Випрямний діод
Випрямний напівпровідниковий діод – це напівпровідниковий діод, призначений для перетворення змінного струму в постійний.
Випрямні діоди виконуються на основі р-n-переходу і мають дві області, одна з них є більш низкоомною (містить велику концентрацію домішки), і називається емітером. Інша область, база – більше високоомна (містить меншу концентрація домішки).
В основі роботи випрямних діодів лежить властивість односторонньої провідності р-n-переходу, яке полягає в тому, що останній добре проводить струм (має малий опір) при прямому включенні і практично не проводить струм (має дуже високий опір) при зворотному включенні.
Як відомо, прямий струм діода створюється основними, а зворотний – не основними носіями заряду. Концентрація основних носіїв заряду на кілька порядків перевищує концентрацію не основних носіїв, чим і зумовлюються вентильні властивості діода.
Основними параметрами випрямних напівпровідникових діодів є:
Прямий струм діода Іпр, що нормується при певній прямій напрузі (зазвичай Uпр = 1–2В);
Максимально допустимий прямий струм Іпр мах діода;
Максимально допустима зворотна напруга діода Uзв мах, при якій діод ще може нормально працювати тривалий час;
Постійний зворотній струм Iзв, що протікає через діод при зворотній напрузі, рівній Uзв мах;
Середній випрямлений струм Iвп.ср, який може тривало проходити через діод при допустимій температурі його нагрівання;
Максимально допустима потужність Pмах, що розсіюється діодом, при якій забезпечується задана надійність діода.
За максимально допустиме значення середнього випрямленого струму діоди поділяються на малопотужні (Iвп.ср < 0,3 А), середньої потужності (0,3 А < Iвп.ср < 10А) та великої потужності (Iвп.ср > 10А).
Залежність величини струму, що протікає через діод від величини та напрямку прикладеної до діода напруги називається вольтамперной характеристикою діода (ВАХ).
|
Рис. 3. Вольт - амперна ха-рактеристика напівпровідни-кового діода |
Існування зворотного струму пояснюється тим, що технічно неможливо виготовити напівпровідники p- і n- типів, які мають тільки діркову або лише електронну провідність. Наявність певної кількості електронів у напівпровіднику p- типу і дірок у напівпровіднику n- типу і забезпечує незначний струм у зворотному напрямку (повною відсутністю зворотного струму володіють тільки вакуумні діоди, що працюють зовсім по іншому принципу і в даній роботі не розглядаються). Оскільки величина зворотного струму діода дуже мала, то відповідна йому гілка ВАХ дуже щільно «притиснута» до осі напруг.
Слід зазначити, що прагнення обох гілок ВАХ в нескінченність не означає, що до діода можна прикладати як завгодно високу пряму напругу в надії пропустити через діод дуже великий струм. З ростом струму p-n перехід сильно нагрівається і плавиться – діод перегорає. При цьому електричне коло розмикається і діод перестає проводити струм навіть в одному напрямку. Не можна піддавати діод і впливу надмірно високої зворотної напруги. У цьому випадку p-n перехід, не витримуючи занадто сильного електричного поля, буде пробитий. При цьому властивість односторонньої провідності діодом буде загублено і він стане проводити струм однаково добре в обох напрямках.