Лекція 5

Тема: Різновиди напівпровідникових діодів

1. Випрямляючі діоди, їх призначення, конструкція та базові стандартизовані параметри.

2. Кремнієві стабілітрони, їх призначення, вольт-амперна характеристика, принцип дії.

1. Випрямляючі діоди застосовують у схемах випрямлення змінного струму, тобто у схемах перетворення змінного струму у постійний.

1 – зовнішні виводи

2 – скляний ізолятор

3 – корпус

4 – кристал

5 – припой

6 – кристалотримач

Рисунок 5.1 – Конструкція випрямляючого діоду.

До базових стандартизованих параметрів випрямляючих діодів відносяться:

– середній прямий струм Іпр.сер. – середнє за період значення прямого струму;

– максимально допустимий середній прямий струм Іпр.сер.max;

– середній випрямлений струм І вп.сер. – середнє за період значення випрямленого струму, протікаючого крізь діод (з урахуванням оберненого струму);

– максимально допустимий середній випрямлений струм Івп.ср.max;

– постійна пряма напруга Uпр – значення постійної напруги на діоді при заданому постійному прямому струму;

– середня пряма напруга Uпр.сер. – середнє за період значення прямої напруги при заданому середньому значенні прямого струму;

– постійна зворотня напруга Uзв – значення постійної напруги, прикладеної до діоду в зворотньому напрямку;

– максимально допустима постійна зворотня напруга Uзв.max;

– максимально допустима імпульсна зворотня напруга Uзв.і.max;

– постійний зворотній струм Ізв – значення постійного струму, протікаючого крізь діод в зворотньому напрямку при завданій зворотній напрузі;

– середній зворотній струм І зв.сер. – середнє за період значення зворотнього струму.

2. У схемах промислової електроніки застосовують різні за призначенням напівпровідникові діоди. Окрім випрямляючих широко застосовують так звані кремнієві стабілітрони – це напівпровідникові діоди, які виконуються на базі кремнію за спеціальною технологією і призначаються для стабілізації величини постійної напруги.

Умовне позначення кремнієвого стабілітрона наведене на рисунку 5.2

VD

Рисунок 5.2 – Умовне позначення кремнієвого стабілітрона

Кремнієві стабілітрони працюють при зворотньому включенні p-n переходу (рисунок 5.3). Це означає, що на анод стабілітрона подається негативна напруга, на катод – позитивна.

R

— —

VD

U_вх U_вх

+ +

Рисунок 5.3 – Схема включення кремнієвого стабілітрона.

Таке включення означає, що робоча ділянка стабілітрона знаходиться на зворотній вітці його вольт-амперної характеристики. Особлива технологій виготовлення стабілітрона призводить до того, що зворотна вітка його вольт-амперної характеристики має особливий вигляд (рисунок 5.4).

U_зв 0

1

2

І_зв

1-2 – робоча ділянка

Рисунок 5.4 – Зворотна напруга вольт-амперної характеристики стабілітрона.

Якщо зворотній струм змінюється в межах ділянки 1-2, то напруга на стабілітроні і відповідно вихідна напруга залишаються стабільними. Це пояснюється наступним: при певному значенні зворотньої напруги у p-n переході наступає лавинний пробій. При цьому опір p-n переходу зменшується, а зворотній струм збільшується. У певних межах ці зміни є прямо пропорційними, тому падіння напруги на стабілітроні залишається постійним, відповідно постійною залишається й вихідна напруга.

Лавинний пробій p-n переходу – це пробій обернений, тобто при відключенні вхідної напруги властивості p-n переходу поновлюються.