24. Переходная характеристика импульсного диода на 1-м участке.

При попеременном переключении диода различают следующие участки переходной характеристики:

I - установление прямого напряжения при заданном прямом токе;

Рассмотрим эти участки, для чего уточним эквивалентную схему. Она имеет вид.

Рассмотрим 1-й участок.

Пусть подано напряжение Е1. Тогда в начальный момент времени ток через диод описывается соотношением:

I_Н1 = (Е1-U_пр )/(R + r_б),

где U_пр - падение напряжения на диоде при прямом включении.

После заряда конденсатора ток уменьшается до значения

I1 = (Е1-U_пр )/(R + r_б + r_пер)  Е1/R ,

поскольку обычно Е1>>U_пр , а R>>r_б , r_пер. Таким образом, ток на первом участке можно считать постоянным.

Прямое напряжение на диоде состоит из двух составляющих: напряжения на р-п переходе U_pn и напряжения на базовом слое U_rб .

Закон изменения первой составляющей U_pn обусловлен зарядом диффузионной емкости и происходит по экспоненциальному закону.

Вторая составляющая обусловлена модуляцией сопротивления базы диода при высоком уровне инжекции. Напряжение монотонно уменьшается от начального значения до установившегося значения.

В зависимости от тока функция может быть разной. При небольшом токе, когда выброс U_rб невелик, выброс напряжения отсутствует. При достаточно большом токе кривая прямого напряжения имеет выброс.

Если диод переключился с прямого направления на обратное, то напряжение на диоде не может произойти мгновенно. Напряжение на диффузионной емкости постепенно уменьшается, поэтому в течение некоторого времени на переходе сохраняется небольшое прямое напряжение. Отсюда следует, что обратный ток в течение этого времени можно считать заданной величиной, поскольку приложенное напряжение Е2 обычно много больше прямого напряжения на диоде:

I2 = (Е2-U_пр )/(R + r_б + r_пер)  Е2/R.

В момент переключения диода получается “ омический ” скачок напряжения

U_д = (I1 + I2)* r_б.

Затем происходит заряд барьерной емкости по экспоненциальному закону.

Участок рассасывания избыточных носителей в базе заканчивается в момент достижения на диоде нулевого уровня напряжения.

Время восстановления обратного сопротивления _в определяют как временной интервал между моментом подачи отрицательного напряжения и моментом достижения обратным током диода значения n * I_o , где n устанавливается разработчиком, а I_o - значения обратного тока диода.

Рассмотрим случай, когда диод не переключается, а отключается. В момент отключения “ омический ” скачок напряжения равен

U_д = I1 * r_б,

после чего напряжение на базовом резисторе остается равным нулю.

Доказано, что напряжение после скачка напряжения уменьшается практически по линейному закону.

25. Переходная характеристика импульсного диода на 2-м участке.

26. Переходная характеристика импульсного диода на 3-м участке.

27. Выпрямительные диоды.

Предназначены для преобразования переменного напряжения низкой частоты в пульсирующее.

В выпрямительных диодах электронно-дырочный переход имеет большую площадь, обеспечивающую получение выпрямленных токов требуемой величины. Для изготовления выпрямительных диодов в основном используют кремний, имеющий более высокую допустимую температуру и более низкую цену по сравнению с германием. Однако в мощных низковольтных выпрямителях в ряде случаев выгоднее германиевые диоды, так как они имеют меньшее прямое падение напряжения.

Применяются в выпрямителях источников питания, в бортовой аппаратуре, в импульсных источниках питания.

Основные параметры:

• максимальный постоянный или средний прямой ток I_max ;

• максимальный допустимый импульсный прямой ток за регламентированный временной интервал I_{и. max} ;

• постоянное прямое напряжение при заданном прямом токе U_пр ;

• максимально допустимое обратное напряжение U_{обр max} ;

• постоянный обратный ток I_обр при заданном U_обр ;

• наибольшая допустимая мощность рассеивания P _max ;

• емкость диода C_д ;

• частота без снижения режима f_max – наибольшая частота, при которой значение выпрямленного тока не снижается ниже допустимого значения.

28. Высокочастотные диоды.

Высокочастотные диоды — универсальные приборы, предназначенные для выпрямления, детектирования и других нелинейных преобразований электрических сигналов в диапазоне частот до 600 МГц.

Изготавливаются по специальной технологии с целью получения малой емкости перехода, что, в первую очередь, достигается снижением площади перехода. Однако вследствие этого они характеризуются малой допустимой мощностью рассеивания.

Типичная ВАХ высокочастотного диода имеет особенности. Из-за малой площади р–n- перехода обратный ток диода мал, участок насыщения невелик и не так резко выражен. При увеличении обратного напряжения обратный ток возрастает почти равномерно. Влияние температуры на значение обратного тока сказывается слабее, удвоение обратного тока происходит при увеличении температуры на 15— 20°С.

ВАХ высокочастотного диода (а) и ее зависимость от изменения температуры (б).

Основные параметры:

• прямой ток I_np - ток через диод при подаче на него постоянного напряжения;

• прямое падение напряжения U_np — падение напряжения на диоде при протекании через него прямого постоянного тока;

• обратный ток I_обр -ток, протекающий через диод в обратном направлении при указанном обратном напряжении;

• максимальное обратное напряжение U_обр - наибольшее напряжение, при котором гарантируется отсутствие пробоя;

• максимальный прямой ток I_np.max — наибольшее значение тока, при котором не происходит опасного перегрева диода;

• проходная емкость С_д — статическая емкость между выводами диода;

• наивысшая рабочая частота f_max - наибольшая частота, при которой величина выпрямленного тока не снижается ниже допустимого значения.