6. Разновидности диодов. Диоды Шоттки

В быстродействующих импульсных цепях широко используются данные диоды, в которых переход выполнен на основе контакта металл-полупроводник. В основе работы эффект Шоттки: ток в них образуется за счет основных носителей, следовательно, накопление объемного заряда не происходит, влияние диффузионной емкости сведено практически к нулю. Их быстродействие зависит только барьерной емкостью. Отличия от диодов с p-n переходом: более низкое прямое падение напряжения (0.2-0.4 вместо 0.5-0.7), более низкое обратное падение напряжения, более высокий ток утечки; почти полностью отсутствует заряд обратного восстановления. Таким образом при кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя. Диоды Шоттки характеризуются повышенными обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. При неудовлетворительных условиях теплоотвода у них может возникнуть тепловая обратная связь, приводящая к тепловому пробою.

ВАХ напоминает характеристику диодов на основе p-n переходов. Отличие состоит в том, что прямая ветвь в пределах 8-10 декад приложенного напряжения представляет собой почти идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи малы. Конструктивно они выполняются в виде пластины низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с элекропродимостью того же типа. На поверхность пленки вакуумным распылением нанесен слой металла.

Н а схеме: r пер – сопротивление p-n перехода; С пер – емкость p-n перехода; r'б - омическое сопротивление тела базы и эмиттера; С – межэлектродная емкость выводов.

7. Однополупериодный выпрямитель

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Свойства схемы основаны на вентильных свойствах диода, т.е. способности пропускать ток при прямом смещении и не пропускать при обратном. Диаграмма тока и напряжения для идеального и реального выпрямителей показана на рисунке а и б. Среднее напряжение за период на нагрузке – выпрямленное напряжение. Постоянная составляющая на нагрузке: U сред=1/2п*S(от 0 до п)Umsinxdx=-1/2пUmcosx|(от 0 до п)=Um/п.

Если к выходу выпрямителя подключена емкость параллельно нагрузке, то на выходе выпрямителя получаем практически постоянное напряжение (схема в). Заряд емкости с напряжения U1>Uн; диод открыт (до 1). Разряд емкости по экспоненте U1<Uн (от 1 до 2).

8. Двухполупериодный выпрямитель

а) мостовая схема; б) схема на 2 диодах с нулевым выводом (на основе трансформатора со средней точкой). В положительный полупериод ток проходит через открытые диоды VD2 и VD3 для а) и VD1 для б), в отрицательный полупериод ток проходит через VD1 и VD4 для а) и VD2 для б). Т.о. ток через нагрузку проходит в течении всего периода(это также можно на в показать). U сред=1/п*S(от 0 до п)Umsinxdx=-1/пUmcosx|(от 0 до п)=2Um/п. Для сглаживания выпрямительного напряжения применяют емкости или LC фильтры следующего вида (г).

9 . Односторонний ограничитель

В тех случаях, когда необходимо ограничить диапазон изменения сигнала напряжения или тока применяют схемы ограничителей. Если входное напряжение превысит значение Е+Епр, то значение выходного напряжение не будет меняться и останется равным этому значению. При меньших значениях Uвх диод закрыт и выходное напряжение Uвых=(Uвх*Rн)/(Rн+R). Наличие диода также не сказывается никак на отрицательных напряжениях, единственное условие: отрицательное входное напряжение не должно достигать значения напряжения пробоя.