Динамический режим

Переключение диода из проводящего состояния в закрытое происходит не мгновенно, так как при этом р-n-переход должен освободиться от накопленного заряда. Эффект накопления заряда можно пояснить на схеме простого выпрямителя, изображенной на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Схема экспериментального определения времени накопления.

В качестве входного напряжения используется представленное на рис. 3.6 напряжение прямоугольной формы. Когда входное напряжение U_e положительно, диод открывается и выходное напряжение равно прямому напряжению на диоде. Когда U_e отрицательно, диод закрывается и U_e = U_a.

Рис. 3.6. Влияние времени накопления на выходное напряжение.

Из рис. 3.6 видно, что это происходит по истечении времени накопления t_S, которое тем больше, чем больше прямой ток р-n-перехода. Обычно значение времени накопления для маломощных диодов составляет 10-100 нс. Для мощных диодов эта величина находится в диапазоне микросекунд.

Из рис. 3.6 видно, что период колебаний входного напряжения должен быть больше времени накопления; в противном случае теряются выпрямительные свойства диода.

Для уменьшения времени переключения можно использовать диоды Шоттки. Эти диоды имеют переход металл-полупроводник, который тоже обладает выпрямительным эффектом. Накопление заряда в переходе этого типа весьма мало. Поэтому время переключения может быть уменьшено до значений порядка 100 пс. Другой особенностью этих диодов является малое (по сравнению с обычными кремниевыми диодами) прямое напряжение, составляющее около 0,3 В.

Условное обозначение диода Шоттки показано на рис. 3.7.

Рис 3.7 Диод Шоттки

3.2. Стабилитроны

В диодах обычного типа обратный ток существенно возрастает при превышении максимального обратного напряжения. Обратная ветвь характеристики стабилитрона имеет крутой излом, обусловленный резким ростом тока. Этот излом соответствует напряжению стабилизации Uz. На рис. 3.8 показано условное обозначение стабилитрона, а на рис. 3.9 приведена его характеристика.

Рис. 3.8. Условное обозначение стабилитрона

Рис 3.9 Характеристика стабилитрона.

Стабилитроны обеспечивают диапазон напряжений стабилизации 3 -200 В; их прямое напряжение составляет ~ 0,6 В. Как видно из рис. 3.9, обратное сопротивление диода при малых обратных напряжениях  U_AK  ^< Uz велико. При достижении напряжения стабилизации обратный ток резко возрастает. Эффект стабилизации основан на том, что большое изменение тока I вызывает малое изменение напряжения U. Стабилизация тем лучше, чем круче идет кривая и соответственно чем меньше дифференциальное внутреннее сопротивление r_Z = U/I. Стабилитроны с Uz  8 В имеют наименьшее дифференциальное внутреннее сопротивление; с уменьшением Uz это сопротивление возрастает. Таким образом, стабилизирующий эффект при малых Uz проявляется в меньшей степени.

Для напряжений Uz ниже 5,7 В преобладает пробой Зенера с отрицательным температурным коэффициентом напряжения, выше-лавинный пробой с положительным температурным коэффициентом. Температурный коэффициент напряжения стабилизации составляет примерно ±0,1% на каждый градус.