Максимальная рассеиваемая мощность.

 

При использовании диодов следует соблюдать осторожность и не допускать слишком больших напряжений или токов, которые могли бы испортить диод. Основным недостатком любого элемента электрической схемы является его разогрев. В резисторных элементах рассеиваемая мощность переходит в тепло, которое увеличивает температуру элемента. Максимальная температура, которую может выдержать прибор, характеризует его способность отдавать выделившееся тепло в окружающую среду и определяет максимально допустимую мощность рассеяния для прибора. Максимальная температура прибора зависит от нескольких факторов: от изменения свойств полупроводника с температурой, плавления припоев, применяемых при изготовлении диодов, механического разрушения структуры вследствие неравных коэффициентов теплового расширения. Для кремниевых диодов максимальная температура составляет около 200 С, а для германиевых редко превышает 100 С. Способность отдавать тепло зависит от конструкции прибора и от способа его крепления.

Улучшение теплоотдачи достигается при монтаже приборов на ребристый теплоотвод и при применении принудительного воздушного охлаждения. Так или иначе, приборы и их арматура способны рассеивать определенную мощность без превышения максимально допустимой температуры.

Максимально допустимая мощность рассеяния Ррmax, ограничивает величину произведения тока на напряжение в приборе

 

 

Если построить график этого соотношения на плоскости напряжение-ток, то получим гиперболу в первом и третьем квадрантах, определяющую границы допустимой мощности рассеивания в приборе (рис. 1.4.4).

Рис.1.4.4. Границы рабочих областей на вольтамперной характеристике диода

 

Если рабочая точка диода пересекает эту границу и выходит из области безопасной работы, то прибор перегревается и его функционирование нарушается.

 

Классификация диодов.

 

По назначению диоды делятся на:

1. Выпрямительные.

2. Детекторные, преобразовательные, переключающие.

3. Стабилитроны.

4. Варикапы.

По основным физическим процессам диоды делят на: лавинопролетные и туннельные.

Для выпрямительных (или силовых) диодов основными являются их статические параметры, характеризующие вентильные свойства: сопротивление в прямом и обратном направлениях, а также допусти мое обратное напряжение.

Диоды второй группы высокочастотные. Характерной особенностью их конструкции является малая площадь р-n – перехода. Поэтому здесь широко применяют различные типы точечных диодов или плоскостные диоды с р-n – переходами очень малой площади.

Основными для таких диодов, кроме статических, являются параметры, характеризующие их инерционность: емкость диода, индуктивность выводов, время восстановления обратного сопротивления.

Стабилитроны работают в области пробоя, т.е. при обратных напряжениях, без разрушения. В области пробоя ток через диод почти не зависит от напряжения. Простая линейная модель диода в области пробоя содержит только батарею, напряжение которой равно напряжению пробоя диода. Поэтому если в каком-то месте схемы требуется поддерживать постоянное напряжение, то можно использовать диод, работающий в области пробоя. Диоды, предназначенные для этого вида работы, называют еще ОПОРНЫМИ диодами или диодами Зенера.

Промышленные опорные диоды имеют напряжение пробоя от 2.4 до 200 В. Условное обозначение стабилитронов представлено на рис. 1.4.5.

рис. 1.4.5. Условное обозначение стабилитронов.

 

Основными параметрами стабилитрона являются: номинальное значение напряжения стабилизации Uст, минимально и максимально допустимые значения тока стабилизации и стабильность номинального напряжения Uст (рис. 1.4.6)

рис. 1.4.6 Вольтамперная характеристика стабилитрона.

 

Варикапы – это приборы с электрически управляемой емкостью. Ос новными параметрами варикапов являются максимальная, минимальная и номинальная емкости Смах, Смin, Сном.

Туннельные диоды отличаются тем, что в них используется по лупроводниковый кристалл с высокой концентрацией примесей (в тысячи раз больше, чем у обычных диодов). Возникновение тока в р-n – переходе определяется двумя процессами: туннельным эффектом и диффузией. Туннельный эффект заключается в том, что благодаря волновым свойствам, присущим электрону, существует некоторая вероятность перехода электрона через потенциальный барьер р-n – перехода без потерь энергии. Максимум туннельного эффекта наблюдается при прямом напряжении порядка 100 мВ. ВАХ имеет вид, представленный на рис. 1.4.7.

рис. 1.4.7 Вольтамперная характеристика туннельного диода.

 

Особенности:

1.     не наблюдается вентильного эффекта (туннельный диод обладает высокой проводимостью и при обратном напряжении);

2.     в области небольших положительных напряжений имеется участок, который характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Основные параметры: напряжение и ток пика Uп и iп, напряжение и ток впадины Uв и iв и напряжение раствора Uр.