Тепловой пробой
Тепловой пробой возникает в результате перегрева p-n-перехода в момент протекания через него тока большого значения и при недостаточном теплоотводе, не обеспечивающем устойчивость теплового режима перехода.
При увеличении приложенного к p-n-переходу обратного напряжения (Uобр) рассеиваемая мощность на переходе растет. Это приводит к увеличению температуры перехода и соседних с ним областей полупроводника, усиливаются колебания атомов кристалла, и ослабевает связь валентных электронов с ними. Возникает вероятность перехода электронов в зону проводимости и образования дополнительных пар электрон – дырка. При плохих условиях теплоотдачи от p-n-перехода происходит лавинообразное нарастание температуры, что приводит к разрушению перехода.
4.5 Основные виды диодов. Условные обозначения диодов Слайд № 13
Диод Шоттки
Этот полупроводниковый диод имеет незначительное падение напряжения и высокую скорость работы. Вместо р-n перехода в качестве потенциального барьера используется переход «металл-полупроводник». Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Преимущество диода Шоттки: высокое быстродействие и малое прямое падение напряжения и, как следствие, меньший нагрев. К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя есть диоды, рассчитанные и на 1,2 киловольта.
Слайд № 14
Стабилитрон
Стабилитрон – это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока.
Особенность ВАХ – резкое увеличение обратного тока при сравнительно малых изменениях обратного напряжения в области, близкой к напряжению пробоя.
На слайде показана простейшая схема подключения стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения. При увеличении входного напряжения Uвх возрастает ток в цепи R-VD. Напряжение на нагрузке Uст (напряжение стабилизации) практически не изменяется, а все избыточное напряжение падает на резисторе R.
Стабилитроны предотвращают увеличение напряжения свыше допустимого значения на участке схемы, могут защищать и ограничивать схему от повышенных значений тока. Стабилитроны могут работать только на постоянном токе, поэтому при включении их в цепь соблюдение полярности является обязательным. Стабилитроны одного типа можно соединять по последовательной схеме для увеличения напряжения, либо создания делителя напряжения. Они используются при создании стабилизаторов напряжения.
Слайд № 15
Туннельный диод
Туннельный диод – полупроводниковый диод, в котором благодаря использованию высокой концентрации примесей возникает очень узкий барьер и наблюдается туннельный механизм переноса зарядов через р-n-переход. Туннельные диоды обладают низким сопротивлением и очень слабо противодействуют движению тока в цепи.
Уникальная особенность туннельных диодов – их соотношение напряжение-ток, когда они имеют прямое смещение. Когда туннельный диод имеет прямое смещение (от точки а до точки в на графике) при увеличении напряжения, ток также растет до определенной величины. Как только это значение оказывается достигнутым, дальнейшее повышение напряжения при прямом смещении заставляет ток снижаться до минимального значения (от точки в до точки с). В области, которая находится на графике между максимальным и минимальным потоками тока, туннельный диод имеет отрицательное сопротивление. В этой области отрицательного сопротивления ток, идущий через туннельный диод, фактически снижается при повышении напряжения. Происходит прямо противоположное обычному соотношению напряжение ток. Но когда напряжение за точкой с повышается, то данный прибор демонстрирует обычное соотношение напряжения и тока. В обычных условиях туннельные диоды работают в области своего отрицательного сопротивления и используются в качестве высокоскоростных выключателей или усилителей.