Bevezetés
félvezető dióda– félvezető eszköz egy elektromos csomóponttal és két kivezetéssel (elektródákkal). Más típusú diódákkal ellentétben a félvezető dióda működési elve a p-n átmenet jelenségén alapul.
A félvezető diódák síkbeli p-n átmeneteit fúzióval, diffúzióval és epitaxiával kapják.
A hagyományos grafikai jelölés (1. ábra) a dióda kialakításától függ.
a B C D E F
a - dióda; b - zener dióda; c - szimmetrikus zener-dióda;
d – alagútdióda; e - varikap; e - fordított dióda
1. ábra - Diódák jelölése kapcsolási rajzokon
A diódák főbb jellemzői és paraméterei:
Volt-amper jellemzők;
Állandó dióda fordított áram;
Állandó fordított diódafeszültség;
Állandó előremenő áramú dióda;
Dióda frekvencia tartomány;
differenciális ellenállás;
- kapacitás;
áttörési feszültség;
Maximális megengedett teljesítmény;
A dióda legnagyobb megengedett egyenirányú árama.
A diódák típusai rendeltetés szerint
Az egyenirányító diódákat úgy tervezték, hogy a váltakozó áramot egyenárammá alakítsák.
Az impulzusdiódák tranzienseinek időtartama rövid, és impulzusos üzemmódokban való használatra készültek.
Az érzékelő diódákat jelérzékelésre tervezték
A keverődiódákat arra tervezték, hogy a nagyfrekvenciás jeleket közepes frekvenciájú jellé alakítsák.
A kapcsolódiódákat mikrohullámú teljesítményszint-szabályozó eszközökben való használatra tervezték.
Paraméteres
A határolódiódák (diakok, szupresszorok) a rádió- és háztartási berendezések védelmét szolgálják a hálózati feszültség emelkedésével szemben.
Szorzás
Hangolás
Generátor
A diódák típusai frekvenciatartomány szerint
Alacsony frekvenciaju
magas frekvencia
Dióda típusok a csatlakozási méret szerint
síkbeli
Pont
A diódák típusai tervezés szerint
Schottky diódák
mikrohullámú diódák
zener diódák
Stabilistorok
Varicaps
LED-ek
Fotodiódák
Lavina dióda
Lavina dióda
Gunn dióda
alagútdiódák
fordított diódák
A dióda Volt-amper karakterisztikája
A dióda műszaki paramétereit főként az áram-feszültség karakterisztikája (CVC) határozza meg, amelynek tipikus nézete a 2. ábrán látható. 1. A diódák és tirisztorok főbb paramétereinek megnevezését és meghatározásait a következő szabványok szabályozzák: "Kifejezések, definíciók és betűjelölések" GOST 20332-84. A karakterisztikán két tipikus ág különíthető el: közvetlen és fordított. Az előremenő ág a dióda vezető állapotának felel meg az előremenő feszültség polaritásával. A fordított ág a dióda zárt állapotát mutatja a fordított feszültség megfelelő polaritásával. Az előremenő ágat a dióda előremenő feszültségének kis értékei, a fordított ágat pedig az áram kis értékei jellemzik, amelyeket fordítottnak neveznek.
2. ábra - A dióda CVC-je
Ha egy állandó áramforrást „plusz” jellel a dióda anódjához (p-típusú terület), és „mínuszjel”-vel a katódhoz (n-típusú terület) csatlakoztatunk, a dióda nyitott állapotban van, és áram van. áramlik majd az áramkörben, melynek értéke a készülék tulajdonságaitól és a rákapcsolt feszültség értékétől függ. A kapcsolat közvetlen polaritása határozza meg az elektronok mozgását az n-típusú tartományból a p-típusú tartomány irányába, a p-típusú régióból a "lyukak" pedig az elektronok felé mozognak. A p-n csomópont tartományában találkozó hordozók rekombinálódnak és megszűnnek létezni. A negatív akkumulátortöltés korlátlan számú elektront szállít az n tartományba, míg a pozitív korlátlan számú "lyukat" generál a p tartományban. Ebben az esetben a p - n átmenet ellenállása kicsi, ami hozzájárul az egyenáram áramlásához.
Ha az áramforrást visszakapcsoljuk a készülékre, a diódán lévő elektromos töltések másképp viselkednek: az n vezetési tartományban lévő elektronok pozitív töltésre hajlamosak, távolodva a p-n átmenettől. A p-vezetőképesség tartományában lévő lyukak viszont a negatív elektróda felé kezdenek elmozdulni, és távolodnak a p-n átmenettől is. Ennek eredményeként a különböző vezetőképességű régiók határai kitágulnak, és olyan zónát alkotnak, amely kimerült a hordozóktól. Egy ilyen zóna nagy ellenállást mutat az árammal szemben, azonban itt is előfordul egy kis hordozócsere, ami azt jelenti, hogy van áram, de értéke sokszor kisebb, mint a közvetlené. Ezt az áramot a dióda fordított áramának nevezzük.
Munkarend:
1) futtassa a Multisim programot;
2) az összetevők és eszközök beépített könyvtárának felhasználásával készítsen diagramot az A függelékből;
3) állítson be 3 V szinuszos feszültséget 5 Hz frekvenciával a generátoron;
4) indítsa el a szimulációt, állítsa be az oszcilloszkópot B-A sweep módba úgy, hogy a dióda CVC közvetlen ága (2. ábra) jól látható legyen;
5) állítsa le a szimulációt, rajzolja meg a dióda CVC-jét;
6) szereljen fel 150 V szinuszos feszültséget 5 Hz frekvenciával a generátorra;
7) futtassa le a szimulációt, állítsa be az oszcilloszkópot B-A sweep módba úgy, hogy a CVC dióda fordított ága (2. ábra) jól látható legyen;
8) állítsa le a szimulációt, rajzolja meg a dióda CVC-jét;
10) hasonló módon mérje meg egy félvezető zener-dióda CVC-jét (B. függelék, generátor beállítások - 4 V, 5 Hz);
11) készítsen diagramot a B. függelékben szereplő diak számára;
12) állítsa a multimétert az aktuális mérési módba, az oszcilloszkópot pedig a hagyományos időalap módba;
13) a feszültség növelése a transzformátor tekercseinek átkapcsolásával, győződjön meg arról, hogy a biztosíték kiolvad;
14) állítsa le a szimulációt, vonjon le következtetéseket, magyarázza el, mi történik;
15) elkészíti az egyenirányító híd rajzát (D. melléklet);
16) állítson be 9 V szinuszos feszültséget 50 Hz frekvenciával a generátoron;
17) futtassa le a szimulációt, állítsa be az oszcilloszkópot;
18) vizsgálja meg az áramkört a feszültség változtatásával és a terhelés átkapcsolásával, hogy elérje a lámpa és a biztosítékok kiégését;
19) állítsa le a szimulációt, vonjon le következtetéseket, rajzoljon hullámformákat;
20) készítse el a dióda vizsgálatának diagramját (D. melléklet);
21) futtassa le a szimulációt, váltson át a szinuszgenerátorra, állítsa be az oszcilloszkópokat;
22) hasonlítsa össze a párhuzamos eszközök oszcillogramjait;
23) váltson egyenáramú akkumulátorra az R1 változó ellenállás csúszkájának megváltoztatásával, ábrázolja az U2 (XMM2) feszültséget az U1 (XMM1) feszültség függvényében;
25) zárja be a programot;
26) válaszoljon az ellenőrző kérdésekre.
A félvezető elemeket, amelyek közül az egyik dióda, széles körben alkalmazták az elektronika területén. Szinte minden eszközben használják, de gyakrabban - különféle tápegységekben és az elektromos biztonság biztosítása érdekében. Mindegyiknek megvan a maga speciális célja és műszaki jellemzői. A különféle meghibásodások azonosításához és a műszaki információk megszerzéséhez ismernie kell a dióda CVC-jét.
Általános információ
Dióda (D) - félvezető elem, amely arra szolgál, hogy az áramot a p-n átmeneten csak egy irányban vezesse át. A D segítségével az U változót egy állandóan pulzálót kapunk belőle. A hullámok kiegyenlítésére kondenzátoros vagy induktív típusú szűrőket használnak, és néha kombinálják őket.
D csak egy p-n átmenetből áll, az anódnak (+) és a katódnak (-) nevezett vezetékekkel. Az áram, amikor áthalad a vezetőn, hőhatást gyakorol rá. Melegítéskor a katód negatív töltésű részecskéket - elektronokat (E) bocsát ki. Az anód vonzza az elektronokat, mert pozitív töltése van. Ennek során kialakul egy emissziós mező, amelynél áram (emisszió) keletkezik. A (+) és (-) között egy térbeli negatív töltés keletkezik, amely zavarja az E szabad mozgását. Az anódot elérő E alkotja az anódáramot, a katódáramot pedig nem érte el. Ha az anód és a katód árama nulla, akkor D zárt állapotban van.
A D tartós dielektromos anyagból készült házból áll. A ház vákuumteret tartalmaz 2 elektródával (anód és katód). Az aktív réteggel rendelkező fémet ábrázoló elektródák közvetett fényűek. Az aktív réteg felmelegedéskor elektronokat bocsát ki. A katód úgy van elrendezve, hogy benne van egy vezeték, amely felmelegszik és elektronokat bocsát ki, és az anód ezek fogadására szolgál.
Egyes forrásokban az anódot és a katódot kristálynak nevezik, amely szilíciumból (Si) vagy germániumból (Ge) készül. Egyik komponensében mesterségesen hiányzik az elektron, a másikban pedig többlet (1. ábra). E kristályok között van egy határ, amelyet p-n átmenetnek nevezünk.
1. ábra - Egy p-n típusú félvezető sematikus ábrázolása.
Alkalmazások
A D-t széles körben használják változó U egyenirányítóként tápegységek (PSU-k), diódahidak felépítésében, valamint egy adott áramkör egyetlen elemeként. A D képes megvédeni az áramkört a tápcsatlakozás polaritásának be nem tartásától. Bármely félvezető rész (például tranzisztor) meghibásodása előfordulhat az áramkörben, és a rádióelemek láncának meghibásodásához vezethet. Ebben az esetben több D-ből álló láncot használunk, amelyek ellentétes irányban kapcsolódnak össze. A félvezetők alapján kapcsolók jönnek létre a nagyfrekvenciás jelek kapcsolására.
A D-t a szén- és kohászati iparban használják, különösen akkor, ha gyújtószikramentes kapcsolóáramköröket hoznak létre diódasorompók formájában, amelyek korlátozzák az U-t a szükséges elektromos áramkörben. A dióda korlátokat áramkorlátozókkal (ellenállásokkal) együtt használják az I értékének csökkentésére és a védelmi fokozat növelésére, és ezáltal a vállalkozás elektromos biztonságára és tűzbiztonságára.
Volt-amper jellemzők
A CVC egy félvezető elem jellemzője, amely a p-n átmeneten áthaladó I függését mutatja U értékétől és polaritásától (1. ábra).
1. ábra - Példa a félvezető dióda áram-feszültség karakterisztikájára.
Az I–V karakterisztikák különböznek egymástól, és ez a félvezető eszköz típusától függ. A VAC gráf egy görbe, amelynek függőlegese mentén a közvetlen I értékei vannak jelölve (fent). Az I értékeit a fordított csatlakozásnál lentebb jelöljük. A vízszintes U jelzések a közvetlen és a fordított kapcsolásra vonatkoznak. A séma 2 részből áll:
- Felül és jobbra - D funkciók közvetlen kapcsolatban. Az I áteresztőképességet mutatja, a vonal pedig felfelé megy, ami a közvetlen U (Upr) növekedését jelzi.
- A bal oldali alsó rész - D zárt állapotban van. A vonal majdnem párhuzamosan fut a tengellyel, és az Irev (ellenáram) lassú növekedését jelzi.
A grafikonból arra következtethetünk: minél meredekebb a grafikon függőleges része (1 rész), annál közelebb van az alsó vonal a vízszintes tengelyhez. Ez a félvezető eszköz magas egyenirányító tulajdonságairól tanúskodik. Figyelembe kell venni, hogy a CVC a környezeti hőmérséklettől függ, a hőmérséklet csökkenésével az Iobr éles csökkenése következik be. Ha emelkedik a hőmérséklet, akkor én is.
Ábrázolás
Nem nehéz CVC-t építeni egy adott típusú félvezető eszközhöz. Ehhez tápegység, multiméter (voltmérő és ampermérő) és dióda (bármilyen félvezető eszközhöz építhető). A CVC létrehozásának algoritmusa a következő:
- Csatlakoztassa a tápegységet a diódához.
- Végezzen U és I méréseket.
- Írja be az adatokat a táblázatba.
- A táblázatos adatok alapján készítse el az I U-tól való függésének grafikonját (2. ábra).
2. ábra - Példa egy dióda nemlineáris IV karakterisztikájára.
Az IV karakterisztikája félvezetőnként eltérő lesz. Például az egyik legelterjedtebb félvezető a Schottky-dióda, amelyet W. Schottky német fizikus nevezett el (3. ábra).
3. ábra - VAC Schottky.
Az aszimmetrikus jellegű grafikon alapján látható, hogy az ilyen típusú diódákat az U kis csökkenése jellemzi közvetlenül csatlakoztatva. Exponenciálisan növekszik az I és az U. A gátban lévő áram a negatív töltésű részecskéknek köszönhető fordított és előre előfeszítésnél. A Schottky nagy sebességgel rendelkezik, mivel nincsenek diffúz és rekombinációs folyamatok. I függ az U-tól a töltésátviteli folyamatokban részt vevő hordozók számának változása miatt.
A szilícium félvezetőt széles körben használják az eszközök szinte minden elektromos áramkörében. A 4. ábra a CVC-jét mutatja.
4. ábra - A szilícium D CVC-je.
A 4. ábrán a CVC 0,6-0,8 V-ról indul. A szilícium D mellett vannak germániumok is, amelyek normális hőmérsékleten működnek. A szilícium Ipr- és Iabr-értéke kisebb, így a germánium-D termikusan visszafordíthatatlan lebomlása gyorsabban megy végbe (ha magas Uabr-t alkalmazunk), mint versenytársáé.
A D egyenirányítót az U változó állandóvá alakítására használják, és az 5. ábra mutatja ennek áram-feszültség karakterisztikáját.
5. ábra - CVC egyenirányító D.
Az ábra az elméleti (szaggatott görbe) és a gyakorlati (kísérleti) CVC-t mutatja. Nem esnek egybe, mivel néhány szempontot nem vettek figyelembe az elméletben:
- Az R (ellenállás) jelenléte a kristály emitter régiójában, a vezetékekben és az érintkezőkben.
- szivárgó áramok.
- Generációs és rekombinációs folyamatok.
- Különböző típusú kitörések.
Ezenkívül a környezeti hőmérséklet jelentősen befolyásolja a méréseket, és az áram-feszültség jellemzői nem egyeznek, mivel az elméleti értékeket +20 fokos hőmérsékleten kapjuk. A félvezetőknek vannak más fontos jellemzői is, amelyek a házon lévő jelölésekből megérthetők.
Vannak további funkciók is. Szükségesek a D használatához egy bizonyos U-val és I-vel ellátott áramkörben. Ha alacsony teljesítményű D-t használ olyan eszközökben, amelyeknél az U meghaladja a maximálisan megengedett Uobr-t, akkor az elem meghibásodása és meghibásodása következik be, és ez az elem meghibásodásához vezethet. más alkatrészek láncának meghibásodása.
További jellemzők: Iobr és Uobr maximális értékei; I és U közvetlen értékei; túlterhelési áram; Maximális hőmérséklet; üzemi hőmérséklet és így tovább.
A VAC segít azonosítani az ilyen összetett meghibásodásokat D: az átmenet meghibásodása és a ház nyomáscsökkenése. Az összetett meghibásodások drága alkatrészek meghibásodásához vezethetnek, ezért a D táblára történő felszerelése előtt ellenőrizni kell.
Lehetséges meghibásodások
A statisztikák szerint a D vagy más félvezető elemek gyakrabban meghibásodnak, mint más áramköri elemek. A meghibásodott elem azonosítható és kicserélhető, de ez néha a funkcionalitás elvesztésével jár. Például, amikor egy p-n átmenet meghibásodik, a D közönséges ellenállássá válik, és egy ilyen átalakítás szomorú következményekkel járhat, amelyek más elemek meghibásodásától a tűzig vagy áramütésig terjednek. A fő hibák a következők:
- Bontás. A dióda elveszíti azon képességét, hogy egy irányban áramot továbbítson, és közönséges ellenállássá válik.
- Szerkezeti károsodás.
- Egy szivárgás.
Meghibásodás közben a D nem engedi át az áramot egy irányba. Több oka is lehet, és ezek az I és U meredek növekedésével jönnek létre, amelyek egy bizonyos D esetében elfogadhatatlan értékek. A p-n átmenet meghibásodásának fő típusai:
- Termikus.
- Elektromos.
A fizikai szinten termikus szinten az atomok rezgésének jelentős növekedése, a kristályrács deformációja, a csomópont túlmelegedése és a vezetési sávba belépő elektronok. A folyamat visszafordíthatatlan, és a rádióalkatrész károsodásához vezet.
Az elektromos meghibásodások átmenetiek (a kristály nem deformálódik), és a normál működéshez való visszatéréskor a félvezető funkciói visszatérnek. A szerkezeti károsodás a lábak és a test fizikai károsodása. Áramszivárgás akkor következik be, amikor a ház nyomásmentes.
A D ellenőrzéséhez elegendő az egyik lábat kiforrasztani, és multiméterrel vagy ohmmérővel meggyűrűzni az átmenet meghibásodása miatt (csak egy irányban kell csengeni). Ennek eredményeként az egyik irányban a p-n átmenet R értéke jelenik meg, a másik irányba pedig a végtelent mutatja a készülék. Ha két irányba hív, akkor a rádió alkatrésze hibás.
Ha a láb leesett, akkor forrasztani kell. Ha a ház megsérül, az alkatrészt ki kell cserélni egy szervizelhetőre.
Amikor az esetet nyomásmentesítjük, meg kell rajzolni az I–V karakterisztikát, és össze kell hasonlítani a referencia irodalomból vett elméleti értékkel.
Így az I–V karakterisztika nemcsak referenciaadatok beszerzését teszi lehetővé egy diódáról vagy bármely félvezető elemről, hanem olyan összetett hibák azonosítását is, amelyeket műszerrel történő ellenőrzéskor nem lehet megállapítani.
Dióda- egy p–n átmenettel rendelkező kételektródos félvezető eszköz, amely egyoldali áramvezető képességgel rendelkezik. Sokféle dióda létezik - egyenirányító, impulzus, alagút, fordított, mikrohullámú diódák, valamint zener diódák, varikapok, fotodiódák, LED-ek stb.
Az egyenirányító dióda működését az elektromos p–n átmenet tulajdonságai magyarázzák.
Két félvezető határa közelében kialakul egy (rekombináció miatt) mozgó töltéshordozóktól mentes, nagy elektromos ellenállású réteg, az úgynevezett barrier réteg. Ez a réteg határozza meg az érintkezési potenciál különbséget (potenciálgát).
Ha a pn átmenetre külső feszültséget kapcsolunk, amely az elektromos réteg mezőjével ellentétes irányú elektromos teret hoz létre, akkor ennek a rétegnek a vastagsága csökken, és 0,4 - 0,6 V feszültségnél a blokkoló réteg eltűnik. , és az áramerősség jelentősen megnő (ezt az áramot közvetlennek nevezzük).
Eltérõ polaritású külsõ feszültség csatlakoztatásakor a blokkolóréteg megnõ és a p–n átmenet ellenállása megnõ, a kisebbségi töltéshordozók mozgásából adódó áram pedig viszonylag nagy feszültségeknél is jelentéktelen lesz.
A dióda előremenő áramát a fő, a fordított áramot a kisebbségi töltéshordozók hozzák létre. A dióda pozitív (egyen) áramot vezet az anódtól a katód felé.
ábrán Az 1. ábra a hagyományos grafikus jelölést (UGO) és az egyenirányító diódák jellemzőit (ideális és valós áram-feszültség karakterisztikáját) mutatja. A dióda áram-feszültség karakterisztikájában (CVC) a koordináták origójában látható törés a grafikon első és harmadik negyedében különböző áram- és feszültségskálákhoz kapcsolódik. A dióda két kivezetése: az A anód és a K katód nincs feltüntetve az UGO-n, és az ábrán láthatók a pontosítás érdekében.
A valódi dióda áram-feszültség karakterisztikáján az elektromos meghibásodás területét jelzik, amikor az áramerősség élesen növekszik a fordított feszültség enyhe növekedésével.
Az elektromos meghibásodás visszafordítható jelenség. A munkaterületre visszatérve a dióda nem veszíti el tulajdonságait. Ha a fordított áram túllép egy bizonyos értéket, akkor az elektromos meghibásodás visszafordíthatatlan hőleállássá válik a készülék meghibásodásával.
Rizs. 1. Félvezető egyenirányító dióda: a - feltételes grafikus kép, b - ideális áram-feszültség karakterisztika, c - valós áram-feszültség karakterisztika
Az ipar elsősorban germánium (Ge) és szilícium (Si) diódákat gyárt.
szilícium diódák alacsony fordított árammal, magasabb üzemi hőmérséklettel (150 - 200 °C versus 80 - 100 °C), ellenállnak a nagy fordított feszültségnek és áramsűrűségnek (60 - 80 A / cm2 versus 20 - 40 A / cm2). Ezenkívül a szilícium széles körben elterjedt elem (ellentétben a germánium diódákkal, amelyek ritkaföldfém elemek).
Rizs. 4. ábra: UGO és a Schottky-dióda szerkezete: 1 – kis ellenállású kezdeti szilíciumkristály, 2 – nagy ellenállású szilícium epitaxiális rétege, 3 – térfogattöltési tartomány, 4 – fém érintkező
Az epitaxiális réteg felületére fémelektródát helyeznek, amely biztosítja a kiegyenesedést, de nem fecskendez be kisebb hordozót az alaprégióba (leggyakrabban arany). Emiatt ezek a diódák nem rendelkeznek olyan lassú folyamatokkal, mint a kisebbségi hordozók felhalmozódása és reszorpciója az alapban. Ezért a Schottky-diódák tehetetlensége nem nagy. Ezt az egyenirányító érintkező gátkapacitásának értéke határozza meg (1 - 20 pF).
Ezenkívül a Schottky-diódák soros ellenállása sokkal kisebb, mint az egyenirányító diódáké, mivel a fémréteg kisebb ellenállással rendelkezik, mint bármely erősen adalékolt félvezetőhöz képest. Ez lehetővé teszi a Schottky-diódák használatát jelentős áramok (tíz amper) egyenirányításához. Általában másodlagos tápegységek kapcsolására használják nagyfrekvenciás (több MHz-ig terjedő) feszültség egyenirányítására.
Potapov L. A.
Az áram-feszültség karakterisztika (CVC) a p-n átmenet külső áramkörében folyó áramnak a rákapcsolt feszültség értékétől és polaritásától való függésének grafikonja. Ezt a függést kísérleti úton kaphatjuk meg, vagy az áram-feszültség karakterisztikus egyenlet alapján számíthatjuk ki . A pn átmenet termikus árama a szennyeződés koncentrációjától és hőmérsékletétől függ. A pn átmenet hőmérsékletének emelkedése a hőáram növekedéséhez, következésképpen az előremenő és fordított áramok növekedéséhez, az adalékanyag koncentrációjának növekedése pedig a hőáram csökkenéséhez vezet. , a pn átmenet egyen- és fordított áramának csökkenéséhez.
14. Lebontásp- n– átmenet- az átmenet működési módjának éles változását nevezik, amely fordított feszültség alatt van. Kíséret
A fordított áram éles növekedése, enyhén csökkenő, sőt csökkenő fordított feszültséggel:
Háromféle bontás:
1. Alagút (elektromos) - az elektronok potenciálgáton való áthaladásának jelensége;
2. Lavina (elektromos) - akkor fordul elő, ha az atommal való következő ütközésig haladva egy lyuk (elektron) elegendő energiát szerez az atom ionizálásához;
3. Hőlebomlás (irreverzibilis) - a félvezető felmelegedésekor és a vezetőképesség megfelelő növekedése esetén következik be.
15. Egyenirányító dióda: rendeltetés, wah, alapparaméterek, szög
Az egyenirányító diódákat a váltakozó áram egyirányú pulzáló árammá alakítására használják, és elektronikus berendezések tápegységeiben használják.
germánium egyenirányító diódák
A germánium egyenirányító diódák gyártása az indiumnak az eredeti n-típusú germánium lapkába való olvasztásával kezdődik. Az eredeti lemezt viszont egy acél kristálytartóra forrasztják kis teljesítményű egyenirányító diódákhoz, vagy egy réz alapra a nagy teljesítményű egyenirányító diódákhoz. 
24. ábra kis teljesítményű ötvözet dióda kialakítása. 1- kristálytartó; 2 - kristály; 3 - int. következtetés; 4 - alattomos eset; 5 - szigetelő; 6 - kovar cső; 7 - külső kimenet
Rizs25 CVC germánium dióda
A 25. ábrán látható, hogy a hőmérséklet emelkedésével a dióda fordított árama nagymértékben megnő, a letörési feszültség értéke csökken.
A különféle célokra szolgáló germánium diódák egyenirányított áramértéke 0,3 és 1000 A között van. Az előremenő feszültségesés nem haladja meg a 0,5 V-ot, a megengedett fordított feszültség pedig 400 V. A germánium diódák hátránya a rövid távú impulzus túlterhelések esetén is visszafordíthatatlan tönkremenetelük.
Szilícium egyenirányító diódák
Ahhoz, hogy a szilícium egyenirányító diódákban p-n átmenetet kapjunk, alumíniumot olvasztunk n-típusú szilíciumkristályba, vagy arany és antimon ötvözetét p-típusú szilíciummá. Diffúziós módszereket is alkalmaznak az átmenetek előállítására. Számos kis teljesítményű szilícium dióda kialakítása gyakorlatilag nem különbözik a hasonló germánium diódák kialakításától.
A félvezető dióda egy félvezető eszköz, egy p-n átmenettel és két kivezetéssel.
A funkcionális cél szerint megkülönböztetik:
1) Egyenirányító diódák.
2) Zener diódák.
3) Impulzus- és nagyfrekvenciás diódák.
4) Alagútdiódák.
5) Varicaps.
Egyenirányító diódák 50 Hz frekvenciájú váltakozó áram egyenárammá alakítására tervezték. Az elektron-lyuk átmenet fő tulajdonságát használják - egyirányú vezetést.
Ez egy p-n csomópont egy lezárt házban, két vezetékkel. A pozitív kivezetést anódnak, a negatív kivezetést katódnak nevezzük.
A 19. ábra egy egyenirányító dióda felépítését mutatja.
19. ábra - Az egyenirányító dióda felépítése
Az elektromos áramkörökben lévő diódát a 20. ábra szerint jelöljük.
20. ábra - Dióda képe elektromos áramkörökben
Az áram és a feszültség kapcsolatának grafikonját áram-feszültség karakterisztikának (VAC) nevezzük. Az egyenirányító dióda nemlineáris IV karakterisztikával rendelkezik.
A dióda közvetlen csatlakoztatásának karakterisztikája kezdetben jelentős nemlinearitást mutat, mivel az előremenő feszültség növekedésével a gátréteg ellenállása fokozatosan növekszik. Egy bizonyos feszültségnél a gátréteg gyakorlatilag eltűnik, majd a karakterisztika szinte lineárissá válik.
Újbóli bekapcsoláskor az áramerősség erősen megnő. Ennek oka a p-n átmenetben a potenciálgát éles növekedése, a diffúziós áram élesen csökken, és a sodródó áram növekszik. A fordított feszültség további növekedésével azonban az áram növekedése jelentéktelen.
A 21. ábra egy egyenirányító dióda áram-feszültség karakterisztikáját mutatja.
21. ábra - Egyenirányító dióda IV karakterisztikája
Az egyenirányító diódák paraméterei egy olyan érték, amely az eszköz legjelentősebb tulajdonságait jellemzi.
Vannak: statikus és korlátozó paraméterek.
Statikus: Statikus jellemzők határozzák meg (lásd a 22. ábrát).
22. ábra - További konstrukciók az egyenirányító dióda statikus paramétereinek meghatározásához
1. Az áram-feszültség karakterisztika meredeksége:
S = DI/DU, mA/V
ahol DI az aktuális növekmény;
DU - feszültségnövekedés.
Az áram-feszültség karakterisztika meredeksége megmutatja, hogy az áram hány milliamperrel változik a feszültség 1 voltos növekedésével.
2. A dióda belső ellenállása váltakozó árammal szemben.
Ri \u003d DU / DI, Ohm
3. Dióda DC ellenállás.
R 0 \u003d U / I, Ohm
Limit Mode Options:
Ezek túllépése a készülék meghibásodásához vezet. Ezeket a paramétereket figyelembe véve elektromos áramkört építenek.
1. I PR.DOP - az egyenáram megengedett értéke;
2. U OBR.DOP - a fordított feszültség megengedett értéke;
3. R RASS - megengedett teljesítményveszteség.
Az összes félvezető eszköz fő hátránya a paramétereik hőmérséklettől való függése. A hőmérséklet emelkedésével nő a töltéshordozók koncentrációja és nő az átmenet vezetőképessége. A fordított áram erősen megnő. A hőmérséklet emelkedésével az elektromos meghibásodás korábban bekövetkezik. A 23. ábra a hőmérséklet hatását mutatja a CVC-re.
23. ábra - A hőmérséklet hatása a dióda CVC-jére
Egy egyenirányító dióda alapján egyszerű félhullámú egyenirányító áramkört építhet (lásd 24. ábra).
24. ábra - A legegyszerűbb egyenirányító vázlata
Az áramkör egy T transzformátorból áll, amely a kezdeti feszültséget a kívánt értékű feszültséggé alakítja; VD egyenirányító dióda, amely a váltóáram egyenirányítására szolgál, C kondenzátor, amely a hullámosságok kisimítására és az R n terhelésre szolgál.
Betöltés...