5.Выпрямительные диоды: схема включения , вах, параметры, классификация, применение.

Выпрямительный диод- предназначен для преобразования (выпрямления) переменного тока в пульсирующий одного направления.

Схема включения

Классификация.

Выпрямительные плоскостные диоды. Широко распространены низкочастотные выпрямительные диоды, предназначенные для вы­прямления переменного тока с частотой до единиц килогерц (иногда до 50 кГц). Эти диоды применяются в выпрямительных устрой­ствах для питания различной аппаратуры. Иногда их называют силовыми диодами. Низкочастотные диоды являются плоскостными и изготовляются из германия или кремния. Они делятся на диоды малой, средней и большой мощности, что соответствует предельным значениям выпрямленного тока до 300 мА, от 300 мА до 10 А и больше 10 А. Все параметры диодов обычно указываются для работы при температуре окружающей среды

20 ± 5 °С. Германиевые диоды изготовляются, как правило, вплавлением индия в германий n типа. Они могут допускать плотность тока до 100 А/см2 при прямом напряжении до 0,8 В. Предельное обратное напряжение у них не превышает 400 В, а обратный ток обычно бывает не более десятых или сотых долей миллиампера для диодов малой мощности и единиц миллиампер для диодов сред­ней мощности. Рабочая температура этих диодов от —60 до +75°С. Если диоды работают при температуре окружающей среды выше 20 °С, то необходимо снижать обратное напряжение. При пониженном атмосферном давлении или неудовлетворительном охлаждении возможен перегрев диодов. Чтобы не допускать его, следует снижать выпрямленный ток. Мощные германиевые диоды работают с ес­тественным охла­ждением. Они изготовляются на выпрямленный ток до 1000 А и обратное напряжение до 150 В.Выпрямительные кремниевые диоды в последнее время получили особенно большое распространение. Они изготовляются вплавлением алюминия в кремний n-типа, а также сплава олова с фосфором или золота с сурьмой в крем­ний р-типа. Применяется и диффузионный метод. По сравнению с германиевыми кремниевые диоды имеют ряд преимуществ. Предельная плотность прямого тока у них до 200 А/см2, а предельное обратное напряжение может быть до 1000 В. Рабочая температура от —60 до +125°С (для некоторых типов даже до +150°С) Прямое напряжение у кремниевых диодов доходит до 1 - 1,5 В, т е. несколько больше, чем у германиевых диодов. Обратный ток у кремниевых диодов зна­чительно меньше, чем у германиевых. Мощные кремниевые диоды выпущены на выпрямленный ток от. 10 до 500 А и обратное напряжение от 50 до 1000 В.

Выпрямительные точечные диоды. Они широко применяются на высоких частотах, а некоторые типы и на СВЧ (на частотах до нескольких сотен мегагерц), и могут также успешно работать на низких частотах. Эти диоды используются в самых различных схемах, и их иногда называют универсальными. Германиевые и кремни­вые диоды выпускаются с предельным обратным напряжением до 150 В и максимальным выпрямленным током до 100 мА.

ВАХ. Параметры выпрямителя.

Коэффициент выпрямления: К_выпр. = I_пр/ I _обр К_выпр = U_обр/U_пр 6.Стабилитроны: конструкция, ВАХ, принцип действия, параметры, применение.

Стабилитроны представляют собой кремниевые полупроводниковые диоды, которые нормально работают при электрическом пробое р — n-перехода. При этом напряжение на диоде слабо зависит от протекающего тока. Электрический пробой не вызывает разрушения р –n-перехода и при отводе тепла может существовать дли­тельно. Стабилитроны применяют для поддержания (стабилизации) постоянного напряжения на нагрузке при изменении напряжения источника питания.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его условное обозначение приведены на рис. 1Рабочий участок характе­ристики заключен между минимальным Iст min и максимальным Iст max значениями тока стабилитрона. При Iст< Iст min стабилитрон работает неустойчиво, а Iст > Iст mах может привести к разрушению стабилитрона от перегрева.

Параметры.

Качество работы стабилитрона оценивается наклоном характеристики или дифференциальным сопротивлением: r _ст= U_ст / I_ст Чем меньше r_ст, тем стабильнее на­пряжение на приборе. Стабилитроны выбираются по напряжению стабилизации (Uст. ном, номинальному току Iст. ном, максимальной мощности Рст mах, которую может рассеять стабилитрон. Они выпускаются на напряжения от нескольких вольт до сотен вольт и токи — от миллиампер до нескольких ампер. Основными па­раметрами кремневых стабилитронов являются следующие величины. Напряжение стабилизации Uст может быть примерно от 5 до 200 В, изменение тока стабили­трона от I _min до I_max составляет десятки и даже сотни миллиампер. Максимальная допустимая мощность Р_max, рассеиваемая в стабилитроне, — от сотен милливатт до единиц ватт. Дифференциальное сопротивление R_д = U/ I в режиме стабилизации может быть от десятых долей Ома для низковольтных более мощных стабили­тронов до 100 - 200 Ом для стабилитронов на более высокие напряжения. Низковольтные стабилитроны небольшой мощности имеют сопротив­ление Rд, равное единицам и десяткам Ом. Чем меньше д, тем лучше стабилизация. При идеальной стабилизации было бы Rд = 0. Так как Rд является сопротивлением переменному току, то его не следует путать со статическим сопротивлением, т. е. сопротивлением постоянному току Rо = u /i Сопротивление Rо всегда во много раз больше Rд. Влияние температуры оце­нивается температурным коэффициентом напряжения стабилизации ТКН, который

представляет собой относительное изменение напряжения Uст при изменении температуры на один градус, т. е. ТКН = dU_ст/ (U_ст* dT). Температурный коэффи­циент напряжения может быть от 10 ^-5 до 10^-3 К^-1.Значение U и знак ТКН зависят от удельного сопротивления основного полупроводника. Стабилитроны на напря­жения до 6—7 В изготовляются из кремнияс малым удельным сопротивлением, т. е. с большой концентрацией примесей. В этих стабилитронах n-p-переход имеет малую толщину, в нем действует поле с высокой напряженностью и пробой происходит главным образом за счет туннельного эффекта. При этом ТКН получается отрицательным. Если же применен кремний с меньшей концентрацией примесей, то n-p-переход будет толще. Его пробой возникает при более высоких напряже­ниях и является лавинным. Для таких стабилитронов характерен положительный ТКН.Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение ис­точника нестабильно, а сопротивление нагрузки Ян постоянно. Для установления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивлениеR огр должно быть вполне определенным.