120 Использование полупроводниковых диодов для вы-прямления переменного тока, различные выпрямитель-ные схемы.
При рассмотрении вопросов применения полупроводниковых диодов ограничимся применением стабилитронов и выпрямительных диодов.
Выпрямителями называются устройства, преобразующие электрическую энергию переменного тока в энергию постоянного тока. Структурная схема выпрямителя представлена на рис. 2.23.
Рис.
2.23. Структурная схема выпрямителя
Силовой трансформатор – преобразует переменное питающее напряжение (необходимое напряжение, гальваническая развязка).
Вентиль – обладает односторонней проводимостью и обеспечивает преобразование переменного тока в выпрямленный (ток одного направления).
Сглаживающий фильтр – преобразует выпрямленный ток в ток близкий по форме к постоянному току.
Нагрузка – активная, активно-индуктивная, активно-емкостная, противоЭДС.
Выпрямительные устройства характеризуются: выходными параметрами, параметрами, характеризующими режим работы вентилей, и параметрами трансформатора. Наиболее распространенный вентиль в маломощных устройствах – полупроводниковый диод. Если в качестве вентилей используются тиристоры и транзисторы, то возможна реализация т. н. управляемого режима выпрямления (на диодах строят неуправляемые выпрямители).
Выпрямители
называются неуправляемыми,
если величина напряжения на выходе
выпрямителя (
)
определяется только переменным
напряжением 
на
его входе:
|
(2.5) |
,
где 
–
коэффициент пропорциональности,
характерный для данной схемы выпрямления,
называемый коэффициентом схемы
выпрямления.
К выходным
параметрам выпрямителя относятся:
номинальное среднее выпрямленное
напряжение 
;
номинальный средний выпрямленный ток 
;
коэффициент пульсаций выпрямленного
напряжения 
;
частота пульсаций выпрямленного
напряжения; внутренне сопротивление
выпрямителя.
Коэффициентом пульсаций называется отношение амплитуды первой гармоники колебаний выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения.
Для классификации выпрямителей используют различные признаки и особенности их конструкции: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, тип сглаживающего фильтра и т. п.
По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазныевыпрямители.
По схеме включения вентилей различают выпрямители с параллельным, последовательным и мостовым включением вентилей.
2.10.1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления
2.10.2. Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой
2.10.3.Однофазная мостовая схема
2.10.4. Параметрический стабилизатор напряжения
121 Полупроводниковые материалы, полупроводники типа “n” и “p”, электронно-дырочная проводимость, примесная проводимость, свойства “p-n”-перехода.
Полупроводниковые материалы |
|
|
Полупроводники составляют обширную область материалов, отличающихся друг от друга большим многообразием электрических и физических свойств, а также большим многообразием химического состава, что и определяет различные назначения при их техническом использовании. По химической природе современные полупроводниковые материалы можно разделить на следующие четыре главные группы: 1. Кристаллические полупроводниковые материалы, построенные из атомов или молекул одного элемента. Такими материалами являются широко используемые в данное время германий, кремний, селен, бор, карбид кремния и др. 2. Окисные кристаллические полупроводниковые материалы, т. е. материалы из окислов металлов. Главные из них: закись меди, окись цинка, окись кадмия, двуокись титана, окись никеля и др. В эту же группу входят материалы, изготовляемые на основе титаната бария, стронция, цинка, и другие неорганические соединения с различными малыми добавками. 3. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений атомов третьей и пятой групп системы элементов Менделеева. Примерами таких материалов являются антимониды индия, галлия и алюминия, т. е. соединения сурьмы с индием, галлием и алюминием. Они получили наименование интерметаллических соединений. 4. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений серы, селена и теллура с одной стороны и меди, кадмия и свинца с другой. Такие соединения называются соответственно: сульфидами, селенидами и теллуридами Чистые i - полупроводники практически не используют. В них специально вводят атомы других элементов (примеси) трехвалентных (алюминий, галлий, индий, бор) или пятивалентных (мышьяк, фосфор, сурьма) элементов или их соединений. При этом на 107…108 атомов i - полупроводника вводят один атом примеси. Атомы пятивалентной примеси называются донорами: они увеличивают число свободных электронов. Каждый атом такой примеси добавляет один лишний электрон. При этом лишних дырок не образуется. Примесный атом в структуре полупроводника превращается в неподвижный положительно заряженный ион. Проводимость полупроводника теперь будет определяться в основном числом свободных электронов примеси. В целом такой тип проводимости называют проводимостью n–типа, а сам полупроводник – полупроводником n–типа. При введении трехвалентной примеси одна из валентных связей полупроводника оказывается незаполненной, что эквивалентно образованию дырки и неподвижного отрицательно заряженного иона примеси. Таким образом, в этом случае увеличивается концентрация дырок. Примеси такого типа называются акцепторами, а проводимость, обусловленная введением акцепторной примеси, называют проводимостью р–типа. Полупроводник данного вида называют полупроводником р–типа. Преобладающие носители заряда в полупроводнике называются основными. Так в полупроводнике n–типа основными носителями являются электроны, а неосновными – дырки, а в полупроводнике р–типа основными носителями являются дырки, а неосновными – электроны. Как видим, в отличие от проводимости проводников, в которых ток обусловлен направленным движением только электронов, в полупроводниках ток может быть обусловлен двумя типами носителей – электронами и дырками.
|
