2.4 Проверка соответствия расчетных и заданных значений основных параметров диода и корректировка расчетов

Сначала проведем проверку по импульсному прямому падению напряжения U_FM. Для нахождения U_FM при выбранном d_B = 16 мм рассчитываем активную площадь структуры по (1.4.5):

S_акт = = ∙ =2,65

Затем определим максимальное значение плотности тока в прямом направлении по (1.5.1):

j_FM = = = 178,0387108A/

Далее по (1.4.7) находим U_FM и сразу же учтем падение напряжения на омических контактах равное 0.05 В.

= ln + exp() + 6∙(-50) + 0.05 = ln + 1.5∙∙exp( + 6∙(200-50)∙∙+ 0.05 = 1,21B

Полученное значение U_FM = 1,21 В, что меньше заданного.

Теперь рассчитаем значение повторяющегося импульсного обратного тока I_RRM по (1.5.2), где учтем только I_S (1.5.3) и I_g (1.5.7), но сначала рассчитаем входящие в них температурно-зависимые параметры при T_jm = 190°C.

(T) = 3.87∙exp() = 3.87∙exp() = 1.016∙

(T) = (300K)∙( = 3,51∙ = 6,724073829мкс

T_n = T/300 = (190+273)/300 = 1.54

(T) = 54.3∙ + = 54.3∙ + = 187,65см²/(Вс).

= μ_p = ∙187,65= 7.49 см²/с.

= = = 0,007098374

Так как структура нашего выпрямительного элемента p⁺- n то электронной составляющей в (1.5.3) можно пренебречь тогда:

= = = 0,01654А/см².

Для определения тока термогенерации I_g по (1.5.7) найдем сначала ширину области объемного заряда при повторяющемся импульсном обратном напряжении l(U_RRM) по (1.5.8):

L = 1.07λ + = 1.07∙8∙+ = 135,17мкм.

Так как расширение области объемного заряда в базу ограничивается сильнолегированной n⁺ то после определения l следует вычислить распространение области объемного заряда в базовые области по (1.5.10)-(1.5.11):

l_n = λln = 8∙ln = 112,5546282мкм.

= l- = 135,17-112,5546282= 22,61681935мкм.

И если так как l_n=112,5546282 мкм при напряжении U_RRM меньше d_n=150 мкм (см. рисунок 1.4.1), то ширину области объемного заряда следует найти по (1.5.12).

I() = ()+ = 22,61681935+100 = 122,6168194 мкм.

Зная l(U_RRM) рассчитаем j_g:

= ∙l() = ∙122,62∙ = 0,014823498 А/см².

После определения плотностей тока насыщения и генерационного тока рассчитаем повторяющийся импульсный обратный ток диода по (1/5.14), для чего рассчитаем площадь большего омического контакта по (1/5.15):

S = = = 2,5434см².

Тогда:

I_RRM = ()∙S = (0,016542149+0,014823498)∙ 2,5434= 0,069775388А

Найденное значение I_RRM меньше заданного, следовательно, расчет верен.

Заключение

В данном курсовом проекте был рассчитан выпрямительный диффузионный диод со следующими параметрами:

повторяющееся импульсное обратное напряжение: U_RRM = 1300 B,

максимально допустимый прямой ток: I_FAV = 150 A,

обратный допустимый ток I_RRM ≤ 69 мА,

прямое падение напряжения U_FM ≤ 1,5 В,

концентрация легирующей примеси в исходном кристалле N_d = 1.054  10¹⁴,

удельное сопротивление исходного кристалла  = 10 Омсм,

толщина структуры W = 200 мкм,

глубина залегания p - n-перехода x_j = 50 мкм,

параметры диффузии Dt = 210^-6 см^-2,

диаметр выпрямительного элемента d_В = 18 мм,

угол обратной фаски  = 40°,

максимальная температура корпуса T_C = 165,77°C.

Конструкция корпуса диода - штыревая с паяными контактами