт и закрывается только тогда, когда отрицательное входное напряжение превысит . Тогда диод запирается, повторяет по форме напряжение на входе. В то время, когда диод открыт .

7. Двусторонние ограничители без смещения

Двусторонний диодный ограничитель можно получить путем соединения односторонних ограничителей. Для этого могут использоваться схемы, как с последовательным, так и с параллельным ограничениями.

а) б)

Рисунок 2.8 – Схема двустороннего параллельного ограничителя (а), и временные диаграммы сигнала на ее входе и выходе (б)

Диаграммы работы двустороннего ограничителя без смещения (рис. 2.8б) показывают, что при положительном полупериоде входного колебания, диод VD2 открыт и потому на выходе остается лишь напряжение насыщения диода. При отрицательном полупериоде – открыт VD1 и потому имеем на выходе его напряжение насыщения. Таким образом, входной сигнал ограничен сверху диодом VD2, а снизу - VD1

Двусторонние ограничители со смещением

а) б)

Рисунок 2.9 – Схема двустороннего последовательного ограничителя со

смещением (а) и временные диаграммы входного и выходного сигналов схемы (б)

Рассмотрим поведение схемы при подаче различного значения входного напряжения:

1. При отсутствии внешнего сигнала диод VD2 ( > ). Верхний уровень ограничения определяется величиной , а нижний – величиной , которая равна потенциалу катода, при котором отпирается диод VD1:

2. При диод закрыт, открыт и

3. При оба диода открыты и

4. При диод заперт и

а) б)

Рисунок 2.10 – Схема двустороннего параллельного ограничителя со смещением (а) и временные диаграммы сигнала на входе и выходе схемы (б)