2. Вентильні властивості: діод під прямою і зворотною напругами. Вах діода.

При приложении внешнего напряжения к диоду в прямом направлении («+» на анод, а « - » на катод) уменьшается потенциальный барьер, увеличивается диффузия – диод открыт, сопротивление его невелико. Следовательно, подсоединение источника тока в прямом направлении создает большой ток. При этом может выделиться такое количество тепла, которого достаточно для разрушения диода. Для ограничения тока последовательно с диодом необходимо подключить резистор (рис.5). Когда диод начинает проводить ток, на нем появляется падение напряжения, которое называется прямым (U_пр).

р

n

+

-

Рисунок 5 – Прямое смещение диода

При приложении напряжения в обратном направлении увеличивается потенциальный барьер, прекращается диффузия – диод закрыт. Он не будет проводить ток, т.е. будет смещен в обратном направлении (рис.6).

Рисунок 6 – Обратное смещение диода

Рисунок 7 – ВАХ диода

Вольтамперная характеристика (рис.7) реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехода: сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда.

3 Включення діодів в схемах випрямлячів.

Диоды в схемах выпрямителей включаются по одно- и двухполупериодной схемам. Если взять один диод, то ток в нагрузке будет протекать за одну половину периода, поэтому такой выпрямитель называется однополупериодным (рис.8). Его недостаток – малый КПД.

Рисунок 8 – Однополупериодная схема выпрямления и графики работы

Значительно чаще применяются двухполупериодные выпрямители.

Рисунок 9 – Схема и графики работы мостовой схемы выпрямителя

В течение положительного полупериода напряжения Ua (+) диоды VD1 и VD4 открыты, а VD2 и VD3 – закрыты. Ток будет протекать по пути: верхняя ветвь (+), диод VD1, нагрузка,диод VD4, нижняя ветвь (-).

В течение отрицательного полупериода напряжения Ua диоды VD1 и VD4 закрываются, а диоды VD2 и VD3 открываются. Ток будет протекать от (+), нижняя ветвь, диод VD3, нагрузка, диод VD2, верхняя ветвь (-).

Поэтому ток через нагрузку будет протекать в одном и том же направлении за оба полупериода. Схема выпрямителя называется двухполупериодной (или мостовой (рис.9).

Контрольные вопросы:

1. По каким признакам производится классификация диодов?

2. В чем заключается основное отличие конструкции плоскостных и точечных диодов?

3. Почему отличаются реальная и идеальная ВАХ диода?

4. Задание, методические указания для выполнения срс по вопросу: Основні параметри діодів. Маркирування діодів

1. Изучить материал.

2. Самостоятельно проработать графики, занести их в конспект

3. Ответить на контрольные вопросы.

Рисунок 10 – Основные параметры диода

• Максимально допустимый прямой ток Iпр.max.

• Прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе Uпр.max.

• Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max ,которое диод может выдержать в течение длительного вірмени без нарушения его работоспособности (десятки – тысячи В)

• Обратный ток при максимально допустимом обратном напряжении Iобр.max.

• Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратном напряжениях:

• Прямое и обратное динамическое (дифференциальное) сопротивление диода – отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы – сотни Ом):

Маркировка полупроводниковых диодов

Маркировка состоит из шести элементов:

К Д 2 1 7 А или К С 1 9 1 Е

^{1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6}

1 - Буква или цифра, указывающая вид материала, из которого изготовлен диод:

1 или Г – Ge (германий),

2 или К – Si (кремний),

3 или А – GeAs.

2 - Буква, указывающая тип диода по его функциональному назначению:

Д – диод,

С – стабилитрон, стабистор,

В – варикап,

И – туннельный диод.

3 - Цифра, определяющая назначение диода (101-399 – выпрямительные, 401-499 – универсальные, 501=599 – импульсные)

4,5 – Цифры, указывающие порядковый номер разработки.

6 - Буква, указывающая деление диодов по параметрическим группам (приборы одного типа по значениям параметров подразделяются по группам).

Паралельне та послідовне з’єднання діодів.

Выпрямительным диодом называется полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный в силовых цепях, то есть в источниках питания. Выпрямительные диоды всегда плоскостные, они могут быть германиевые или кремниевые. Германиевые диоды лучше кремниевых тем, что имеют меньшее прямое падение напряжения. Кремниевые диоды превосходят германиевые по диапазону рабочих температур, по максимально допустимому обратному напряжению, а также имеют меньший обратный ток.

Если выпрямленный ток больше максимально допустимого прямого тока диода, то в этом случае допускается параллельное включение диодов (см. рисунок 1).

В случае паралельного соединения диодов из-за различия прямых ветвей их ВАХ токи, протекающие через диоды будут разными.

Диод с более крутой ВАХ пропукает через себя больший ток, вследствие чего может пробиться. Для того, чтобы токи, протекающие через диоды, были примерно одинаковыми необходимо последовательно с каждым диодом включить выравнивающее сопротивление Rд величиной от единиц до десятков Ом. Либо включить выравнивающее сопротивление последовательно с одним диодом, ВАХ которого более крутая. По возможности параллельного соединения диодов следует избегать.

Рисунок 1 – Схема соединения диодов для выпрямления тока

Если напряжение в цепи превосходит максимально допустимое обратное напряжение диода, то в этом случае допускается последовательное включение диодов (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема соединения диодов для выпрямления напряжения

При последовательном соединении диодов вследствие разбросов их параметров (в частности, величины обратного сопротивления) распределение напряжения между диодами будет различно. Большая часть приложенного напряжения упадет на диоде с более высоким сопротивлением и этот диод может пробиться, вслед за ним пробьются и остальные диоды.

Для того, чтобы выровнять распределение напряжения по цепочке последовательно включенных диодов, необходимо выровнять их обратные сопротивления. Для этого параллельно каждому диоду включают шунтирующее сопротивление. Величина его должна быть меньше наименьшего обратного сопротивления диода.

10