|
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
|
|
Прямая ветвь ВАХ аппроксимируется по точкам К и L, |
||
полученным при |
значениях прямого тока 0,5πIFAV |
||
и 1,5πIFAV.
Рабочие характеристики диода в прямом направлении
Прямой ток диода – ток, протекающий через диод в прямом направлении, оценивается двумя величинами: iF – мгновенным
значением тока и IFAV – среднеарифметическим значением тока. UTO – пороговое напряжение включения диода.
UF – прямое падение напряжения на силовом диоде
определяется как напряжение, возникающее между двумя основными контактными выводами диода, при протекании определенного прямого тока через диод.
IFAVM – максимально допустимый средний ток в прямом
направлении, определяется как наибольшее допустимое среднее значение тока в прямом направлении через диод, включенный в однофазную резистивную цепь за полупериод с частотой от 401 до 60 Гц.
1 Полупроводниковые приборы 1.3 Полупроводниковые диоды
Максимально допустимый ток перегрузки в прямом направлении IFSM – удельный прямой ток, допустимое значение
тока при прохождении через диод отдельного токового импульса синусоидальной формы за полупериод с частотой 50 Гц.
Рабочие характеристики диода в обратном направлении
Обратным направлением для силового диода считается направление, при котором к аноду диода прикладывается отрицательное напряжение.
Обратный ток IR представляет собой ток, который
протекает через контактные выводы, в обратном направлении. Обратное напряжение UR – напряжение между главными
диодными контактами в обратном направлении. Повторяющееся пиковое обратное напряжение диода URRM –
максимально допустимое значение для всех повторяющихся пиков напряжений, возможных в основных рабочих режимах диода, за исключением непериодических (неповторяющихся)2
пиков напряжений.
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Обратное напряжение в выключенном состоянии диода UR –
значение напряжения, которое допускается периодически прикладывать к диоду в прямом направлении в выключенном состоянии.
Неповторяющееся пиковое обратное напряжение диода URSM –
максимальное мгновенное значение обратного напряжения, которое не может быть превышено ни при каких условиях.
URSM – наибольшее мгновенное значение неповторяющегося
переходного обратного напряжения.
URWM – наибольшее мгновенное значение обратного
напряжения без учета повторяющихся и неповторяющихся переходных напряжений.
Статическое сопротивление диода (постоянному току). Динамическое сопротивление диода rT.
3
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Потери мощности в диоде
В диоде различают три вида потерь:
потери от прямого тока,
где IFAV – среднее значение прямого тока; UF(TO) – пороговое напряжение включения диода; rFT – динамическое сопротивление,
определяемое как тангенс угла на клона прямой при линейной аппроксимации вольтамперной характеристики диода; IFRMS –
действующее значение прямого тока.
потери от обратного тока
где IRAV – среднее значение обратного тока (тока утечки); rRT –
динамическое сопротивление, определяемое по обратной ветви вольтамперной характеристики; URRMS – действующее значение
обратного напряжения. |
|
|
коммутационные потери |
переключения) |
4 |
1 Полупроводниковые приборы 1.3 Полупроводниковые диоды
Импульсный диод имеет малую длительность переходных процессов (переключение с прямого напряжения на обратное за микросекунды). Работают в режиме электронного ключа.
Обращенный диод - разновидность тоннельного диода, у которого обратные токи большие при малых обратных напряжениях.
Диоды Шоттки – это диоды, |
|
использующие потенциальный |
|
барьер «металл-полупроводник» |
|
(уменьшается время восстановления |
|
обратного напряжения) |
5 |
|
|
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
|
||||
|
|
Туннельный |
диод |
имеет |
|||
|
|
ВАХ, которая содержит участок |
|||||
|
|
с |
|
отрицательным |
|||
|
|
дифференциальным |
сопротив- |
||||
|
|
лением, |
что |
|
позволяет |
||
|
|
применять |
такой |
диод |
в |
||
|
|
усилителях |
и |
|
генераторах |
||
|
|
электрических |
колебаний, |
а |
|||
|
Варикап |
также |
в |
|
импульсных |
||
|
– устройствах. |
|
|
|
|
|
|
полупроводниковый |
диод, |
|
|
|
|
|
|
предназначенный |
для |
|
|
|
|
|
|
применения в качестве элемента |
|
|
|
|
|
||
с электрически управляемой |
|
|
|
|
|
||
емкостью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При увеличении |
обратного |
|
|
|
|
|
напряжения емкость |
варикапа |
|
|
|
|
6 |
|
уменьшается. |
|
|
|
|
|
|
|
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Полупроводниковый стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя на обратной ветви ВАХ p-n-перехода незначительно зависит от тока. Стабилитроны и стабисторы предназначены для стабилизации уровня напряжения при изменении значения протекающего через них тока. Рабочий участок стабилитронов – обратная часть вольт- амперной характеристики, у стабисторов – прямой участок характеристики.
7
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Конструкция корпусов силовых диодов и их
охладителей
Корпусные исполнения диодов:
а— штыревая
б— таблеточная
1 Полупроводниковые приборы 1.3 Полупроводниковые диоды
Средняя мощность потерь в силовых диодах достигает десятков, сотен и даже тысяч ватт.
Поверхность корпусов приборов не позволяет рассеивать такие мощности при допустимых
диоды
Охладители воздушной системы охлаждения для приборов таблеточной
конструкции 9
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Диодами лавинного пробоя называют силовые приборы, которые работают в проводящем режиме там, где возможны обратные напряжения, на уровне напряжений пробоя диодов.
Лавинные диоды конструируются так, чтобы работать в условиях пробоя при определенном и хорошо известном уровне обратного напряжения без собственного разрушения.
1.4 Тиристоры
Тиристор – полупроводниковый прибор c двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более pn- перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.
10
1 Полупроводниковые приборы |
1.3 Полупроводниковые диоды |
Материал – кремний. Три вида тиристоров:
динисторы – это диодные тиристоры, или неуправляемые переключательные диоды;
тринисторы – это управляемые переключательные диоды; симисторы – это симметричные тиристоры, т. е. тиристоры с
симметричной ВАХ.
А (+) |
|
|
|
К (-) |
|
|||
p1 |
n1 |
p2 n2 |
Диодный тиристор |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
R |
(динистор) |
|
|
П1 |
П2 |
П3 |
|||||
|
|
|
|
|||||
+ U
-
При достижении Uвкл происходит лавинообразное увеличение носителей зарядов в переходе П2 (эл. пробой перехода).
Ток стремительно растет, напряжение снижается (участок 2),
далее ВАХ как у диода (участок 3). |
11 |
|