Introducere
Dioda semiconductoare– dispozitiv semiconductor cu o joncțiune electrică și două fire (electrozi). Spre deosebire de alte tipuri de diode, principiul de funcționare al unei diode semiconductoare se bazează pe fenomenul de joncțiune pn.
Joncțiunile pn plane pentru diodele semiconductoare sunt obținute prin fuziune, difuzie și epitaxie.
Denumirea grafică convențională (Fig. 1) depinde de designul diodei.
a B C D E F
a - diodă; b - dioda zener; c - dioda zener simetrica;
g - dioda tunel; d - varicap; e - diodă inversată
Figura 1 - Desemnarea diodelor pe diagrame schematice
Principalele caracteristici și parametri ai diodelor:
Caracteristici volt-amper;
Dioda de curent invers constant;
Diodă de tensiune inversă constantă;
Curent direct constant al diodei;
Gama de frecvență a diodei;
Rezistenta diferentiala;
- capacitate;
Tensiune de avarie;
Putere maxima admisa;
Curentul direct constant maxim admisibil al diodei.
Tipuri de diode după scop
Diodele redresoare sunt proiectate pentru a converti AC în DC.
Diodele cu impulsuri au o durată scurtă de procese tranzitorii și sunt destinate utilizării în moduri de operare în impulsuri.
Diodele detectoare sunt proiectate pentru detectarea semnalului
Diodele de amestecare sunt concepute pentru a converti semnalele de înaltă frecvență într-un semnal de frecvență intermediară.
Diodele de comutare sunt destinate utilizării în dispozitivele de control al puterii cu microunde.
Parametric
Diodele de limitare (diac, supresoare) sunt concepute pentru a proteja echipamentele radio și de uz casnic de creșterea tensiunii de la rețea.
Multiplicativ
Tuning
Generator
Tipuri de diode după intervalul de frecvență
Frecventa joasa
Frecventa inalta
Tipuri de diode în funcție de dimensiunea joncțiunii
Avion
Punct
Tipuri de diode după proiectare
Diode Schottky
Diode cu microunde
Diode Zener
Stabilizatoare
Varicaps
LED-uri
Fotodiode
Diodă de avalanșă
Diodă de avalanșă
Dioda Gunn
Diode tunel
Diode inversate
Caracteristica curent-tensiune a diodei
Parametrii tehnici ai diodei sunt determinați în principal de caracteristica curent-tensiune (VAC), a cărei formă tipică este prezentată în Fig. 1. Denumirile și definițiile parametrilor principali ai diodelor și tiristoarelor sunt reglementate de standardele: „Termeni, definiții și denumiri de litere” GOST 20332-84. Pe caracteristică se pot distinge două ramuri tipice: înainte și înapoi. Ramura directă corespunde stării conducătoare a diodei cu polaritatea tensiunii directe. Ramura inversă arată starea închisă a diodei cu polaritatea corespunzătoare a tensiunii inverse. Ramura directă este caracterizată de valori mici ale tensiunii directe pe diodă, iar ramura inversă se caracterizează prin valori mici ale curentului, numite inversă.
Figura 2 - Caracteristica I - V a unei diode
Când o sursă de alimentare constantă este conectată cu un „plus” la anodul diodei (regiunea de tip p) și un „minus” la catod (regiunea de tip n), dioda se dovedește a fi în stare deschisă iar în circuit va curge un curent, a cărui valoare depinde de proprietățile dispozitivului și de valoarea tensiunii aplicate. Polaritatea directă a conexiunii determină mișcarea electronilor din regiunea de tip n către regiunea de tip p, iar „găurile” din regiunea de tip p se deplasează spre electroni. Întâlnindu-se în regiunea tranziției p - n, purtătorii se recombină și încetează să mai existe. O încărcare negativă a bateriei livrează un număr nelimitat de electroni în regiunea n, iar una pozitivă va genera un număr nelimitat de „găuri” în regiunea p. În acest caz, rezistența joncțiunii p - n este mică, ceea ce contribuie la fluxul de curent continuu.
Când sursa de alimentare este reconectată la dispozitiv, sarcinile electrice de pe diodă se vor comporta diferit: electronii din regiunea n conducție vor tinde către o sarcină pozitivă, îndepărtându-se de joncțiunea p - n. La rândul lor, găurile din regiunea de conducție p vor începe să se deplaseze către electrodul negativ, depărtându-se și de joncțiunea p - n. Ca rezultat, granița regiunilor cu conductivitate diferită se va extinde și va forma o zonă epuizată în orice purtători. O astfel de zonă are o rezistență mare la curent, dar aici are loc încă un mic schimb de purtători, ceea ce înseamnă că există și un curent, dar magnitudinea sa este de multe ori mai mică decât cea directă. Acest curent se numește curent invers al diodei.
Comandă de lucru:
1) rulați programul „Multisim”;
2) folosind biblioteca încorporată de componente și dispozitive, creați un circuit din Anexa A;
3) setați o tensiune sinusoidală de 3V cu o frecvență de 5 Hz pe generator;
4) începeți simularea, setați osciloscopul în modul de baleiaj BA-A, astfel încât ramura directă (Fig. 2) a VAC-ului diodei să fie clar vizibilă;
5) opriți simularea, schițați caracteristica curent-tensiune a diodei;
6) setați o tensiune sinusoidală de 150 V cu o frecvență de 5 Hz pe generator;
7) începeți simularea, setați osciloscopul în modul de baleiaj BA-A, astfel încât ramura inversă (Fig. 2) a VAC-ului diodei să fie clar vizibilă;
8) opriți simularea, schițați caracteristica curent-tensiune a diodei;
10) în mod similar, măsurați caracteristica I - V a unei diode zener semiconductoare (Anexa B, setările generatorului - 4 V, 5 Hz);
11) întocmește o diagramă pentru diac din Anexa B;
12) setați multimetrul în modul curent de măsurare, osciloscopul în modul normal de bază de timp;
13) prin creșterea tensiunii prin comutarea înfășurărilor transformatorului, asigurați-vă că siguranța a ars;
14) opriți simularea, trageți concluzii, explicați ce se întâmplă;
15) întocmește o schemă punte redresoare (Anexa D);
16) setați o tensiune sinusoidală de 9 V cu o frecvență de 50 Hz pe generator;
17) rulați simularea, configurați osciloscopul;
18) investigați circuitul, schimbând tensiunea și comutând sarcina, pentru a arde lampa și siguranțe;
19) opriți simularea, trageți concluzii, schițați oscilograme;
20) întocmește o diagramă pentru studiul unei diode (Anexa D);
21) rulați simularea, comutați la generatorul de undă sinusoidală, configurați osciloscoapele;
22) compara oscilogramele dispozitivelor paralele;
23) comutați la o baterie DC, prin schimbarea motorului rezistenței variabile R1, construiți dependența tensiunii U2 (XMM2) de tensiunea U1 (XMM1);
25) închide programul;
26) răspunde la întrebările de securitate.
Elementele semiconductoare sunt utilizate pe scară largă în domeniul electronicii, dintre care una este o diodă. Sunt folosite în aproape toate dispozitivele, dar mai des în diverse surse de alimentare și pentru a asigura siguranța electrică. Fiecare dintre ele are propriul său scop și caracteristici tehnice specifice. Pentru a identifica diferite tipuri de defecțiuni și pentru a obține informații tehnice, trebuie să cunoașteți CVC-ul diodei.
Informatii generale
Dioda (D) - element semiconductor, care servește la trecerea curentului prin joncțiunea pn într-o singură direcție. Cu ajutorul lui D, puteți îndrepta variabila U, obținând o pulsație constantă din ea. Pentru a netezi pulsațiile, se folosesc filtre de tip condensator sau inductiv și uneori sunt combinate.
D constă numai dintr-o joncțiune p-n cu conductoare, care se numesc anod (+) și catod (-). Curentul, la trecerea prin conductor, are un efect termic asupra acestuia. Când este încălzit, catodul emite particule încărcate negativ - electroni (E). Anodul atrage electroni deoarece are o sarcină pozitivă. În acest proces, se formează un câmp de emisie, la care ia naștere un curent (emisia). Între (+) și (-) se generează o sarcină spațială negativă, care interferează cu mișcarea liberă a electronilor.E, care au ajuns la anod, formează un curent anodic, iar cei care nu au ajuns - unul catodic. Dacă anodul și curentul catodic sunt egali cu zero, D este în stare închisă.
D constă dintr-o carcasă din material dielectric durabil. Carcasa contine un spatiu de vid cu 2 electrozi (anod si catod). Electrozii, care sunt metal cu un strat activ, sunt încălziți indirect. Stratul activ emite electroni atunci când este încălzit. Catodul este proiectat în așa fel încât să existe un fir în interiorul său, care se încălzește și emite electroni, iar anodul servește la primirea acestora.
În unele surse, anodul și catodul sunt numite cristal, care este fabricat din siliciu (Si) sau germaniu (Ge). Una dintre părțile sale constitutive are o lipsă artificială de electroni, iar cealaltă are un exces (Fig. 1). Există o graniță între aceste cristale, care se numește o joncțiune p-n.
Figura 1 - Reprezentarea schematică a unui semiconductor de tip p-n.
Aplicații
D este utilizat pe scară largă ca redresor U variabil în construcția de surse de alimentare (PSU), punți de diode, precum și sub forma unui singur element al unui circuit specific. D este capabil să protejeze circuitul de inversarea polarității conexiunii de alimentare. În circuit, poate apărea o defecțiune a oricărei părți semiconductoare (de exemplu, un tranzistor) și poate duce la procesul de defectare a lanțului de elemente radio. În acest caz, se folosește un lanț de mai multe D, conectate în sens opus. Semiconductorii sunt utilizați pentru a crea comutatoare pentru comutarea semnalelor de înaltă frecvență.
D sunt utilizate în industria cărbunelui și metalurgică, în special atunci când se creează circuite de comutare intrinsec sigure sub formă de bariere de diode care limitează U în circuitul electric necesar. Barierele cu diode sunt utilizate împreună cu limitatoarele de curent (rezistoare) pentru a reduce valorile I și a crește gradul de protecție și, în consecință, siguranța electrică și siguranța la incendiu a întreprinderii.
Caracteristici volt-amper
Caracteristica I – V este o caracteristică a unui element semiconductor care arată dependența lui I care trece printr-o joncțiune p-n de mărimea și polaritatea lui U (Fig. 1).
Figura 1 - Un exemplu de caracteristică curent-tensiune a unei diode semiconductoare.
Caracteristicile I - V diferă unele de altele și depinde de tipul dispozitivului semiconductor. Graficul caracteristic I – V este o curbă, de-a lungul verticalei căreia sunt marcate valorile I direct (mai sus). Mai jos sunt valorile lui I atunci când sunt conectate înapoi. Pe orizontală, citirile U sunt indicate pentru pornirea directă și inversă. Schema constă din 2 părți:
- Sus și dreapta - D funcționează în conexiune directă. Afișează debitul I și linia crește, ceea ce indică o creștere a U direct (Upr).
- Partea inferioară din stânga - D este în stare închisă. Linia merge aproape paralelă cu axa și indică o creștere lentă a Iobr (curent invers).
Din grafic, putem concluziona: cu cât partea verticală a graficului (1 parte) este mai abruptă, cu atât linia de jos este mai aproape de axa orizontală. Aceasta indică proprietățile ridicate de redresare ale dispozitivului semiconductor. Trebuie avut în vedere că caracteristica I - V depinde de temperatura ambiantă; odată cu scăderea temperaturii, are loc o scădere bruscă a Iobr. Dacă temperatura crește, atunci crește și Iobr.
Trasarea unui grafic
Nu este dificil să construiți un CVC pentru un anumit tip de dispozitiv semiconductor. Aceasta necesită o sursă de alimentare, un multimetru (voltmetru și ampermetru) și o diodă (poate fi construită pentru orice dispozitiv semiconductor). Algoritmul pentru construirea caracteristicii I - V este următorul:
- Conectați unitatea de alimentare la diodă.
- Măsoară U și I.
- Introduceți datele în tabel.
- Pe baza datelor tabelare, construiți un grafic al dependenței lui I de U (Fig. 2).
Figura 2 - Un exemplu de caracteristică I - V neliniară a unei diode.
Caracteristica I – V va fi diferită pentru fiecare semiconductor. De exemplu, unul dintre cei mai comune semiconductori este dioda Schottky, numită de fizicianul german W. Schottky (Figura 3).
Figura 3 - VAC Schottky.
Pe baza graficului asimetric, se poate observa că acest tip de diodă se caracterizează printr-o mică scădere a U cu conexiune directă. Există o creștere exponențială a I și U. Curentul din barieră se datorează particulelor încărcate negativ în polarizare inversă și directă. Schottky are o viteză mare de răspuns, deoarece nu există procese difuze și de recombinare. I depinde de U din cauza unei modificări a numărului de operatori care participă la procesele de transfer de taxe.
Semiconductorul de siliciu este utilizat pe scară largă în aproape toate circuitele electrice ale dispozitivelor. Figura 4 prezintă caracteristica sa I - V.
Figura 4 - Caracteristica I - V a siliciului D.
În Figura 4, caracteristica I - V începe de la 0,6-0,8 V. Pe lângă siliciul D, există și cele cu germaniu, care vor funcționa normal la temperaturi normale. Siliciul are un Ipr și Iobr mai scăzute, prin urmare, defalcarea termică ireversibilă a germaniului D are loc mai rapid (atunci când este furnizat Urev ridicat) decât în cazul concurentului său.
Redresorul D este folosit pentru a converti AC U în DC, iar Figura 5 arată caracteristica sa I - V.
Figura 5 - Caracteristica I - V a redresorului D.
Figura prezintă caracteristicile I – V teoretice (curba întreruptă) și practice (experimentale). Ele nu coincid din cauza faptului că teoria nu a ținut cont de unele aspecte:
- Prezența lui R (rezistență) a regiunii emițătoare a cristalului, conductoare și contacte.
- Curenți de scurgere.
- Procese de generare și recombinare.
- Avarii de diferite tipuri.
În plus, temperatura ambientală afectează în mod semnificativ măsurătorile, iar caracteristicile I - V nu coincid, deoarece valorile teoretice sunt obținute la o temperatură de +20 de grade. Există și alte caracteristici importante ale semiconductorilor care pot fi înțelese din marcajele de pe ambalaj.
Există și caracteristici suplimentare. Sunt necesare pentru utilizarea lui D într-un anumit circuit cu U și I. Dacă utilizați D de putere redusă în dispozitive cu U care depășește Uobr maxim admisibil, atunci va avea loc o defecțiune și defecțiune a elementului, iar acest lucru poate duce, de asemenea, la un lanț de eșec al altor părți.
Caracteristici suplimentare: valorile maxime ale Iobr și Uobr; valori directe ale lui I și U; curent de suprasarcină; Temperatura maxima; temperatura de lucru și așa mai departe.
Caracteristica I - V ajută la determinarea unor astfel de defecte complexe D: defalcarea tranziției și depresurizarea carcasei. Defecțiunile complexe pot duce la defecțiunea pieselor scumpe, prin urmare, înainte de a instala D pe placă, acesta trebuie verificat.
Posibile defecțiuni
Conform statisticilor, D sau alte elemente semiconductoare eșuează mai des decât alte elemente ale circuitului. Articolul defect poate fi calculat și înlocuit, dar uneori acest lucru duce la o pierdere a funcționalității. De exemplu, atunci când o joncțiune p-n se defectează, D se transformă într-un rezistor obișnuit, iar o astfel de transformare poate duce la consecințe triste, de la defecțiunea altor elemente până la incendiu sau șoc electric. Defectele majore includ:
- Dărâma. Dioda își pierde capacitatea de a trece curentul într-o direcție și devine un rezistor obișnuit.
- Daune structurale.
- O scurgere.
În timpul defecțiunii, D nu trece curentul într-o singură direcție. Pot exista mai multe motive și apar cu creșteri bruște ale I și U, care sunt valori inacceptabile pentru un anumit D. Principalele tipuri de defecțiuni ale joncțiunii pn:
- Termic.
- Electric.
La nivel termic, la nivel fizic, se constată o creștere semnificativă a vibrațiilor atomice, deformarea rețelei cristaline, supraîncălzirea tranziției și pătrunderea electronilor în zona conductivă. Procesul este ireversibil și duce la deteriorarea componentei radio.
Defecțiunile electrice sunt temporare (cristalul nu este deformat) și când revine la funcționarea normală, funcțiile semiconductoare ale acestuia revin. Daunele structurale sunt afectarea fizică a picioarelor și a corpului. Curentul de scurgere apare atunci când carcasa este depresurizată.
Pentru a verifica D, este suficient să evaporați un picior și să îl sunați cu un multimetru sau un ohmmetru în prezența unei defecțiuni a tranziției (ar trebui să sune doar într-o singură direcție). Ca urmare, valoarea tranziției R p-n va apărea într-o direcție, iar în cealaltă dispozitivul va afișa infinit. Dacă suni în 2 direcții, atunci componenta radio este defectă.
Dacă piciorul a dispărut, atunci trebuie lipit. Dacă carcasa este deteriorată, piesa trebuie înlocuită cu una care poate fi reparată.
Când cazul este depresurizat, va fi necesar să se traseze caracteristica I - V și să o compare cu valoarea teoretică luată din literatura de referință.
Astfel, caracteristica I - V permite nu numai obținerea datelor de referință despre o diodă sau orice element semiconductor, ci și identificarea defecțiunilor complexe care nu pot fi determinate la verificarea cu un dispozitiv.
Diodă- un dispozitiv semiconductor cu doi electrozi cu o joncțiune p – n, care are conductivitate de curent unilaterală. Există multe tipuri diferite de diode - redresor, impuls, tunel, inversate, diode cu microunde, precum și diode Zener, varicaps, fotodiode, LED-uri etc.
Funcționarea diodei redresoare se explică prin proprietățile joncțiunii electrice p – n.
Aproape de limita a doi semiconductori, se formează un strat care este lipsit de purtători mobili de sarcină (datorită recombinării) și are o rezistență electrică mare - așa-numitul strat de blocare. Acest strat definește diferența de potențial de contact (bariera de potențial).
Dacă se aplică o tensiune externă la joncțiunea p – n, creând un câmp electric în direcția opusă câmpului stratului electric, atunci grosimea acestui strat va scădea și la o tensiune de 0,4 - 0,6 V stratul de blocare va dispar, iar curentul va crește semnificativ (acest curent se numește direct).
Când este conectată o tensiune externă de o polaritate diferită, stratul de blocare va crește și rezistența joncțiunii p – n va crește, iar curentul datorat mișcării purtătorilor de sarcină minoritari va fi nesemnificativ chiar și la tensiuni relativ ridicate.
Curentul direct al diodei este creat de cele principale, iar curentul invers este creat de purtătorii de sarcină minoritari. Dioda trece curent pozitiv (înainte) în direcția de la anod la catod.
În fig. 1 prezintă denumirea grafică convențională (UGO) și caracteristicile diodelor redresoare (caracteristicile lor ideale și reale curent-tensiune). Ruperea vizibilă a caracteristicii curent-tensiune a diodei (CVC) la originea coordonatelor este asociată cu diferite scări de curenți și tensiuni în primul și al treilea cadran al graficului. Două ieșiri ale diodei: anodul A și catodul K din UGO nu sunt indicate și sunt prezentate în figură pentru explicație.
Caracteristica curent-tensiune a unei diode reale indică zona de defecțiune electrică, când, cu o creștere mică a tensiunii inverse, curentul crește brusc.
Defecțiunea electrică este reversibilă. La întoarcerea în zona de lucru, dioda nu își pierde proprietățile. Dacă curentul invers depășește o anumită valoare, atunci defecțiunea electrică se va transforma în termică ireversibilă odată cu defecțiunea dispozitivului.
Orez. 1. Diodă redresoare cu semiconductor: a - imagine grafică convențională, b - caracteristică curent-tensiune ideală, c - caracteristică curent-tensiune reală
Industria produce în principal diode cu germaniu (Ge) și siliciu (Si).
Diode de siliciu au curenți inversi mici, o temperatură de funcționare mai mare (150 - 200 ° С față de 80 - 100 ° С), suportă tensiuni inverse mari și densități de curent (60 - 80 A / cm2 față de 20 - 40 A / cm2). În plus, siliciul este un element larg răspândit (spre deosebire de diodele cu germaniu, care este un element de pământ rar).
Orez. 4. UGO și structura diodei Schottky: 1 - cristal inițial de siliciu cu rezistență scăzută, 2 - strat epitaxial de siliciu de înaltă rezistență, 3 - regiune de încărcare spațială, 4 - contact cu metal
Un electrod metalic este aplicat pe suprafața stratului epitaxial, care asigură rectificarea, dar nu injectează purtători minoritari în regiunea de bază (cel mai adesea aur). Din acest motiv, în aceste diode nu există procese atât de lente precum acumularea și resorbția purtătorilor minoritari în bază. Prin urmare, inerția diodelor Schottky nu este mare. Este determinată de valoarea capacității de barieră a contactului de redresare (1 - 20 pF).
În plus, rezistența în serie a diodelor Schottky este semnificativ mai mică decât cea a diodelor redresoare, deoarece stratul de metal are rezistență scăzută în comparație cu orice semiconductor, chiar și puternic dopat. Acest lucru permite utilizarea diodelor Schottky pentru redresarea curenților semnificativi (zeci de amperi). Ele sunt de obicei utilizate în sursele de alimentare secundare în impulsuri pentru redresarea tensiunilor de înaltă frecvență (până la câțiva MHz).
Potapov L.A.
Caracteristica curent-tensiune (VAC) este un grafic al dependenței curentului din circuitul extern al joncțiunii p-n de valoarea și polaritatea tensiunii aplicate acesteia. Această dependență poate fi obținută experimental sau calculată pe baza ecuației caracteristice curent-tensiune . Curentul termic al joncțiunii pn depinde de concentrația de impurități și de temperatură. O creștere a temperaturii joncțiunii pn duce la o creștere a curentului termic și, în consecință, la o creștere a curenților directe și invers.O creștere a concentrației de dopant duce la o scădere a curentului termic, și, în consecință, la o scădere a curenților directe și invers ai joncțiunii pn.
14. Defalcarep- n-Tranziție- se numește o schimbare bruscă a modului de funcționare al joncțiunii, care este sub tensiune inversă. Însoțitor
O creștere bruscă a curentului invers, cu o tensiune inversă ușor în scădere și chiar descrescătoare:
Trei tipuri de defalcare:
1. Tunel (electric) - fenomenul trecerii electronilor printr-o bariera de potential;
2. Avalanșă (electrică) - apare dacă, la deplasarea înainte de următoarea ciocnire cu atomul, gaura (electronul) capătă energie suficientă pentru a ioniza atomul;
3. Defalcare termică (ireversibilă) - apare atunci când semiconductorul se încălzește și creșterea corespunzătoare a conductivității.
15. Dioda redresoare: scop, ceara, parametri de baza, ugo
Diodele redresoare sunt folosite pentru a converti curentul alternativ în curent pulsatoriu dintr-o singură direcție și sunt utilizate în sursele de alimentare pentru echipamente electronice.
Diode redresoare cu germaniu
Fabricarea diodelor redresoare cu germaniu începe prin fuzionarea indiului în placa semiconductoare de germaniu de tip n originală. La rândul său, placa originală este lipită la un suport de cristal din oțel pentru diode redresoare de putere redusă sau la o bază de cupru pentru diode redresoare de mare putere. 
Fig. 24 proiectarea unei diode din aliaj de putere redusă. 1- suport de cristal; 2 - cristal; 3 - int. concluzie; 4 - corp insidios; 5 - izolator; 6 - teava de kovar; 7 - ieșire externă
Orez25 VAC de diodă cu germaniu
Din fig. 25 se poate observa că odată cu creșterea temperaturii, curentul invers al diodei crește semnificativ, iar valoarea tensiunii de avarie scade.
Diodele cu germaniu pentru diverse scopuri au un curent redresat de la 0,3 la 1000A. Căderea de tensiune directă nu depășește 0,5 V, iar tensiunea inversă admisă este de 400 V. Dezavantajul diodelor cu germaniu este defectarea lor ireversibilă chiar și cu supraîncărcări de impuls pe termen scurt.
Diode redresoare din siliciu
Pentru a obține o joncțiune p-n în diodele redresoare de siliciu, aluminiul este topit într-un cristal de siliciu de tip n sau un aliaj de aur cu antimoniu în siliciu de tip p. Pentru a obține tranziții se folosesc și metode de difuzie. Designul unui număr de diode de siliciu de putere redusă practic nu diferă de designul diodelor similare cu germaniu.
O diodă semiconductoare este un dispozitiv semiconductor cu o joncțiune pn și două fire.
După scopul funcțional, se disting:
1) Diode redresoare.
2) Diode Zener.
3) Diode cu impulsuri și de înaltă frecvență.
4) Diode tunel.
5) Varicaps.
Diode redresoare conceput pentru redresarea curentului alternativ cu o frecvență de 50 Hz în curent continuu. Proprietatea principală a tranziției electron-gaură este utilizată - conductivitatea unilaterală.
Reprezintă o joncțiune p-n într-o carcasă sigilată cu două cabluri. Ieșirea zonei pozitive se numește anod, ieșirea zonei negative se numește catod.
Figura 19 prezintă structura unei diode redresoare.
Figura 19 - Structura diodei redresoare
O diodă în circuitele electrice este desemnată în conformitate cu figura 20.
Figura 20 - Imaginea unei diode în circuitele electrice
Graficul relației dintre curent și tensiune se numește caracteristică curent-tensiune (VAC). Dioda redresoare are o caracteristică I – V neliniară.
Caracteristica de pornire directă a diodei are inițial o neliniaritate semnificativă, deoarece odată cu creșterea tensiunii directe, rezistența stratului de blocare crește treptat. La o anumită tensiune, stratul de blocare practic dispare și apoi caracteristica devine aproape liniară.
Când este pornit din nou, curentul crește brusc. Acest lucru se datorează unei creșteri accentuate a barierei de potențial în joncțiunea p-n, curentul de difuzie scade brusc, iar curentul de deriva crește. Cu toate acestea, cu o creștere suplimentară a tensiunii inverse, creșterea curentului este nesemnificativă.
Figura 21 prezintă caracteristica curent-tensiune a diodei redresoare.
Figura 21 - Caracteristica I - V a unei diode redresoare
Parametrii diodelor redresoare sunt o valoare care caracterizează cele mai semnificative proprietăți ale dispozitivului.
Distingeți între: parametri statici și parametrii limită.
Static: Determinat de caracteristicile statice (vezi figura 22).
Figura 22 - Construcții suplimentare pentru determinarea parametrilor statici ai unei diode redresoare
1. Abruptul caracteristicii curent-tensiune:
S = DI / DU, mA / V
unde DI este incrementul curent;
DU - creșterea tensiunii.
Panta caracteristicii curent-tensiune arată câți miliamperi se va schimba curentul cu o creștere a tensiunii cu 1 volt.
2. Rezistența internă a diodei la curent alternativ.
Ri = DU / DI, Ohm
3. Rezistența diodei la curent continuu.
R0 = U/I, Ohm
Parametrii modului limită:
Depășirea lor duce la defecțiunea dispozitivului. Ținând cont de acești parametri, se construiește un circuit electric.
1. I PR.DOP - valoarea admisibilă a curentului continuu;
2. U OBR.DOP - valoarea admisibilă a tensiunii inverse;
3. R RASS - putere de disipare admisă.
Principalul dezavantaj al tuturor dispozitivelor semiconductoare este dependența parametrilor lor de temperatură. Odată cu creșterea temperaturii, concentrația purtătorilor de sarcină crește și conductivitatea tranziției crește. Curentul invers crește foarte mult. Odată cu creșterea temperaturii, defecțiunea electrică are loc mai devreme. Figura 23 prezintă efectul temperaturii asupra caracteristicii I – V.
Figura 23 - Influența temperaturii asupra caracteristicii I - V a unei diode
Pe baza unei diode redresoare, puteți construi un circuit al celui mai simplu redresor cu jumătate de undă (vezi Figura 24).
Figura 24 - Schema celui mai simplu redresor
Circuitul este format dintr-un transformator T, care este folosit pentru a converti tensiunea inițială într-o tensiune de mărimea dorită; Dioda redresoare VD, care servește la redresarea curentului alternativ, condensatorul C, care servește la netezirea ondulației și la încărcarea R n.
Se încarcă ...