Литература / (тоже супер) физосновы для экз

Рис. 3.16

ВАХ диода с ее линейной аппроксимацией прямой и обратной ветвей

Рис. 3.17

Эквивалентная схема диода для прямого включения

Рис. 3.18

Эквивалентная схема диода для обратного включения

Рис. 3.19

Простейшая схема

Рис. 3.20

Линейная схема постоянного тока

Поскольку диод смещен в прямом направлении, то используем эквивалентную схему для прямого включения диода и получим линейную схему постоянного тока, представленную на рисунке 3.20.

Выполним анализ этой цепи:

При приближенном анализе схемы с диодом иногда можно пренебречь величинами rдиф. пр и uд и заменить включенный диод идеальным источником напряжения с нулевой величиной напряжения, так называемой «закороткой», а также пренебречь обратным током i0 (близким к нулю) и сопротивлением rдиф. обр (близким к бесконечности) и заменить выключенный диод разрывом. Это соответствует замене реального диода идеальным, обладающим вольт-амперной характеристикой, представленной на рисунке 3.21. Эквивалентные же схемы идеального диода представлены на рисунке 3.22а — для прямого включения; на рисунке 3.22б — для обратного включения.

а б

Диоды (подкласс Д):

•1 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А;

•2 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока более 0,3 А, но не свыше 10 А;

•4 — импульсные диоды с временем восстановления обратного сопротивления более 500 нс;

•5 — импульсные диоды с временем восстановления более 150 нс, но не свыше 500 нс;

•6 — импульсные диоды с временем восстановления 30–150 нс;

•7 — импульсные диоды с временем восстановления 5–30 нс;

•8 — импульсные диоды с временем восстановления 1–5 нс;

•9 — импульсные диоды с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1 нс.

Выпрямительные столбцы и блоки (подкласс Ц):

•1 — столбцы с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А;

•2 — столбцы с постоянным или средним значением прямого тока 0,3–10 А;

•3 — блоки с постоянным или средним значением тока не более 0,3 А;

•4 — блоки с постоянным или средним значением тока 0,3–10 А.

Варикапы (подкласс В):

•1 — подстроечные варикапы;

•2 — умножительные варикапы.

Туннельные диоды (подкласс И):

•1 — усилительные туннельные диоды;

•2 — генераторные туннельные диоды;

•3 — переключательные туннельные диоды;

•4 — обращенные диоды.

Сверхвысокочастотные диоды (подклассА):

•1 — смесительные диоды;

•2 — детекторные диоды;

•3 — усилительные диоды;

•4 — параметрические диоды;

•5 — переключательные и ограничительные диоды;

•6 — умножительные и настроечные диоды;

•7 — генераторные диоды;

•8 — импульсные диоды.

Стабилитроны (подкласс С):

•1 — стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации менее 10 В;

•2 — стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации 10–100 В;

•3 — стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации более 100 В;

•4 — стабилитроны мощностью 0,3–5 Вт с номинальным напряжением стабилизации менее 10 В;

•5 — стабилитроны мощностью 0,3–5 Вт с номинальным напряжением стабилизации 10–100 В;

•6 — стабилитроны мощностью 0,3–5 Вт с номинальным напряжением стабилизации 100 В;

•7 — стабилитроны мощностью 5–10 Вт с номинальным напряжением стабилизации менее 10 В;

•8 — стабилитроны мощностью 5–10 Вт с номинальным напряжением стабилизации 10–100 В;

•9 — стабилитроны мощностью 5–10 Вт с номинальным напряжением стабилизации более 100 В.

Генераторы шума (подкласс Г):

•1 — низкочастотные генераторы шума;

•2 — высокочастотные генераторы шума.

Для обозначения порядкового номера разработки используется двухзначное число от 01 до 99. Если порядковый номер разработки превышает число 99, то в дальнейшем применяется трехзначное число от 101 до 999.

Вкачестве квалификационной литеры используются буквы русского алфавита (за исключением букв З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Я, Ь, Ъ, Э).

Вкачестве дополнительных элементов обозначения применяются следующие символы:

•цифры 1–9 — для обозначения модификаций прибора, приводящих к изменению его конструкции или электрических параметров;

•буква С — для обозначения сборок — наборов в общем корпусе однотипных приборов, не соединенных электрически или соединенных одноименными выводами;

•цифры, написанные через дефис — для обозначения следующих модификаций конструктивного исполнения бескорпусных приборов:

1 — с гибкими выводами без кристаллодержателя;

2 — с гибкими выводами на кристаллодержателе (подложке);

3 — с жесткими выводами без кристаллодержателя (подложки);

4 — с жесткими выводами на кристаллодержателе (подложке);

5 — с контактными площадками без кристаллодержателя (подложки) и без выводов;

6 — с контактными площадками на кристаллодержателе без выводов, буква Р после последнего элемента обозначения — для приборов с парным подбором, буква Г — с подбором в четверки, буква К — с подбором в шестерки.

Примеры обозначения приборов:

•2Д204В — кремниевый выпрямительный диод с постоянным и средним значением тока 0,3–10 А, номер разработки 04, группа В;

•КС620А — кремниевый стабилитрон мощностью 0,5–5 Вт, с номинальным напряжением стабилизации более 100 В, номер разработки 20, группа А;

•ЗИ309Ж — арсенидогаллиевый переключательный туннельный диод, номер разработки 09, группа Ж. До введения в 1982 г. ОСТ 11336.919-81 применялась

иная система условных обозначений. Она включала в себя два или три элемента (ГОСТ 5461-59).

Первый элемент — буква Д, характеризующая весь класс полупроводниковых диодов.

Второй элемент — число (номер), определяющее область применения:

•1–100 — для точечных германиевых диодов;

•101–200 — для точечных кремниевых диодов;

•201–300 — для плоскостных кремниевых диодов;

•301–400 — для плоскостных германиевых диодов;

•401–500 — для смесительных СВЧ детекторов;

•501–600 — для умножительных диодов;

•601–700 — для видеодетекторов;

•701–749 — для параметрических германиевых диодов;

•750–800 — для параметрических кремниевых диодов.

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

Задача 3.1. Обратный ток полупроводникового диода при температуре 300 К равен 1 мкА. Определить сопротивление диода постоянному току и его дифференциальное сопротивление при прямом напряжении 150 мВ.

Р е ш е н и е.

1. Найдем ток диода при прямом напряжении U = 150 мВ по формуле

где ϕT = 300/11600 ≈ 25,86 мВ;

I = 1 10–6(e150/25,86 – 1) ≈ 326,5 10–6 = 326,5 мкА.

2. Сопротивление диода постоянному току

R0 = U/I = 0,15/(326/5 10–6) ≈ 460 Ом.

3. Дифференциальное сопротивление найдем, решая (3.1.1) относительно U и дифференцируя его:

rдиф = dU/dI ≈ ϕT/(I + I0).

Полагая, что при U = 150 мВ I I0, можно записать

rдиф ≈ ϕT/I = 25,86 10–3/(326,5 10–6) = 79,32 Ом.

Задача 3.2. Полупроводниковый диод имеет прямой ток 0,8 А при Uпр = 0,3 В и T = 35°C. Определить:

1)I0;

2)rдиф, при U = 0,2 В;

3)rдиф, при U = 0.

Ре ш е н и е.

1. Температурный потенциал электрона при T = 35°C

ϕT = (273 + 35)/11 600 ≈ 26,5 мВ.

Находим обратный ток диода, воспользовавшись выражением (3.1.1):

I0 = I /(eU/ϕT − 1) = 0,8 /(e300/26,5 − 1) =

=8,895 10−6 А ≈ 8,9 мкА.

2.Чтобы определить rдиф, при U = 0,2 В, надо найти, какой ток будет при этом течь через переход:

I = 8,9 10 –6(e200/26,5 – 1) ≈ 17,886 мА.

Теперь находим

rдиф ≈ ϕT/I ≈ 0,0265/(17,886 10 –3) ≈ 1,47 Ом.

3. Для определения rдиф, при U = 0 в исходном выражении, полагаем I = 0:

rдиф ≈ ϕT/I0 ≈ 0,0265/(8,9 10–6) ≈ 3 КОм.

Задача 3.3. Пользуясь вольт-амперной характеристикой (ВАХ) диода (рис. 3.23), определить

Рис. 3.23

Вольт-амперная характеристика диода

дифференциальное сопротивление rдиф и сопротивление постоянному току R0 при напряжениях +0,3 В и –10 В.

Р е ш е н и е.

1. При напряжении U = +0,3 В через диод течет ток 60 мА (точка А), следовательно, его сопротивление постоянному току равно:

R0 = U/I = 0,3/(60 10–3) = 5 Ом.

2. В этой же точке ВАХ дифференциальное сопротивление диода определяется наклоном характеристики и может быть получено с помощью треугольника приращений АВС:

rдиф = U/ I = 0,0125/(20 10–3) = 0,625 Ом.

3. В точке D при напряжении U = 10 В получим

R0 = 10/(20 10–6) = 0,5 106 Ом.

Средний наклон характеристики в области обратных смещений определяется по треугольнику DEG (рис. 3.23) как

rобр = U/ I = 5/(5 10–6) = 106 Ом.

Задача 3.4. По идеальной (1) и реальной (2) ВАХ диода (рис. 3.24) требуется найти дифференциальное сопротивление открытого перехода и объемное сопротивление базы диода.

Р е ш е н и е.

1. Полагаем, что при токе через диод I = 40 мА данный p-n-переход можно считать открытым. Тогда падение напряжения на базе диода при этом токе составляет UE – UA = 0,25 В, что соответствует объемному сопротивлению базы

rБ = 0,25/(40 10–3) = 6,25 Ом.

2. Дифференциальное сопротивление открытого перехода следует искать по идеализированной

Рис. 3.24

Идеальная (1) и реальная (2) ветвь ВАХ диода