42. Устройство и назначение полупроводникового диода. Основные характеристики.
Диодами называют двухэлектродные элементы электрической цепи, обладающие односторонней проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя, один из которых обладает дырочной (p), а другой – электронной (n) электропроводностью. Обозначение диода на электронных схемах представлено на рисунке 1.
Принцип действия
полупроводникового диода основывается
на специфике процессов, протекающих на
границе раздела p- и n-слоев, в так
называемом электронно-дырочном переходе.
редставляет собой
прибор с двумя выводами и одним
электронно-дырочным переходом (рисунок
2). Различают точечные и плоскостные
диоды. Точечные диоды характеризуется
малой площадью p-n-перехода, что обеспечивает
ему минимальное значение межэлектродной
емкости. Плоскостные диоды имеют большую
площадь p-n-перехода (достигает десятков
и сотен мм2).
Назначение и применение полупроводниковых диодов в современной технике весьма разнообразно и зависит от вида конкретного диода. Основные виды диодов:
1) Выпрямительные диоды – п/п диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери и выше КПД выпрямителя.
2) Высокочастотные диоды (СВЧ-диоды) – эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет сотые и десятые доли пикофарад.
3) Варикапы – это диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.
4) Стабилитроны – это диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.
5) Туннельные диоды - при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.
6) Импульсные диоды – это диоды, предназначенные для работы в импульсных схемах. В таких диодах перераспределение носителей зарядов в p-n-переходах при смене полярности напряжения происходит в десятые доли наносекунды. Чем меньше время переходных процессов, тем меньше искажается форма импульсов. Для ускорения переходных процессов уменьшают до возможного предела межэлектродную емкость, а также легируют область p-n-перехода небольшой присадкой золота.Диод помимо p-n-перехода состоит и из других составных частей. Поэтому ВАХ диода отличается от ВАХ электронно-дырочного перехода.
Рассмотрим прямую
ветвь ВАХ диода (рисунок 3). Отличия
обуславливаются тем, что малый уровень
легирования обеспечивает более высокое
сопротивление и база начинает оказывать
виляние (область самого перехода). Сам
п/п составляет малую часть. Наибольшую
часть составляет металл, который
оказывает виляние на изменение ВАХ. В
местах соприкосновения Ме-Ме и Ме-п/п
высокое сопротивление.
При рассмотрении
работы диода в большом диапазоне токов
важную роль играют линейные элементы,
т.к. нелинейность характеристик
наблюдается лишь в области малых токов.
При рассмотрении обратной ветви ВАХ диода (рисунок 4) нужно учитывать, что при увеличении обратного напряжения обратный ток более или менее увеличивается. Обратный ток диода состоит из трех составляющих (рисунок 5):
- тепловой ток;
- ток термогенерации
– т.к. реальный p-n-переход имеет конечную
длину, необходимо учитывать процессы
генерации и рекомбинации носителей
зарядов. Электрическое поле, которое
всегда есть в переходе, быстро уносит
генерируемые носители в соответствующий
слой диода, что вызывает протекание
некоторого тока – тока термогенерации;
- ток утечки.
Обратная ветвь ВАХ диода характеризуется узким диапазоном тока и большим напряжением до некоторого напряжения пробоя.
43.Электрические схемы выпрямления однофазного переменного напряжения и особенности их работы. Учебник стр 258
44.Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и тока.???????
45. Электрические схемы выпрямления трехфазного переменного напряжения и особенности их работы. стр 263 учебник
46.Устройство и назначение полупроводникового тиристора. Основные характеристики. Учебник стр 254. 10.6
47.Тиристорные преобразователи, как источник регулируемого напряжения, понятие об управлении ими.?????
48.Устройство и назначение полупроводникового биполярного транзистора. Основные характеристики.стр 245 10.4
49.Транзисторные усилители и коэффициенты их усиления.?????77
50. Логические элементы, область применения. Стр 308 10.22