Лекция- пэ № 6 От 19 .11.2014 г Основные полупроводниковые приборы на основе р-n перехода и их значение в электронике

1. Выпрямительные диоды , основные схемы выпрямления: их свойства и применение в электронике.

2. Стабилитроны, варикапы, туннельные диоды и тиристоры.

3. Фотоэлектронные приборы: фоторезисторы, фото и светодиоды

4. Приборы без Р-N перехода : термо, тензо и магниторезисторы, варисторы , датчики Холла.

1

Ранее отмечалась сильная зависимость полупроводниковых МЭТ от различных физических факторов (эл.поля, освещенности, температуры, давления и т.д.), что обусловливает наличие огромной номенклатуры полупроводниковых приборов (диодов, тиристоров, фотодиодов, варисторов, и т. д). использующих указанные физические факторы.

В настоящей лекции дадим краткий обзор этих приборов.

Выпрямительные диоды и основные схемы выпрямления

Вся известная аппаратура питается от напряжения постоянного тока, а основной источник энергии – это промышленная сеть переменного (синусо-идального) тока.

Поэтому роль выпрямительных диодов велика в их широком применении в выпрямителях переменного напряжения в постоянный разнообразной силовой и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). В основном применяются сплавные диффузионные кремниевые и германиевые диоды.

При этом германиевые диоды рассчитаны в основном на работу с малыми (менее 300 мА) и средними ( 0,3-10 А) выпрямленными токами I₀ и с обратными напряжениями U_обр до 50-400В, а кремниевые – средними и большими (более 10 А) и U_обр до 1000В.

Величины I₀ и U_обр – основные параметры этих диодов, так как I₀ – это нагрузочный ток выпрямителя, а U_обр – это напряжение на диоде в отрицательный полупериод выпрямляемого sin-напряжения.

Основные (базовые) схемы выпрямления Однополупериодный выпрямитель

Простейший выпрямитель (напр. в простейших китайских «адаптерах») - это т.н. однополупериодная схема выпрямления (рисунок 1).

Для этого выпрямителя получены следующие соотношения, которые будут положены в основу последующих схем.

U_вых = U₀ ≈ 0,45 U_вх ; U_обр = U_{обр. макс.} ≈ 3,14 U₀ ; I_{д макс} = 3,14 I₀;

К_п =U_mвх / U₀ = 1,57, где

U_вх – действующее значение входного напряжения и U_mвх – его амплитуда;

U_{0 ,} I_{0 -} средние значения выпрямленных напряжения и тока;

U_обр - обратное максимальное напряжение на диоде в отрицательный полу-период входного напряжения;

К_п – коэффициент пульсаций;

I_{д макс} – максимальная амплитуда тока на диоде при выпрямлении.

Двухполупериодный выпрямитель

U₀ ≈ 0,9 U₂ ; U_обр ≈ 3,14 U₀ ; I_{д макс} = 3,14 I₀; К_п =U_mвх / U₀ = 0,67.

Здесь на нагрузке R_н протекает выпрямленный ток I₀, пульсирующий дважды за период, т.е. выпрямляются «оба полупериода» U₂ ^⁄ и U₂ ^{⁄ ⁄}, поэтому выпрямленное напряжение в 2 раза больше, а коэффициент пульсаций – в 2 раза меньше, чем в 1-полупериодной схеме. Недостаток схемы: к запертому диоду приложено U_обр, равное удвоенной амплитуде напряжения одного плеча вторичной обмотки трансформатора, поэтому необходимо выбирать диоды с большим обратным напряжением. Более рационально используются диоды в ниже показанном мостовом выпрямителе.