Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Типы полупроводниковых диодов
Все полупроводниковые диоды используют свойства выпрямляющего контакта металл-полупроводник либо электронно-дырочного перехода. Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор, содержащий один или несколько электрических переходов и два вывода для подключения к внешней цепи. В зависимости от функционального назначения различают: выпрямительные диоды, лавинные диоды, выпрямительные столбы, выпрямительные блоки и сборки, универсальные и импульсные диоды, диоды с накоплением заряда, диодные матрицы и сборки, стабилитроны, стабисторы, ограничители напряжения, генераторы шума, варикапы, варакторы, туннельные диоды, обращённые диоды, СВЧ-диоды, светоизлучающие диоды, излучающие диоды инфракрасного диапазона, фотодиоды и другие. В технической документации и специальной литературе следует применять условные графические обозначения полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ 2.730-73 (см. таб. 1.5.1.).
Таблица 1.5.1.
Рис. 1.5.1. Выпрямительные диоды Выпрямительные диоды (см. рис. 1.5.1.) предназначены для преобразования переменного тока в однополярный. Принцип работы выпрямительных диодов основан на использовании односторонней проводимости (вентильных свойств) электрического перехода для преобразования переменного тока в однополярный пульсирующий. Рис. 1.5.2. ВАХ выпрямительного диода Для p-n -перехода прямой ветви ВАХ в области малых напряжений энергия электрического поля затрачивается в основном на компенсацию контактного электрического поля и понижение потенциального барьера. Поскольку при этом лишь малая часть носителей заряда обладает энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, то сопротивление контакта еще велико. Ток через контакт незначительный и соответствующий этой ситуации участок прямой ветви ВАХ имеет слабый наклон (см. рис. 1.5.2.). При дальнейшем увеличении напряжения энергия носителей оказывается достаточной для преодоления потенциального барьера и ток резко возрастает. При обратном смещении p-n -перехода основные носители заряда оттягиваются от p-n -перехода, высота потенциального барьера для них повышается, поэтому основные носители заряда не участвуют в создании электрического тока. Ток образуется неосновными носителями, концентрация которых гораздо меньше. Поэтому ток, протекающий при обратном смещении, гораздо меньше тока при прямом смещении. К основным статическим параметрам диода относятся: · прямое падение напряжения при заданном прямом токе ; · постоянный обратный ток при заданном обратном напряжении К основным динамическим параметрам относятся: · - среднее за период значение выпрямленного тока; · - среднее значение прямого падения напряжения при заданном среднем значении прямого тока; · - среднее значение обратного тока при заданном значении обратного напряжения; - среднее за период значение обратного напряжения; · - граничная частота, на которой выпрямительный ток диода уменьшается до установленного уровня К параметрам электрического режима относятся: · - дифференциальное сопротивление диода; · - ёмкость диода, включающая ёмкости электрического перехода и корпуса, если последний существует. Под предельно допустимыми эксплуатационными режимами работы диодов подразумеваются такие режимы, которые обеспечивают с заданной надёжностью работу приборов в течение оговоренного техническими условиями срока службы. К параметрам эксплуатационных режимов относятся: · - максимальное значение выпрямленного тока; · - максимальное значение допустимого обратного напряжения; · - максимальная допустимая мощность: · - минимальная температура окружающей среды для работы диода; · - максимальная температура окружающей среды для работы диода Выпрямительные диоды делятся на: · Силовые (низкочастотные) для использования в выпрямителях =50кГцa. · Диоды малой мощности: < 300мА · Диоды средней мощности: 300мА < < 10А · Диоды большой мощности: 10А < · Диоды маломощные (высокочастотные для применения в разного рода детекторах =10 100МГц) Выпрямительные диоды широко применяют в источниках питания, ограничителях выбросов напряжений. Наибольшее использование нашли кремниевые, германиевые диоды, диоды с барьером Шоттки, а в аппаратуре специального назначения и измерительной аппаратуре, работающей в условиях высокой температуры окружающей среды,- селеновые и титановые выпрямители. Рис. 1.5.3. Лавинные диоды Лавинные диоды – это разновидность выпрямительных диодов, в которых нормируется напряжение лавинного пробоя (см. рис. 1.5.3.). Лавинные диоды используются для защиты цепей от перенапряжения. Рис. 1.5.4. Выпрямительные столбы Выпрямительные столбы – это совокупность выпрямительных диодов, включённых последовательно и собранных в единую конструкцию с двумя выводами, используется в высоковольтных выпрямителях (см. рис. 1.5.4.). Рис. 1.5.5. Выпрямительные блоки и сборки Выпрямительные блоки и сборки – содержат несколько диодов, электрически независимых или соединённых в виде однофазного или трёхфазного моста (см. рис. 1.5.5.). Позволяют упростить монтаж и уменьшить габариты аппаратуры. Рис. 1.5.6. Универсальные и импульсные диоды Универсальные и импульсные диоды отличаются от выпрямительных диодов более высоким быстродействием и большими значениями импульсных токов, имеют другую систему параметров (см. рис. 1.5.6.). Рис. 1.5.7. Тиристор Тиристор — полупроводниковый прибор, с четырёхслойной структурой p-n-p-n -типа, обладающий в прямом направлении двумя устойчивыми состояниями - состоянием низкой проводимости (тиристор заперт) и состоянием высокой проводимости (тиристор открыт) (см. рис. 1.5.7.). Рис. 1.5.8. ВАХ тиристора Участок характеристики между точками OA соответствует закрытому состоянию с высоким сопротивлением (см. рис. 1.5.8.). В этом случае основная часть напряжения Uпр падает на коллекторном переходе, который в смещен в обратном направлении. Эмиттерные переходы и включены в прямом направлении. Первый участок ВАХ тиристора аналогичен обратной ветви ВАХ p-n перехода. При достижении напряжения, называемого напряжением включения U вкл, или тока, называемого током включения Iвкл, ВАХ тиристора переходит на участок между точками BC, соответствующий открытому состоянию (низкое сопротивление). Между точками AB находится переходный участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В обратном направлении тиристор обладает только запирающими свойствами. Т.е тиристор - это управляемый диод. Рис. 1.5.9. Диоды с накоплением заряда Диоды с накоплением заряда (ДНЗ) – разновидность импульсных диодов, имеющие малое время обратного восстановления (см. рис. 1.5.9.). Это достигается неравномерным легированием базы. Рис. 1.5.10. Диодные матрицы Диодные матрицы – представляют собой интегрированные в одном корпусе или кристалле универсальные и импульсные диоды (диоды соединяются в виде микросхем) (рис. 1.5.10), которые могут быть соединены между собой или изолированы.
Стабилитрон - полупроводниковый прибор, в котором для стабилизации напряжения используется слабая зависимость напряжения лавинного (или туннельного) пробоя от обратного тока через переход. При достижении напряжения на стабилитроне, называемого напряжением стабилизации U ст ток через стабилитрон резко возрастает. Дифференциальное сопротивление идеального стабилитрона на этом участке ВАХ стремится к 0, в реальных приборах величина составляет значение 2÷50 Ом (рис. 1.5.12.). К основным параметрам стабилитрона относятся: · напряжение стабилизации Uст при заданном токе стабилизации I ст; · дифференциальное сопротивление стабилитрона при заданном токе стабилизации: · температурный коэффициент напряжения стабилизации: Для уменьшения температурного коэффициента стабилизации разработаны прецизионные стабилитроны. В них включены один или несколько прямосмещённых p-n -переходов. Импульсный стабилитрон от обычных стабилитронов отличается повышенным быстродействием и применяется для стабилизации амплитуды импульсов. Двухсторонний стабилитрон образован двумя импульсными стабилитронами, включёнными встречно. Стабилитроны обычно одинаковы, что приводит к симметричной ВАХ. Используются в двухсторонних ограничителях импульсов. Рис. 1.5.13. Генератор шума Генератор шума – это стабилитрон, работающий на грани пробоя (рис. 1.5.13.). Напряжение пробоя стабилитрона в этом режиме нестабильно, поэтому кроме постоянного напряжения генерируется шумовое напряжение. Спектр шума равномерен до частоты 3,5 МГц. Стабистор – один или несколько последовательно включённых диодов (рис. 1.5.14.), в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь ВАХ (рис. 1.5.15.).
Рис. 1.5.16. Ограничитель напряжения Ограничитель напряжения – полупроводниковый диод, работающий в режиме туннельного или лавинного пробоя, предназначен для защиты электрических цепей от перенапряжения (рис. 1.5.16.). От обычных стабилитронов отличается высоким быстродействием и большими допускаемыми импульсными токами.
Варикап – нелинейный конденсатор на основе p-n-переходов (рис. 1.5.17.), барьерная ёмкость С которого перестраивается с изменением напряжения U на нём (рис. 1.5.18.). При увеличении обратного напряжения смещения емкость варикапа уменьшается. Варактор – варикап, используемый в умножителях частоты (силовой варикап). Используется в радиопередатчиках, там где стоит задача генерировать сигналы большой мощности. Рис. 1.5.19. ВАХ туннельного диода Туннельный диод – полупроводниковый прибор на основе p-n -перехода, образованного вырожденными полупроводниками. В этих диодах туннельный эффект проявляется уже при небольших положительных напряжениях на p-n -переходах. Туннельный диод – СВЧ прибор, который работает в сантиметровом диапазоне волн (λ =1÷10 см). Туннельные диоды относятся к негатронам (имеют участок с отрицательным сопротивлением, n -образный участок) n -типа (рис. 1.5.19.). Обращённый диод отличается от туннельных диодов меньшей концентрацией примесей в p- и n- областях. Туннельный эффект проявляется только при обратном напряжении. Рис. 1.5.20. СВЧ-диод СВЧ-диод предназначены для работы в сантиметровом и дециметровом диапазоне волн (рис. 1.5.20.). В зависимости от выполняемой функции делятся на: смесительные, детекторные, параметрические, ограничительные, переключательные, умножительные, настроечные, генераторные (лавинно-пролётные диоды и диоды Ганна) Рис. 1.5.21. Светоизлучающие диоды Светоизлучающие диоды предназначены для преобразования элементарной энергии в энергию некогерентного излучения в соответствующем диапазоне волн (рис. 1.5.21.). Излучение возникает при рекомбинации неосновных носителей в базе прямосмещённого p-n -перехода с шириной запрещённой зоны более 1,8эВ. Рис. 1.5.22. Фотодиоды Фотодиод предназначен для преобразования световой энергии или энергии инфракрасного излучения в электрическую энергию. Используется в различных датчиках и оптронах (рис. 1.5.22.).
|