1. Выпрямительные, или силовые диоды

В ыпрямительные (силовые) диоды - это полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования переменного тока в однополярный. Для этого диод включается последовательно в цепь источника переменного тока и нагрузки (рисунок 2.6).

Рис. 2.6 Схема электрической цепи с выпрямительным диодом

В силу односторонней проводимости диода через нагрузку протекает пульсирующий ток одной полярности (рисунок 2.7).

Так как амплитуды токов и напряжений в силовых цепях достаточно велики, то принято вольтамперную характеристику диода аппроксимировать прямыми линиями и описывать уравнениями вида:

где S=I/U -- крутизна вольтамперной характеристики открытого р-n

перехода.

Е сли между нагрузкой и выпрямителем поставить фильтр, который будет выполнять усреднение пульсирующего тока, то в нагрузке будет протекать постоянный ток:

Основными параметрами выпрями тельных диодов являются:

а) Максимальный выпрямленный ток I_{пр max};

б)Максималъно-допустимое обратное напряжение U_{обр max};

в) Обратный ток, протекающий через диод I_{пр max};

г) Падение напряжения на диоде при прямом включении U_пp.

Выпрямительные диоды делятся на германиевые и кремниевые. В кремниевых диодах обратные токи I_обр а несколько порядков меньше, чем в германиевых, а допустимые обратные напряжения U_обр существенно выше. Однако германиевые диоды обладают меньшим прямым падением напряжения U_пp.

2. Стабилитроны

Стабилитроны представляют собой полупроводниковые диоды, вольтамперная характеристика которых имеет участок со слабой зависимостью напряжения от тока в области электрического пробоя (рисунок 2.8а). Эти диоды используются для ограничения сигналов, стабилизации напряжения и в источниках эталонных напряжений.

С табилитроны в схему включаются в обратном направлении с ограничительным сопротивлением (рисунок 2.86).R₀.

Рис. 2.8 Стабилитрон: а) вольтамперная характеристика, б) схема стабилизации

Для этой схемы стабилизации можно записать следующее соотношение:

Нестабильность напряжения на нагрузке U_н может быть вызвана следующими причинами:

1) Нестабильность источника питания - E_ип;

2) Нестабильность нагрузки - R_н и, следовательно, нестабильность тока нагрузки I_н.

следовательно, можно записать соотношение:

Отсюда следует:

Очевидно, что при R₀ / R_g >>1  U_ст=U_н <<E_ип

При изменении R_н, ток через стабилитрон будет таким, что полный ток I₀ и напряжение U_ст останутся практически постоянными.

Для характеристики качества стабилизации напряжения стабилитронами используют параметр - коэффициент стабилизации:

Для рассмотренной схемы очевидно:

Величину R₀ необходимо выбирать таким образом, чтобы выполнялись условия:

а) Величина R₀ и E_ип должны обеспечивать I_cт;

б) R₀>> R_н

То есть

Основные параметры стабилитронов:

1) Напряжение стабилизации

Напряжение стабилизации U_ст соответствует точке на середине рабочего участка а-б (рисунок 2.8а). Этому напряжению соответствует ток стабилизации I_cт .

2) Максимальный и минимальный токи стабилизации I_max и I_min

Эти токи определяют диапазон токов стабилитрона с гарантированной устойчивостью электрического пробоя р-n перехода. При I_cт < I_min появляется сильная зависимость U_ст от I_cт , а при I_cт > I_max возможен переход в область необратимого теплового пробоя.

3) Динамическое (дифференцированное) сопротивление в рабочей точке

Этот параметр характеризует основное свойство стабилитрона -стабилизацию напряжения при изменении тока через него. Чем меньше R_i, тем лучше стабилитрон.

4 ) Температурный коэффициент напряжения TKU

Показывает величину относительного изменения напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 градус. Иногда TKU выражают в процентах.

При лавинном пробое TKU положителен, а при полевом пробое - отрицателен. Этот параметр необходимо учитывать, если прибор работает в нестационарных условиях с изменяющимися температурами.