Полупроводниковый диод имеет вах сколько ветвей

Вольт-амперная характеристика (вах) полупроводникового диода

U _{эл.проб.} = 10 ÷1000 В – напряжение электрического пробоя.

U_нас. = 0,3 ÷ 1 В – напряжение насыщения.

I_a и U_a – анодный ток и напряжение.

Участок I:– рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)

Участки II, III, IV, — обратная ветвь ВАХ (не рабочий участок)

Участок II: Если приложить к диоду обратное напряжение – диод закрыт, но все равно через него будет протекать малый обратный ток (ток дрейфа, тепловой ток), обусловленный движением не основных носителей.

Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение, неосновные носители будут разгоняться и при соударении с узлами кристаллической решетки происходит ударная ионизация, которая в свою очередь приводит к лавинному пробою (вследствие чего резко возрастает ток)

Электрический пробой является обратимым, после снятия напряжения P-N-переход восстанавливается.

Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность, что приводит к нагреву диода и он сгорает.

Тепловой пробой — необратим.

Вслед за электрическим пробоем, очень быстро следует тепловой, поэтому диоды при электрическом пробое не работают.

Лекция 8. Стабилитроны, импульсные диоды, стабисторы, варикапы, туннельные диоды.

Импульсные диоды. Стабилитроны

Важнейшим параметром импульсных диодов, определяющим возможность использования диода при коротких импульсах, является время восстановления обратного сопротивления. Для его уменьшения диоды изготавливают так, чтобы емкость перехода была малой и рекомбинация носителей происходила как можно быстрее. Так в мезадиодах уменьшен объем базовой области. За счет этого сокращается накопление и рассасывание носителей в базе.

Стабилитроны — это кремниевые плоскостные диоды, предназначенные для стабилизации уровня постоянного напряжения в схеме при изменении в некоторых пределах тока через диод.

Если обратное напряжение превышает значение Uобр. пр, происходит лавинный пробой p-n-перехода, при котором обратный ток резко возрастает при почти неизменном обратном напряжении. Такой участок характеристики (участок аб, рис. 1.13, а) используют стабилитроны, нормальным включением которых в цепь источника постоянного напряжения является обратное. Если обратный ток через стабилитрон не превышает некоторого значения Iст. макс, то состояние электрического пробоя не приводит к порче диода и может воспроизводиться в течение десятков и сотен тысяч часов. В качестве исходного материала при изготовлении стабилитронов используют кремний, поскольку обратные токи кремниевых р-n-переходов невелики.

К основным параметрам стабилитронов относятся: напряжение стабилизации U_CT— напряжение на стабилитроне при указанном номинальном токе стабилизации I_ст.ном. (рис. 1.13, а).

Уровень напряжения стабилизации определяется величиною пробивного напряжения U_o₆_p._np, зависящего, в свою очередь, от ширины p-n-перехода, а следовательно, степени легирования кремния .примесью. Для получения низковольтных стабилитронов используется сильно легированный кремний .Поэтому у стабилитронов с напряжением стабилизации

При лавинном пробое носители преобразуют энергию достаточную для ударной ионизации. При тоннельных происходит электрический пробой электронов, проникают в pn- переход под действием поля.

Варикапом называется специально сконструированный диод, применяемый в качестве конденсатора переменной емкости. В варикапах используется биполярная емкость, отличающаяся малым температурным коэффициентом, малой зависимостью от частоты. В рабочем режиме прикладывается запирающее напряжение. Емкость меняется при изменении обратного напряжения.

Изменяя с помощью R обратное напряжение можно изменять резонансную частоту. Добавочный резистор с большим сопротивлением включен для того, чтобы добротность контура не снижалась заметно от шунтирующего влияния потенциометра R. Без разделительного конденсатора варикап был бы замкнут накоротко катушкой для постоянного тока.

Туннельные диоды

Под уровнем Ферми понимается такой энергетический уровень, вероятность заполнения которого электроном равна 0,5. Полупроводники с высокой степенью лигирования называются вырожденными и используются для производства туннельных диодов. Характерной особенностью вырожденных полупроводников является расположение уровня Ферми, зависящего от концентрации примеси, не в запрещенной зоне, а в зоне проводимости для полупроводника п-типа и в валентной зоне для полупроводника р-типа. Поскольку в состоянии динамического равновесия уровень Ферми в обоих полупроводниках, образующих р-n переход, должен сравняться, то это означает, что потолок валентной зоны полупроводника р-типа получается выше дна зоны проводимости полупроводника п-типа, т.е. происходит перекрытие зон. Т.к. ширина обедненного слоя обратно пропорциональна концентрации примеси, то при высокой концентрации примеси толщина перехода мала. Такой низкий и узкий потенциальный барьер может быть преодолен электроном , имеющим энергию, меньшую высоты барьера. Возникает туннельный эффект, основанный на волновом представлении движения электрона, который как бы туннелирует через барьер. При подаче прямого напряжения уровень Ферми смещается на такую же величину, что вызывает уменьшение потенциального барьера.

В диоде без внешнего напряжения существует туннелирование электронов из n-области в р-область и обратно. Встречные потоки равны и суммарный ток равен нулю.

При небольшом прямом напряжении происходит уменьшение высоты барьера и смещение энергетической диаграммы п-типа относительно энергетической диаграммы р-области. Свободные энергетические уровни (занятые дырками) р-области, расположенные непосредственно под уровнем Ферми, оказываются на одной высоте по энергетической диаграмме с энергетическими уровнями n-области (занятыми электронами). Поэтому будет преимущественное туннелирование электронов из п-типа в р-тип.

При прямом напряжении на диоде, когда энергетический уровень валентной и примесной зон р-области окажутся на одной высоте с занятыми электронами энергетическими уровнями зоны проводимости и примесной зоны n-области, туннельный ток через диод будет максимальным.

При дальнейшем увеличении прямого напряжения ток уменьшается, т.к. уровни расходятся и уменьшается количество электронов, способных туннелировать из n-области.

С дальнейшим увеличением прямого напряжения в связи с уменьшением высоты потенциального барьера прямой ток через диод будет возрастать, как и в обычных выпрямит. диодах.

При обратном напряжении на туннельном диоде опять возникают условия для туннелирования электронов, только теперь электроны идут из валентной зоны р-области в зону проводимости n-области.

Т.о., этот диод обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением на склоне.

Туннельные диоды, у которых отсутствует максимум тока на прямой ветви вольтамперной характеристики, называются обращенными.

Лекция 9. Транзисторы. Схемы включения. Входные и выходные характеристики транзисторов. Графоаналитический расчет рабочего режима.

Транзисторы. Принцип действия. Схемы включения.

Наиболее распространены транзисторы с двумя р-п переходами, называемые биполярными, т.к. их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков.

Т ранзисторы могут работать в трех режимах в зависимости от напряжения на переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное. Режим отсечки достигается подачей обратного напряжения на оба перехода. Если же на обоих переходах напряжение прямое, то транзистор работает в режиме насыщения. Основным режимом является активный, он используется в усилителях и генераторах.

Полярность Е₁ и Е₂ такова, что на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное (рисунок 8). Поэтому сопротивление эмиттерного перехода мало и для получения нормального тока в этом переходе достаточно Е₁ долей вольта. Сопротивление коллекторного перехода велико и Е₂ составляет десятки вольт.

При увеличении прямого напряжения между базой и эмиттером U_бэ понижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе и возникает ток эмиттера i_э. Электроны инжектируются из эмиттера в базу и благодаря диффузии проникают сквозь базу в коллекторный переход, увеличивая коллекторный ток. Т.к. коллекторный переход работает при обратном напряжении, то в этом переходе возникают объемные положительные и отрицательные заряды , между которыми возникает электрическое поле. Они способствуют продвижению электронов через коллекторный переход, пришедших из эмиттерного перехода. Если толщина базы достаточно мала и концентрация дырок в ней невелика, то большинство электронов, пройдя через базу, не успевает рекомбинировать с дырками базы и достигают коллекторного перехода. Лишь небольшая часть успевает рекомбинировать, в результате рекомбинаций возникает ток базы. Действительно, в установившемся режиме число дырок в базе должно быть неизменным. Вследствие рекомбинации каждую секунду сколько то дырок исчезает, но столько же новых дырок возникает за счет того, что из базы уходит такое же число эл-нов к Е₁.

Ток базы бесполезный, даже вредный. Базу делают очень тонкой и уменьшают в ней концентрацию примесей, которая определяет концентрацию дырок. Тогда меньшее число электронов будет рекомбинировать с дырками в базе.

Когда к эмиттерному переходу напряжение не приложено, то практически можно считать, что в этом переходе тока нет. Тогда коллекторный переход имеет большее сопротивление току, т.к. основные носители заряда удаляются от перехода и по обе стороны от границы создается обедненная область. Через коллекторный переход протекает лишь очень небольшой обратный ток, вызванный перемещением навстречу друг другу неосновных носителей: электронов из р-области, дырок из n-области.

Коэффициент передачи тока эмиттера находится по формуле

Возможны три схемы включения транзистора : с общей базой, с общим эмиттером, с общим коллектором.

Транзистор характеризуется четырьмя семействами статических характеристик:

Коэффициент передачи по току:  =  / (1-)

Рисунок 9 – Входные и выходные характеристики

Возможны 3 схемы включения транзисторов: С общей базы (ОБ), с общем эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК).

Входные и выходные характеристики.

Совокупность транзистора со вспомогательными элементами наз-ся усилительным каскадом.

R_ивс — внутреннее сопротивление источника внешнего сигнала;

R_б – сопротивление обеспечивающее начальный ток фазы;

R_к — коллекторная нагрузка;

С_р — разделительный конденсатор.

Рабочий режим – режим усиления, когда транзистор работает с нагрузкой R_н. В зависимости от того в каком режиме работает источник колебаний во входной цепи, усиление будет происходить с большими или меньшими нелинейными искажениями. Будем считать сопротивление источника колебаний и сопротивление нагрузки линейными, тогда входное сопротивление транзистора нелинейно , поскольку нелинейна входная характеристика i_вх = f(U_вх). Входное сопротивление транзистора мало и наиболее часто случается намного меньше сопротивления источника колебаний, который работает как генератор тока, т.е. в режиме близком к короткому замыканию. Входной переменный ток является синусоидальным. Переменный ток на выходе пропорционален входному току и также синусоидален. Выходное напряжение синусоидально, т.е. усиление происходит без линейных искажений (малые нелинейные искажения). Небольшие нелинейные искажения все же наблюдаются из-за того, что зависимость выходного тока от входного не является строго линейной. Хотя входное напряжение оказывается искаженным , тем не менее на выходе получается почти неискаженные синусоиды.

Реже бывает, что входное сопротивление транзистора много больше сопротивления источника колебаний, т.к. источник колебаний с очень малым внешним сопротивлением встречается не часто. В этом случае входной ток является несинусоидальным.

Аналитический расчет рабочего режима является приближенным и применяется при малых амплитудах колебаний, т.к. их нельзя показать на характеристиках. При графоаналитическом расчете пользуются рабочими характеристиками (линиями нагрузки).

Д ля выходной цепи Е = U_кэ+i_к R_н.

Построение линии нагрузки производится на точках пересечений с осями:

На линии нагрузки выбирается рабочий участок, например, для получения большой выходной мощности следует взять участок АБ.

Мощность режима токов для случая R_вхик: Р_ко = I_ко U_кэо. В справочниках обычно приводится не семейство входных характеристик, а лишь для U_кэо = 0 и одна для U_кэ > 0. Поскольку входные характеристики для различных, превышающих 1В, располагаются очень близко друг к другу, то рабочая характеристика мало отличается от них. Поэтому расчет входных токов и напряжений можно делать по входной характеристике U_кэо > 0. На эту кривую переносятся точки А, Т, Б и получаются точки А₁, Т₁, Б₁ .

Гасящее сопротивление R_б, через которое от источника будет подаваться постоянное напряжение на базу

Коэффициент усиления каскада:

Приближенно можно считать, что постоянная составляющая тока коллектора в режиме усиления равна току покоя коллектора. Тогда мощность, затрачиваемая источником P_o = E  I_ko.

При рабочей точке Т₁ входной ток мало искажен, а входное напряжение сильно искажено. Но выходной ток и напряжение мало искажены, т.к. входное сопротивление транзистора много меньше сопротивления источника колебаний.

Если входное сопротивление транзистора много больше сопротивления источника колебаний, то рабочая точка переходит в точку Т₂ и входной ток оказывается сильно искаженным.

Изменение постоянной составляющей тока коллектора при переходе от режима покоя к режиму усиления является признаком нелинейных искажений. Когда миллиамперметр, измеряющий этот ток, показывает одно и то же значение при отсутствии и при наличии колебаний на входе, то искажений нет.

Полупроводниковый диод имеет вах сколько ветвей

Для практических целей режимы работы диода должны быть описаны величинами и характеристиками, задаваемыми и измеряемыми с помощью внешних источников и приборов. Такими величинами являются напряжение $U_$ и ток $I_$ накала, напряжение $U_$ и ток $I_$ анода, а также геометрические параметры электродов.

Основной практической характеристикой работы диода является вольт–амперная характеристика (ВАХ) — зависимость тока анода от напряжения анод–катод $I_=f(U_).$ Поскольку конкретный вид ВАХ зависит от величины тока накала, то работа диода описывается семейством ВАХ $I_=\left.f(U_)\right|_=const>.$ На рис. 7 изображено семейство и одиночная ВАХ диода. Режим отрицательного анодного напряжения (I) называется режимом задерживающего потенциала. В первом приближении можно считать, что в этой области зависимость тока от напряжения носит экспоненциальный характер $$ j_=j_\exp(\frac),\ \ \ j_=AT^\exp(-\frac), $$ и определяется максвелловским распределением электронов по скоростям. Этот режим используется в лабораторной работе 2.3.

Режим «закона трех вторых» (область II) используется в работе 2.2. Можно считать, что в этой области зависимость плотности анодного тока от анодного напряжения описывается формулой $$ j_=\frac><9\pi>\sqrt>\frac>>. $$

Области режимов I и II разделены областью переходного режима I’, в которой влияние контактной разности потенциалов и потенциального барьера в диодном зазоре, возникающего за счет начальных тепловых скоростей электронов (при нулевом внешнем напряжении катод–анод), приводят к отклонениям от расчетных формул.

Режим эффекта Шоттки (область III) также отделен от режима трех вторых переходной областью II’, в которой проявляется неоднородность температуры и работы выхода по поверхности катода. В области III анодный ток равен току эмиссии $I_=I_$ и его зависимость от анодного напряжения (от напряженности поля вблизи катода) описывается формулой $$ j_>=j_>\exp\fracE_>>. $$ Этот режим используется в лабораторной работе 2.1.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый диод — это электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами, в котором используются свойства р-n- перехода.

Полупроводниковые диоды классифицируются:

1) по назначению: выпрямительные, высокочастотные и сверхвысокочастотные (ВЧ- и СВЧ- диоды), импульсные, полупроводниковые стабилитроны (опорные диоды), туннельные, обращенные, варикапы и др.;

2) по конструктивно — технологическим особенностям: плоскостные и точечные;

3) по типу исходного материала: германиевые, кремниевые, арсенидо — галлиевые и др.

Рисунок 3.1 — Устройство точечных диодов

В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n- типа (рис.3.1), толщиной 0,1…0,6мм и площадью 0,5…1,5 мм2; с пластинкой соприкасается заостренная проволочка (игла) с нанесенной на нее примесью. При этом из иглы в основной полупроводник диффундируют примеси, которые создают область с другим типом электропроводности. Таким образом, около иглы образуется миниатюрный р-n- переход полусферической формы.

Для изготовления германиевых точечных диодов к пластинке германия приваривают проволочку из вольфрама, покрытого индием. Индий является для германия акцептором. Полученная область германия р- типа является эмиттерной.

Для изготовления кремниевых точечных диодов используется кремний n- типа и проволочка, покрытая алюминием, который служит акцептором для кремния.

В плоскостных диодах р-n- переход образуется двумя полупроводниками с различными типами электропроводности, причем площадь перехода у различных типов диодов лежит в пределах от сотых долей квадратного миллиметра до нескольких десятков квадратных сантиметров (силовые диоды).

Плоскостные диоды изготовляются методами сплавления (вплавления) или диффузии (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 — Устройство плоскостных диодов, изготовленных сплавным (а) и диффузионным методом (б)

В пластинку германия n- типа вплавляют при температуре около 500С каплю индия (рис. 3.2, а) которая, сплавляясь с германием, образует слой германия р- типа. Область с электропроводностью р- типа имеет более высокую концентрацию примеси, нежели основная пластинка, и поэтому является эмиттером. К основной пластинке германия и к индию припаивают выводные проволочки, обычно из никеля. Если за исходный материал взят германий р- типа, то в него вплавляют сурьму и тогда получается эмиттерная область n- типа.

Диффузионный метод изготовления р-n- перехода основан на том, что атомы примеси диффундируют в основной полупроводник (рис. 3.2, б). Для создания р- слоя используют диффузию акцепторного элемента (бора или алюминия для кремния, индия для германия) через поверхность исходного материала.

3.1 Выпрямительные диоды

Выпрямительный полупроводниковый диод — это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.

Выпрямительные диоды выполняются на основе р-n- перехода и имеют две области, одна из них является более низкоомной (содержит большую концентрацию примеси), и называется эмиттером. Другая область, база — более высокоомная (содержит меньшую концентрация примеси).

В основе работы выпрямительных диодов лежит свойство односторонней проводимости р-n- перехода, которое заключается в том, что последний хорошо проводит ток (имеет малое сопротивление) при прямом включении и практически не проводит ток (имеет очень высокое сопротивление) при обратном включении.

Как известно, прямой ток диода создается основными, а обратный — не основными носителями заряда. Концентрация основных носителей заряда на несколько порядков превышает концентрацию не основных носителей, чем и обусловливаются вентильные свойства диода.

Основными параметрами выпрямительных полупроводниковых диодов являются:

· прямой ток диода Iпр, который нормируется при определенном прямом напряжении (обычно Uпр = 1…2В);

· максимально допустимый прямой ток Iпр мах диода;

· максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр мах, при котором диод еще может нормально работать длительное время;

· постоянный обратной ток Iобр, протекающий через диод при обратном напряжении, равном Uобр мах;

· средний выпрямленный ток Iвп.ср, который может длительно проходить через диод при допустимой температуре его нагрева;

· максимально допустимая мощность Pмах, рассеиваемая диодом, при которой обеспечивается заданная надежность диода.

По максимально допустимому значению среднего выпрямленного тока диоды делятся на маломощные (Iвп.ср 0,3А), средней мощности (0,3А Iвп.ср 10А) и большой мощности (Iвп.ср 10А).

Для сохранения работоспособности германиевого диода его температура не должна превышать +85С. Кремниевые диоды могут работать при температуре до +150С.

Рисунок 3.3 — Изменение вольт — амперной характеристики полупроводникового диода от температуры: а ? для германиевого диода; б ? для кремниевого диода

Падение напряжения при пропускании прямого тока у германиевых диодов составляет Uпр = 0,3…0,6В, у кремниевых диодов ? Uпр = 0,8…1,2В. Большие падения напряжения при прохождении прямого тока через кремниевые диоды по сравнению с прямым падение напряжения на германиевых диодах связаны с большей высотой потенциального барьера р-n- переходов, сформированных в кремнии.

С увеличением температуры прямое падение напряжения уменьшается, что связано с уменьшением высоты потенциального барьера.

При подаче на полупроводниковый диод обратного напряжения в нем возникает незначительный обратный ток, обусловленный движением не основных носителей заряда через р-n- переход.

При повышении температуры р-n- перехода число не основных носителей заряда увеличивается за счет перехода части электронов из валентной зоны в зону проводимости и образования пар носителей заряда электрон-дырка. Поэтому обратный ток диода возрастает.

В случае приложения к диоду обратного напряжения в несколько сотен вольт внешнее электрическое поле в запирающем слое становится настолько сильным, что способно вырвать электроны из валентной зоны в зону проводимости (эффект Зенера). Обратный ток при этом резко увеличивается, что вызывает нагрев диода, дальнейшей рост тока и, наконец, тепловой пробой (разрушение) р-n- перехода. Большинство диодов может надежно работать при обратных напряжениях, не превышающих (0,7…0,8)Uпроб.

Допустимое обратное напряжение германиевых диодов достигает ? 100…400В, а кремниевых диодов ? 1000…1500В.

Выпрямительные диоды применяются для выпрямления переменного тока (преобразования переменного тока в постоянный); используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т.д.

В ряде мощных преобразовательных установок требования к среднему значению прямого тока, обратного напряжения превышают номинальное значение параметров существующих диодов. В этих случаях задача решается параллельным или последовательным соединением диодов.

Параллельное соединение диодов применяют в том случае, когда нужно получить прямой ток, больший предельного тока одного диода. Но если диоды одного типа просто соединить параллельно, то вследствие несовпадения прямых ветвей ВАХ они окажутся различно нагруженными и, в некоторых прямой ток будет больше предельного.

Рисунок 3.4 — Параллельное соединение выпрямительных диодов

Для выравнивания токов используют диоды с малым различием прямых ветвей ВАХ (производят их подбор) или последовательно с диодами включают уравнительные резисторы с сопротивлением в единицы Ом. Иногда включают дополнительные резисторы (рис. 3.4, в) с сопротивлением, в несколько раз большим, чем прямое сопротивление диодов, для того чтобы ток в каждом диоде определялся главным образом сопротивлением Rд, т.е. Rд rпр вд. Величина Rд составляет сотни Ом.

Последовательное соединение диодов применяют для увеличения суммарного допустимого обратного напряжения. При воздействии обратного напряжения через диоды, включенные последовательно, протекает одинаковый обратный ток Iобр. однако ввиду различия обратных ветвей ВАХ общее напряжение будет распределяться по диодам неравномерно. К диоду, у которого обратная ветвь ВАХ идет выше, будет приложено большее напряжение. Оно может оказаться выше предельного, что повлечет пробой диодов.

Рисунок 3.5 — Последовательное соединение выпрямительных диодов

Для того, чтобы обратное напряжение распределялось равномерно между диодами независимо от их обратных сопротивлений, применяют шунтирование диодов резисторами. Сопротивления Rш резисторов должны быть одинаковы и значительно меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов Rш rобр вд, чтобы ток, протекающий через резистор Rш, был на порядок больше обратного тока диодов.

3.2 Стабилитроны

Полупроводниковый стабилитрон — это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения.

В полупроводниковых стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на р-n- переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое. Это связано с тем, что небольшое увеличение напряжения на р-n- переходе в режиме электрического пробоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заряда и значительное увеличение обратного тока.

Низковольтные стабилитроны изготовляют на основе сильнолегированного (низкоомного) материала. В этом случае образуется узкий плоскостный переход, в котором при сравнительно низких обратных напряжениях (менее 6В) возникает туннельный электрический пробой. Высоковольтные стабилитроны изготавливают на основе слаболегированного (высокоомного) материала. Поэтому их принцип действия связан с лавинным электрическим пробоем.

Основные параметры стабилитронов:

· напряжение стабилизации Uст (Uст = 1…1000В);

· минимальный Iст міn и максимальный Iст мах токи стабилизации (Iст міn 1,0…10мА, Iст мах 0,05…2,0А);

· максимально допустимая рассеиваемая мощность Рмах;

· дифференциальное сопротивление на участке стабилизации rд = Uст/Iст , (rд 0,5…200Ом);

· температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации:

TKU стабилитрона показывает на сколько процентов изменится стабилизирующее напряжение при изменении температуры полупроводника на 1С

Рисунок 3.6 — Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его условное графическое обозначение

Стабилитроны используют для стабилизации напряжений источников питания, а также для фиксации уровней напряжений в различных схемах.

Стабилизацию низковольтного напряжения в пределах 0,3…1В можно получить при использовании прямой ветви ВАХ кремниевых диодов. Диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ, называют стабистором. Существуют также двухсторонние (симметричные) стабилитроны, имеющие симметричную ВАХ относительно начала координат.

Стабилитроны допускают последовательное включение, при этом результирующее стабилизирующее напряжение равно сумме напряжений стабилитронов:

Uст = Uст1 + Uст2 +…

Параллельное соединение стабилитронов недопустимо, т.к. из-за разброса характеристик и параметров из всех параллельно соединенных стабилитронов ток будет возникать только в одном, имеющем наименьшее стабилизирующее напряжение Uст, что вызовет перегрев стабилитрона.

3.3 Туннельные и обращенные диоды

Туннельный диод — это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт — амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательного дифференциального сопротивления.

Туннельный диод изготовляется из германия или арсенида галлия с очень большой концентрацией примесей, т.е. с очень малым удельным сопротивлением. Такие полупроводники с малым сопротивлением называют вырожденными. Это позволяет получить очень узкий р-n- переход. В таких переходах возникают условия для относительно свободного туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер (туннельный эффект). Туннельный эффект приводит к появлению на прямой ветви ВАХ диода участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Туннельный эффект состоит в том, что при достаточно малой высоте потенциального барьера возможно проникновение электронов через барьер без изменения их энергии.

Основные параметры туннельных диодов:

· пиковый ток Iп — прямой ток в точке максимума ВАХ;

· ток впадины Iв ? прямой ток в точке минимума ВАХ;

· отношение токов туннельного диода Iп/Iв;

· напряжение пика Uп — прямое напряжение, соответствующее пиковому току;

· напряжение впадины Uв ? прямое напряжение, соответствующее току впадины;

· напряжение раствора Uрр.

Туннельные диоды используются для генерации и усиления электромагнитных колебаний, а также в быстродействующих переключающих и импульсных схемах.

Рисунок 3.7 — Вольт-амперная характеристика туннельного диода

Обращенный диод — диод на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

Принцип действия обращенного диода основан на использовании туннельного эффекта. Но в обращенных диодах концентрацию примесей делают меньше, чем в обычных туннельных. Поэтому контактная разность потенциалов у обращенных диодов меньше, а толщина р-n- перехода больше. Это приводит к тому, что под действием прямого напряжения прямой туннельный ток не создается. Прямой ток в обращенных диодах создается инжекцией не основных носителей зарядов через р-n- переход, т.е. прямой ток является диффузионным. При обратном напряжении через переход протекает значительный туннельный ток, создаваемый перемещение электронов сквозь потенциальный барьер из р- области в n-область. Рабочим участком ВАХ обращенного диода является обратная ветвь.

Таким образом, обращенные диоды обладают выпрямляющим эффектом, но пропускное (проводящее) направление у них соответствует обратному включению, а запирающее (непроводящее) — прямому включению.

Рисунок 3.8 — Вольт-амперная характеристика обращенного диода

Обращенные диоды применяют в импульсных устройствах, а также в качестве преобразователей сигналов (смесителей и детекторов) в радиотехнических устройствах.

3.4 Варикапы

Варикап — это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости от величины обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Полупроводниковым материалом для изготовления варикапов является кремний.

Основные параметры варикапов:

· номинальная емкость Св — емкость при заданном обратном напряжении (Св = 10…500 пФ);

· коэффициент перекрытия по емкости ; (Кс = 5…20) — отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратных напряжений.

Варикапы широко применяются в различных схемах для автоматической подстройки частоты, в параметрических усилителях.

Рисунок 3.9 — Вольт-фарадная характеристика варикапа

3.5 Расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.

В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор (рис. 3.10, а). Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода.

Режим диода с нагрузкой называют рабочим режимом. Если бы диод обладал линейным сопротивлением, то расчет тока в подобной схеме не представлял бы затруднений, так как общее сопротивление цепи равно сумме сопротивления диода постоянному току Rо и сопротивления нагрузочного резистора Rн. Но диод обладает нелинейным сопротивлением, и значение Rо у него изменяется при изменении тока. Поэтому расчет тока делают графически. Задача состоит в следующем: известны значения Е, Rн и характеристика диода, требуется определить ток в цепи I и напряжение на диоде Uд.

Характеристику диода следует рассматривать как график некоторого уравнения, связывающего величины I и U. А для сопротивления Rн подобным уравнением является закон Ома:

Итак, имеются два уравнения с двумя неизвестными I и U, причем одно из уравнений дано графически. Для решения такой системы уравнений надо построить график второго уравнения и найти координаты точки пересечения двух графиков.

Уравнение для сопротивления Rн — это уравнение первой степени относительно I и U. Его графиком является прямая линия называемая линией нагрузки. Она строится по двум точкам на осях координат. При I = 0 из уравнения (3.1) получаем: Е ? U = 0 или U = Е, что соответствует точке А на рис. 3.10, б. А если U = 0, то I = E/Rн. откладываем этот ток на оси ординат (точка Б). через точки А и Б проводим прямую, которая является линией нагрузки. Координаты точки D дают решение поставленной задачи.

Следует отметить, что графический расчет рабочего режима диода можно не делать, если Rн Rо. В этом случае допустимо пренебречь сопротивлением диода и определять ток приближенно: I E/Rн.

Рассмотренный метод расчета постоянного напряжения можно применить для амплитудных или мгновенных значений, если источник дает переменное напряжение.

Поскольку полупроводниковые диоды хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо в обратном, то большинство полупроводниковых диодов применяется для выпрямления переменного тока.

Простейшая схема для выпрямления переменного тока показана на рис. 3.11. В ней последовательно соединен источник переменного ЭДС — е, диод VD и нагрузочный резистор Rн. Эта схема называется однополупериодной.

Работа простейшего выпрямителя происходит следующим образом. В течение одного полупериода напряжение для диода является прямым и проходит ток, создающий на резисторе Rн падение напряжения UR. В течение следующего полупериода напряжение является обратным, тока практически нет и UR = 0. Таким образом, через диод, нагрузочный резистор проходит пульсирующий ток в виде импульсов, длящихся полпериода. Этот ток называют выпрямленным током. Он создает на резисторе Rн выпрямленное напряжение. Графики на рис. 3.11, б иллюстрируют процессы в выпрямителе.

Амплитуда положительных полуволн на диоде очень мала. Это объясняется тем, что когда проходит прямой ток, то большая часть напряжения источника падает на нагрузочном резисторе Rн, сопротивление которого значительно превышает сопротивление диода. В этом случае

Для обычных полупроводниковых диодов прямое напряжение не более 1…2В. Например, пусть источник имеет действующее напряжение Е=200В и . Если Uпр max = 2В, то UR max = 278В.

При отрицательной полуволне подводимого напряжения тока практически нет и падение напряжения на резисторе Rн равно нулю. Все напряжение источника приложено к диоду и является для него обратным напряжением. Таким образом, максимальное значение обратного напряжения равно амплитуде ЭДС источника.

Простейшая схема применения стабилитрона приведена на рис. 3.12, а. Нагрузка (потребитель) включена параллельно стабилитрону. Поэтому, в режиме стабилизации, когда напряжение на стабилитроне почти постоянно, такое же напряжение будет и на нагрузке. Обычно Rогр рассчитывают для средней точки Т характеристики стабилитрона.

Рассмотрим случай, когда Е = const, а Rн изменяется в пределах от Rн min до Rн max..

Значение Rогр можно найти по следующей формуле:

где Iср = 0,5(Iст min+Iст max) — средний ток стабилитрона;

Iн = Uст/Rн — ток нагрузки (при Rн = const);

Iн.ср = 0,5(Iн min+Iн max), (при Rн = var),

Работу схемы в данном режиме можно объяснить так. Поскольку Rогр постоянно и падение напряжения на нем, равное (Е ? Uст), также постоянно, то и ток в Rогр, равный (Iст + Iн.ср), должен быть постоянным. Но последнее возможно только в том случае, если ток стабилитрона I и ток нагрузки Iн изменяются в одинаковой степени, но в противоположные стороны. Например, если Iн увеличивается, то ток I на столько же уменьшается, а их сумма остается неизменной.

Принцип действия стабилитрона рассмотрим на примере цепи, состоящей из последовательно соединенного источника переменной ЭДС — е, стабилитрона VD и резистора R (рис. 3.13, а).

В положительный полупериод на стабилитрон подается обратное напряжение, и до величины напряжения пробоя стабилитрона все напряжение прикладывается к стабилитрону, так как ток в цепи равен нулю. После электрического пробоя стабилитрона напряжение на стабилитроне VD остается без изменений и все оставшееся напряжение источника ЭДС будет приложено к резистору R. В отрицательный полупериод стабилитрон включен в проводящем направлении, падение напряжения на нем порядка 1В, а оставшееся напряжение источника ЭДС приложено к резистору R.

Полупроводниковые диоды. Классификация и принцип работы.

Полупроводниковый диод – это электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами, в котором используются свойства р-n- перехода.

1. Классификация и условные графические обозначения диодов.

Полупроводниковые диоды классифицируются:

2) по конструктивно – технологическим особенностям: плоскостные и точечные;

3) по типу исходного материала: германиевые, кремниевые, арсенидо — галлиевые и др.

Классификация и условные графические обозначения диодов представлены на рис. 1:

Рис. 1. Классификация и условные графические обозначения диодов.

В точечном диоде используется пластинка германия или кремния с электропроводностью n- типа (рис. 2), толщиной 0,1…0,6мм и площадью 0,5…1,5 мм2; с пластинкой соприкасается заостренная проволочка (игла) с нанесенной на нее примесью. При этом из иглы в основной полупроводник диффундируют примеси, которые создают область с другим типом электропроводности. Таким образом, около иглы образуется миниатюрный р-n- переход полусферической формы.

Рис. 2. Устройство точечных диодов

Плоскостные диоды изготовляются методами сплавления (вплавления) или диффузии (рис. 3).

Рис. 3. Устройство плоскостных диодов, изготовленных сплавным (а) и диффузионным методом (б)

В пластинку германия n- типа вплавляют при температуре около 500°С каплю индия (рис. 3, а) которая, сплавляясь с германием, образует слой германия р- типа. Область с электропроводностью р- типа имеет более высокую концентрацию примеси, нежели основная пластинка, и поэтому является эмиттером. К основной пластинке германия и к индию припаивают выводные проволочки, обычно из никеля. Если за исходный материал взят германий р- типа, то в него вплавляют сурьму и тогда получается эмиттерная область n- типа.

Диффузионный метод изготовления р-n- перехода основан на том, что атомы примеси диффундируют в основной полупроводник (рис. 3, б). Для создания р- слоя используют диффузию акцепторного элемента (бора или алюминия для кремния, индия для германия) через поверхность исходного материала.

2. Разновидности полупроводниковых диодов.

2.1 Выпрямительные диоды

Выпрямительный полупроводниковый диод – это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.

Выпрямительные диоды выполняются на основе р-n- перехода и имеют две области, одна из них является более низкоомной (содержит большую концентрацию примеси), и называется эмиттером. Другая область, база – более высокоомная (содержит меньшую концентрация примеси).

Как известно, прямой ток диода создается основными, а обратный – не основными носителями заряда. Концентрация основных носителей заряда на несколько порядков превышает концентрацию не основных носителей, чем и обусловливаются вентильные свойства диода.

Основными параметрами выпрямительных полупроводниковых диодов являются:

прямой ток диода Iпр, который нормируется при определенном прямом напряжении (обычно Uпр = 1…2В);
максимально допустимый прямой ток Iпр мах диода;
максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр мах, при котором диод еще может нормально работать длительное время;
постоянный обратной ток Iобр, протекающий через диод при обратном напряжении, равном Uобр мах;
средний выпрямленный ток Iвп.ср, который может длительно проходить через диод при допустимой температуре его нагрева;
максимально допустимая мощность Pмах, рассеиваемая диодом, при которой обеспечивается заданная надежность диода.

По максимально допустимому значению среднего выпрямленного тока диоды делятся на маломощные (Iвп.ср < 0,3А), средней мощности (0,3А < Iвп.ср < 10А) и большой мощности (Iвп.ср > 10А).

Для сохранения работоспособности германиевого диода его температура не должна превышать +85°С (рис. 4, а). Кремниевые диоды могут работать при температуре до +150°С (рис.4, б).

Рис. 4. Изменение вольт — амперной характеристики полупроводникового диода от температуры: а − для германиевого диода; б − для кремниевого диода

Падение напряжения при пропускании прямого тока у германиевых диодов составляет Uпр = 0,3…0,6В, у кремниевых диодов − Uпр = 0,8…1,2В. Большие падения напряжения при прохождении прямого тока через кремниевые диоды по сравнению с прямым падение напряжения на германиевых диодах связаны с большей высотой потенциального барьера р-n- переходов, сформированных в кремнии.

Допустимое обратное напряжение германиевых диодов достигает − 100…400В, а кремниевых диодов − 1000…1500В.

Параллельное соединение диодов (рис. 5, б)применяют в том случае, когда нужно получить прямой ток, больший предельного тока одного диода. Но если диоды одного типа просто соединить параллельно, то вследствие несовпадения прямых ветвей ВАХ они окажутся различно нагруженными и, в некоторых прямой ток будет больше предельного.

Рис. 5. Параллельное соединение выпрямительных диодов

Для выравнивания токов используют диоды с малым различием прямых ветвей ВАХ (производят их подбор) или последовательно с диодами включают уравнительные резисторы с сопротивлением в единицы Ом. Иногда включают дополнительные резисторы (рис. 5, в) с сопротивлением, в несколько раз большим, чем прямое сопротивление диодов, для того чтобы ток в каждом диоде определялся главным образом сопротивлением Rд, т.е. Rд >> rпр вд. Величина Rд составляет сотни Ом.

Рис. 6. Последовательное соединение выпрямительных диодов

Для того, чтобы обратное напряжение распределялось равномерно между диодами независимо от их обратных сопротивлений, применяют шунтирование диодов резисторами (рис. 6). Сопротивления Rш резисторов должны быть одинаковы и значительно меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов Rш

2.2 Стабилитроны

Полупроводниковый стабилитрон – это полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя слабо зависит от тока и который используется для стабилизации напряжения.

Основные параметры стабилитронов:

· напряжение стабилизации Uст (Uст = 1…1000В);

· минимальный Iст міn и максимальный Iст мах токи стабилизации (Iст міn » 1,0…10мА, Iст мах » 0,05…2,0А);

· максимально допустимая рассеиваемая мощность Рмах;

· дифференциальное сопротивление на участке стабилизации Rд = Uст/ Iст , (rд » 0,5…200Ом);

· температурный коэффициент напряжения на участке стабилизации:

TKU = Uст/( T*Ucт)*100%

TKU стабилитрона показывает на сколько процентов изменится стабилизирующее напряжение при изменении температуры полупроводника на 1°С

Рис. 7. Вольт-амперная характеристика стабилитрона и его условное графическое обозначение

Стабилизацию низковольтного напряжения в пределах 0,3…1В можно получить при использовании обратной ветви ВАХ (рис. 7) кремниевых диодов. Диод, в котором для стабилизации напряжения используется обратная ветвь ВАХ, называют стабистором. Существуют также двухсторонние (симметричные) стабилитроны, имеющие симметричную ВАХ относительно начала координат.

Uст = Uст1 + Uст2 +…

2.3 Туннельные и обращенные диоды

Туннельный диод – это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт — амперной характеристике при прямом напряжении участка отрицательного дифференциального сопротивления.

Туннельный диод изготовляется из германия или арсенида галлия с очень большой концентрацией примесей, т.е. с очень малым удельным сопротивлением. Такие полупроводники с малым сопротивлением называют вырожденными. Это позволяет получить очень узкий р-n- переход. В таких переходах возникают условия для относительно свободного туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер (туннельный эффект). Туннельный эффект приводит к появлению на прямой ветви ВАХ (рис. 8) диода участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Туннельный эффект состоит в том, что при достаточно малой высоте потенциального барьера возможно проникновение электронов через барьер без изменения их энергии.

Основные параметры туннельных диодов:

· пиковый ток Iп – прямой ток в точке максимума ВАХ;

· ток впадины Iв − прямой ток в точке минимума ВАХ;

· отношение токов туннельного диода Iп/Iв;

· напряжение пика Uп – прямое напряжение, соответствующее пиковому току;

· напряжение впадины Uв − прямое напряжение, соответствующее току впадины;

· напряжение раствора Uрр.

Рис. 8. Вольт-амперная характеристика туннельного диода

Обращенный диод – диод на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

Принцип действия обращенного диода основан на использовании туннельного эффекта. Но в обращенных диодах концентрацию примесей делают меньше, чем в обычных туннельных. Поэтому контактная разность потенциалов у обращенных диодов меньше, а толщина р-n- перехода больше. Это приводит к тому, что под действием прямого напряжения прямой туннельный ток не создается. Прямой ток в обращенных диодах создается инжекцией не основных носителей зарядов через р-n- переход, т.е. прямой ток является диффузионным. При обратном напряжении через переход протекает значительный туннельный ток, создаваемый перемещение электронов сквозь потенциальный барьер из р- области в n-область. Рабочим участком ВАХ (рис. 9) обращенного диода является обратная ветвь.

Рис. 9. Вольт-амперная характеристика обращенного диода

2.4 Варикапы

Варикап – это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости от величины обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Вольт-амперная характеристика варикапа приведена на рис. 10.

Полупроводниковым материалом для изготовления варикапов является кремний.

Основные параметры варикапов:

· номинальная емкость Св – емкость при заданном обратном напряжении (Св = 10…500 пФ);

· коэффициент перекрытия по емкости Кс=Cmax/Cmin; (Кс = 5…20) – отношение емкостей варикапа при двух заданных значениях обратных напряжений.

Рис. 10. Вольт-фарадная характеристика варикапа

2.5 Тиристоры

Тиристором называется полупроводниковый прибор многослойной структуры с тремя и более р-п переходами, который может переключаться нэ закрытого состояния в открытое или наоборот. Важнейшее свойство тиристоров — два устойчивых состояния его работы. Первое состояние характеризуется малым «прямым» током, протекающим через структуру, и большим падением напряжения на ней. Второе состояние соответствует большому «прямому» току и малому падению напряжения между выходными электродами.

По устройству и принципу действия тиристоры подразделяются на динисторы, тринисторы и симисторы. Общим признаком для всех тиристров является нелинейная ВАХ с участком отрицательного сопротивления, что обусловливает регенеративный процесс в приборе при переходе его из запертого в открытое состояние. Предпочтительным материалом для изготовления тиристоров считается кремний.

Рис. 11. Устройство тиристора и его транзисторная модель, поясняющая принцип работы.

Рис. 12. Вольт-амперная характеристика тиристора.

Структура р-n-р-n динистора показана на рис. 11. В кристалле с четырехслойной структурой имеется три р-п перехода. Крайние области называют р- и n-эмиттерами, а средние — р- и n-базами. Вольт-амперная характеристика тиристора приведена на рис. 12. При подключении к динистору напряжения (на аноде «+». на катоде»—») переходы П1 и П3 смешаются в прямом направлении, т. е. пропускают ток, а средний переход П2 — в обратном. Напряжение, при котором происходит включение тиристора Uвкл, часто называют пусковым.

Тринистором называется тиристор с тремя выводами, один из которых сделан от внутреннего слоя и называется управляющим электродом (УЭ). Существенным преимуществом тринистора является возможность управления напряжением включения прибора с помощью УЭ, причем мощность управляющих сигналов значительно меньше мощности прямого тока. Тиристор с УЭ обладает свойством усилителя.

Рис. 13. Устройство незапираемого тринистора (а) и графики, поясняющие его работу (б).

Различают тринисторы незапираемые и запираемые. В незапираемых приборах УЭ используется только для отпирания, т. е. переключения тринистора из непроводящего состояния в открытое; в запираемых тринисторах посредством УЭ можно и открывать и закрывать прибор. Встречаются тринисторы с двумя УЭ. Структура незапираемого тринистора приведена на рис. 13 , а. Как и динистор, он состоит нз четырех чередующихся р- и n-слоев. Кроме анодного и катодного выводов имеется вывод УЭ, который может быть присоединен ко внутреннему р- или n-слою, что отразится только на полярности управляющего напряжения. Если УЭ присоединен к р-области, на него подается отрицательное относительно катода управляющее напряжение, если присоединен к n-области, полярность меняется на обратную.

Эффект управления объясняется тем, что входной ток УЭ увеличивает один из эмиттерных токов, т. е. воздействует на рост коэффициента передачи тока. На рис. 13 , б показано семейство ВАХ тринистора. Если снять управляющее напряжение, тринистор будет оставаться включенным, пока прямой ток станет меньше . Этот ток называется током выключения — точка Г на графике рис. 13, б . Запираемые тринисторы отличаются от незапнрасмых тем, что способны переключаться из открытого состояния в запертое сигналом в цепи УЭ.

3. Расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.

В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор (рис. 14, а). Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода.

(3.1)

Уравнение для сопротивления Rн – это уравнение первой степени относительно I и U. Его графиком является прямая линия называемая линией нагрузки. Она строится по двум точкам на осях координат. При I = 0 из уравнения (3.1) получаем: Е − U = 0 или U = Е, что соответствует точке А на рис. 14, б. А если U = 0, то I = E/Rн. откладываем этот ток на оси ординат (точка Б). через точки А и Б проводим прямую, которая является линией нагрузки. Координаты точки D дают решение поставленной задачи.

Следует отметить, что графический расчет рабочего режима диода можно не делать, если Rн >> Rо. В этом случае допустимо пренебречь сопротивлением диода и определять ток приближенно: I = E/Rн.

Простейшая схема для выпрямления переменного тока показана на рис. 15. В ней последовательно соединен источник переменного ЭДС – е, диод VD и нагрузочный резистор Rн. Эта схема называется однополупериодной.

Работа простейшего выпрямителя происходит следующим образом. В течение одного полупериода напряжение для диода является прямым и проходит ток, создающий на резисторе Rн падение напряжения UR. В течение следующего полупериода напряжение является обратным, тока практически нет и UR = 0. Таким образом, через диод, нагрузочный резистор проходит пульсирующий ток в виде импульсов, длящихся полпериода. Этот ток называют выпрямленным током. Он создает на резисторе Rн выпрямленное напряжение. Графики на рис. 15, б иллюстрируют процессы в выпрямителе.

(3.2)

Простейшая схема применения стабилитрона приведена на рис. 16, а. Нагрузка (потребитель) включена параллельно стабилитрону. Поэтому, в режиме стабилизации, когда напряжение на стабилитроне почти постоянно, такое же напряжение будет и на нагрузке. Обычно Rогр рассчитывают для средней точки Т характеристики стабилитрона.

Рассмотрим случай, когда Е = const, а Rн изменяется в пределах от Rн min до Rн max..

Значение Rогр можно найти по следующей формуле:

(3.3)

где Iср = 0,5(Iст min+Iст max) – средний ток стабилитрона;

Iн = Uст/Rн – ток нагрузки (при Rн = const);

Iн.ср = 0,5(Iн min+Iн max), (при Rн = var),

причем и

Рис. 16. Схема применения стабилитрона

Работу схемы в данном режиме можно объяснить так. Поскольку Rогр постоянно и падение напряжения на нем, равное (Е − Uст), также постоянно, то и ток в Rогр, равный (Iст + Iн.ср), должен быть постоянным. Но последнее возможно только в том случае, если ток стабилитрона I и ток нагрузки Iн изменяются в одинаковой степени, но в противоположные стороны. Например, если Iн увеличивается, то ток I на столько же уменьшается, а их сумма остается неизменной.

Принцип действия стабилитрона рассмотрим на примере цепи, состоящей из последовательно соединенного источника переменной ЭДС – е, стабилитрона VD и резистора R (рис. 17, а).

Рис. 17. Принцип действия стабилитрона

Полупроводниковый диод имеет вах сколько ветвей

Вольт-амперная характеристика (вах) полупроводникового диода

Полупроводниковый диод имеет вах сколько ветвей

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды. Классификация и принцип работы.

1. Классификация и условные графические обозначения диодов.

2. Разновидности полупроводниковых диодов.

Добавить комментарий Отменить ответ