13) 4.6. Переходные процессы в полупроводниковых диодах

При быстрых изменениях напряжения на полупроводниковом диоде на основе обычного p-n перехода значение тока через диод, соответствующее статической вольт-амперной характеристике, устанавливается не сразу. Процесс установления тока при таких переключениях обычно называют переходным процессом. Переходные процессы в полупроводниковых диодах связаны с накоплением неосновных носителей в базе диода при его прямом включении и их рассасывании в базе при быстром изменении полярности напряжения на диоде. Так как электрическое поле в базе обычного диода отсутствует, то движение неосновных носителей в базе определяется законами диффузии и происходит относительно медленно. В результате кинетика накопления носителей в базе и их рассасывание влияют на динамические свойства диодов в режиме переключения.

Рассмотрим изменения тока I при переключении диода с прямого напряжения U на обратное напряжение. На рисунке 4.20 показаны эпюры изменения напряжения и тока на диоде.

Эпюры изменения напряжения и тока при переключении диода: а) напряжение; б) ток.

14) Диоды бывают от низкочастотных (работают в выпрямительных схемах блоков питания) и до сверхвысокочастотных, предназначенных для генераторов ВЧ и СВЧ и микроволновых передатчиков и приёмников.

15) Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, имеющий большую крутизну.

Параметрический стабилизатор напряжения может служить практически вечно благодаря нескольким простым правилам:

• обеспечение защиты от влаги, пыли и повышенных температур;

• нормальная вентиляция стабилизатора;

• не позволять стабилизатору работать на холостом ходу, когда нет нужной нагрузки.

Ввиду зависимости напряжения Ud от тока нагрузки, а также от изменений напряжения u1 питающей сети, между выпрямителем и нагрузкой включают стабилизатор напряжения. 

В параметрическом стабилизаторе напряжения используют особенности вольт- амперной характеристики стабилитрона.  На ВАХ стабилитрона есть участок, в  котором на некотором диапазоне 1 - 2 изменения тока напряжение меняется незначительно.

16) Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.^[1][2]

а) Выпрямительные диоды. Эти диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Обычно к их быстродействию, емкости р-п-перехода и стабильности параметров не предъявляют специальных требований.

Для выпрямительных диодов характерно то, что они имеют малые сопротивления в проводящем состоянии и позволяют пропускать большие токи. Барьерная емкость их из-за большой площади р-п-переходов велика и достигает значений десятков пикофарад. Германиевые выпрямительные диоды могут быть использованы при температурах, не превышающих 7080 °С, кремниевые – до 120150 °С, арсенид-галлиевые  до 150 °С.

Основные параметры выпрямительных диодов и их значения:

1. Максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр.макс - значение напряжения, приложенного в обратном направлении, которое диод может выдержать в течение длительного времени без нарушения его работоспособности (его величина: десятки - тысячи вольт).

2. Средний выпрямленный ток диода Iср.выпр - среднее за период значение выпрямленного постоянного тока, протекающего через диод (сотни миллиампер - десятки ампер).

3. Импульсный прямой ток диода Iимп.пр - пиковое значение импульса тока при заданной максимальной длительности, скважности и форме импульса.

4. Средний обратный ток диода Iср.обр - среднее за период значение обратного тока (доли микроампер - несколько миллиампер).

5. Среднее прямое напряжение диода (при заданном среднем значении прямого тока) Uпрям (доли вольт).

6. Средняя рассеиваемая мощность диода Рср - средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях (сотни милливатт - десятки ватт).

7. Дифференциальное сопротивление диода rдиф - отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока (единицы Ом - сотни Ом).