Образование запирающего слоя при контакте полупроводников p- и n-типов.
Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости (так называемый запирающий слой) обычно достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,35 В для германиевых n-p-переходов и 0,6 В для кремниевых.
11
1.1. Типы корпусов и конструкция
полупроводниковых диодов
Типы корпусов. Диоды выпускаются в различных корпусах. Разновидностей корпусов очень много. Только стандартизованных отечественных корпусов диодов для навесного монтажа насчитывается более ста типов, но кроме них выпускаются еще диоды для поверхностного монтажа, а также специальные силовые диоды.
Диоды навесного монтажа |
Диоды поверхностного монтажа |
12
Конструкция полупроводниковых диодов
Основой плоскостных и точечных диодов является кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержателем.
Вывод от p-области называется анодом, а вывод от n-области – катодом. Большая плоскость p-n- перехода плоскостных диодов позволяет им работать при больших прямых токах, но за счет большой барьерной емкости они будут низкочастотными.
13
1.2. Вольт-амперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов
Идеальная вольт-амперная характеристика
Вольт-амперная характеристика реального диода проходит |
|
ниже, чем у идеального p-n-перехода: сказывается влияние |
|
сопротивления базы. После точки А вольт-амперная |
|
характеристика будет представлять собой прямую линию, так |
|
как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью |
|
компенсируется внешним полем. |
14 |
Реальная вольт-амперная характеристика
Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счет возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда.
Здесь Iпр.max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uпр.max – прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе, В;
Uэл.проб – максимально допустимое обратное напряжение, В;
Iобр.max – обратный ток при максимально допустимом обратном
напряжении, А.
Pmax – максимально допустимая рассеиваемая мощность.
15
Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратном напряжениях:
Прямое и обратное динамическое сопротивление диода:
16
2. Разновидности полупроводниковых диодов
Выпрямительным диодом называется полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный в силовых цепях, т. е. в источниках питания. Выпрямительные диоды всегда плоскостные, они могут быть германиевые или кремниевые
а) выпрямительные |
б) выпрямительные |
в) мощные |
диоды |
мосты |
выпрямительные диоды |
17
Схема параллельного включения диодов
Если выпрямленный ток больше максимально допустимого прямого тока диода, то в этом случае допускается параллельное включение диодов.
Добавочные сопротивления Rд величиной
от единиц до 10 Ом включаются с целью выравнивания токов в каждой из ветвей.
Схема последовательного включения диодов
Выравнивание обратного напряжения на последовательно соединенных диодах достигается шунтированием каждого из диодов резистором Rш.
Если напряжение в цепи превосходит максимально допустимое обратное напряжение диода, то в этом случае допускается последовательное включение диодов.
18
2.2. Стабилитроны и стабисторы
Стабилитроны и стабисторы имеют на своих вольт- амперных характеристиках участки, где напряжение почти постоянно при значительном изменении тока. Их применяют для стабилизации напряжения, а также в качестве опорных элементов в схемах, где необходимы фиксированные значения напряжения при изменении значения силы тока. Поэтому эти приборы иногда называют опорными диодами.
Стабилитрон — это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо изменяется при резком увеличении тока.
Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации уровня постоянного напряжения. Стабилизация – поддержание какого-то уровня неизменным.
По конструкции стабилитроны всегда плоскостные и кремниевые.
19
Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Принцип действия стабилитрона
основан на том, что на его вольт- амперной характеристике имеется участок, на ко тором напряжение практически не зависит от величины протекающего тока.
Таким участком является участок электрического пробоя, а за счет легирующих добавок в полупроводник ток электрического пробоя может изменятся в широком диапазоне, не переходя в тепловой пробой.
Так как участок электрического пробоя – это обратное напряжение, то стабилитрон включается
обратным включением.
20