4 Электрическая схема замещения

Эквивалентная схема реального диода (рисунок 4) помимо сопротивления выпрямляющего электрического перехода должна содержать последовательное сопротивление базы диода а также параллельно включенные сопротивление утечки , барьерную и диффузионную емкости p–n-перехода, обусловленные пространственным перераспределением зарядов электронов и дырок при приложении внешнего напряжения к p–n-переходу, которые в сильной степени определяют быстродействие приборов.

Рисунок 4 – Эквивалентная схема реального диода

Выпрямительные диоды могут применяться в выпрямительных устройствах блоков питания, зарядных устройств. Они используются в преобразователях, а также в схемах защиты от перегрузок и коротких замыканий.

На рисунке 5 приведена упрощенная схема сварочного аппарата на постоянном токе, в которой выпрямительные диоды используется в качестве преобразователя переменного тока в постоянный.

Рисунок 5 – Упрощенная схема сварочного аппарата

5 Диапазон основных параметров реальных приборов

В таблице 1 приведены примеры отечественных и зарубежных типов диодов, основные параметры которых близки к исходным расчетным данным (не более при ; не более при , ). В таблице приведены только кремниевые диоды, так как они входят в заданный температурный диапазон, по этой же причине дальнейшие расчеты будут проводиться для кремниевого диода.

Таблица 1 – Параметры реальных диодов

Тип
10A10	1	10	25	1000
1N4007	1,1	1	10	1000
КД202К	0,9	5	800	280
КД226Д	1,4	1,7	50	800
КД213Г	1,2	10	200	100
КД203В	1	10	1,5	560

Наиболее близкими к заданным параметрам являются зарубежный диод 10А10 и отечественный КД203В. Подобные диоды могут использоваться для работы в выпрямительных устройствах аппаратуры общего назначения.

6 Расчет параметров выпрямительного диода

6.1 Расчёт концентраций примесей в материале

Проведём расчёт пробивного напряжения U_проб из соотношения (1).

где – коэффициент запаса по напряжению,

– максимальное обратное напряжение, прикладываемое к p-n-переходу.

Коэффициент запаса К выберем равным 1,25. Тогда пробивное напряжение:

Рассчитаем удельное сопротивление базовой области, используя эмпирическую формулу (2):

где – коэффицент равный 96 для - переходов и 48 для - переходов.

Выразив из (2) удельное сопротивление, получим формулу (3):

Рассчитаем концентрации основных носителей заряда слаболегированной области базы p⁺-n-перехода (базы n-типа), то есть концентрацию донорной примеси N_D, используя соотношение (4).

(4)

где – заряд электрона,

– подвижность электронов в подложке при T = 300К^[3].

Расчёт:

Рассчитаем концентрацию акцепторной примеси N_A, принимая, что концентрация легирующей примеси в низкоомной области, прилегающей к p–n-переходу (в эмиттере), в тысячу раз больше, чем соответствующая концентрация примеси в высокоомной области базы по соотношению (5):

(5)

Расчет: