7.Полупроводниковые диоды. Классификация. Выпрямительные диоды. Параметры. Схемы включения.

Полупроводниковым диодом называется прибор с двумя выво­дами и одним p-n переходом. Принцип работы полупроводникового диода основан на использовании односторонней проводимости, элек­трического пробоя и других свойств p-n перехода. Диоды различают по назначению, материалу, конструктивному исполнению, мощности и другим признакам.

В зависимости от технологии изготовления различают точечные диоды, сплавные, микросплавные, эпитаксиальные и другие.

По функциональному назначению диоды делятся на выпрямительные, универсальные, импульсные, смесительные, СВЧ, стабилитроны, стабисторы, варикапы, динисторы, тиристоры, симисторы, фотодиоды, светодиоды и т.д.

По конструктивному исполнению диоды бывают плоскостные и точечные.

По используемому материалу - кремниевые, германиевые, арсенидгаллиевые.

Диоды обладают односторонней проводимостью и слу­жат: для выпрямления переменного тока, стабилизации тока и напряжения, формирования импульсов, для регулирования мощностей и т.д.

Выпрямительные диоды применяются для преобразования переменного тока в постоянный. Они делятся: на маломощные (до 0,3А), средней мощности (до 10А), мощные (более 1000А), низкочастотные (до 1кГц) и высокочастотные (до 100кГц).

С войства выпрямительных диодов характеризуются вольт-амперной характеристикой и параметрами, которые приводятся в справочной литературе.

Основные параметры диодов (рис.15.):

• средний выпрямленный ток J_ср,

• прямое падение напряжения U_пр,

• обратный ток диода при заданной температуре J_обр.,

• напряжение отсечки U_отс.,

• мощность рассеивания Р_рас.,

• рабочая частота f_р. и др.

В ряде случаев для увеличения тока используется параллельное включение диодов. Для выравнивания токов через диоды последова­тельно с диодами включаются резисторы (рис.16).

Наряду с выпрямительными диодами для выпрямления перемен­ного тока используются мосты (рис.17)

8. Стабилитроны и стабисторы. Параметры. Условные обозначения. Варикапы.

Стабилитроны – это разновидность диодов, предназначенных для стабилизации напряжения. Вольт – амперная характеристика стабилитрона имеет вид (рис.18). Рабочий участок характеристики АВ лежит в области электрического пробоя диода и характеризуется малым изменением напряжения U_СТ при значительных измене­ниях тока.

Стабилитроны могут быть одноанодные, двуханодные, универсальные, прецизионные. Двуханодные стабилитроны обеспечивают стабилизацию двуполярных напряжений. В схеме стабилизации напряжения стабилитрон включается в обратном направлении параллельно нагрузке. Последовательно со стабилитроном подключается балластный (ограничительный) резистор.

Основными параметрами стабилитрона являются:

• напряжение стабилизации U_СТ,

• минимальный ток стабилизации J_{мин. стаб.},

• максимальный ток стабилизации J_{мак. стаб.},

• дифференциальное сопротивление ,

• допустимая мощность рассеивания,

• температурный коэффициент напряжения стабилизации,

• предельные эксплуатационные параметры.

КС147А

Стабисторы, как и стабилитроны, предназначены для стабилизации напряжения. Однако, в отличие от последних, рабочим участком у них является прямая ветвь вольтамперной характеристики. Стабисторы работают при прямом напряжении и позволяют стабилизировать малые напряжения (0,351,9В). Основные параметры и условные обозначения у стабисторов такие же, как и у стабилитронов. Схема включения стабилитрона и стабистора приведена на рис.20.

а) б)

Рис.20. Схема включения стабилитрона (а) и стабистора (б)

Варикапы – это специальные полупроводниковые диоды, которые используются в качестве электрически управляемой емкости. Они находят применение для автоматической подстройки частоты радиоприемников, в частотных модуляторах, в параметрических схемах усиления, в системах автоматического управления. Принцип работы варикапа основан на зависимости емкости p–n перехода от внешнего напряжения. Используется барьерная емкость p–n перехода, величина которой зависит от значения приложенного к диоду обратного напряжения. На рис.21 приведена вольт–фарадная характеристика варикапа и схема его включения.

Рис.21. Вольт-фарадная характеристика варикапа (а) и схема его включения (б).

Основные параметры варикапа следующие:

• емкость варикапа при заданном обратном напряжении;

• минимальная емкость варикапа С_{в. мин} при заданном максимальном обратном напряжении;

• коэффициент перекрытия по емкости К=С_{в. мак}/ С_{в. мин};

• температурный коэффициент емкости ТКЕ;

• добротность варикапа Q_в.