Диоди. Урок по физика на тема "Полупроводници. Електрически ток през контакта на полупроводници тип p-n. Полупроводников диод. Транзистори" Презентация по темата видове диоди

1 от 16

Презентация по темата:Диод

Слайд № 1

Описание на слайда:

Слайд № 2

Описание на слайда:

Слайд № 3

Описание на слайда:

Тунелен диод. Първата работа, потвърждаваща реалността на създаването на тунелни устройства, беше посветена на тунелен диод, наричан още диод Esaki и публикуван от L. Esaki през 1958 г. Esaki, в процеса на изследване на емисиите на вътрешното поле в изроден германиев p-n преход, откри „аномална“ характеристика на тока и напрежението: диференциалното съпротивление в една от секциите на характеристиката беше отрицателно. Той обясни този ефект с помощта на концепцията за квантово-механичното тунелиране и в същото време получи приемливо съгласие между теоретичните и експерименталните резултати.

Слайд № 4

Описание на слайда:

Тунелен диод. Тунелният диод е полупроводников диод, базиран на p+-n+ преход със силно легирани области, в прякото сечение на ток-напреженовата характеристика на който се наблюдава n-образна зависимост на тока от напрежението. Както е известно, в полупроводниците с висока концентрация на примеси се образуват примесни енергийни ленти. При n-полупроводниците такава лента се припокрива с зоната на проводимост, а при p-полупроводниците - с валентната зона. В резултат на това нивото на Ферми в n-полупроводниците с висока концентрация на примеси е над нивото Ec, а в p-полупроводниците под нивото Ev. В резултат на това в енергийния интервал DE=Ev-Ec всяко енергийно ниво в зоната на проводимост на n-полупроводника може да съответства на същото енергийно ниво зад потенциалната бариера, т.е. във валентната зона на p-полупроводник.

Слайд № 5

Описание на слайда:

Тунелен диод. По този начин частиците в n и p полупроводниците с енергийни състояния в рамките на DE интервала са разделени от тясна потенциална бариера. Във валентната зона на p-полупроводник и в зоната на проводимост на n-полупроводник някои от енергийните състояния в DE диапазона са свободни. Следователно, през такава тясна потенциална бариера, от двете страни на която има незаети енергийни нива, е възможно тунелно движение на частиците. Когато се приближават до бариерата, частиците изпитват отражение и в повечето случаи се връщат обратно, но все още има вероятност да се открие частица зад бариерата в резултат на тунелния преход, плътността на тунелния ток j t0 също е различна от нула. Нека изчислим геометричната ширина на изроденото p-n съединение. Ще приемем, че в този случай асиметрията на p-n прехода е запазена (p+ е по-силно легирана област). Тогава ширината на p+-n+ прехода е малка: Ще оценим дължината на вълната на Де Бройл на електрона от прости отношения:

Слайд № 6

Описание на слайда:

Тунелен диод. Геометричната ширина на прехода p+-n+ се оказва сравнима с дължината на вълната на де Бройл на електрона. В този случай при изроден p+-n+ преход може да се очаква проява на квантово-механични ефекти, един от които е тунелиране през потенциална бариера. При тясна преграда вероятността от просмукване на тунела през преградата е различна от нула!!!

Слайд № 7

Описание на слайда:

Тунелен диод. Токове в тунелен диод. При равновесие общият ток през прехода е нула. Когато се приложи напрежение към прехода, електроните могат да тунелират от валентната лента към проводимата лента или обратно. За да протича тунелният ток, трябва да бъдат изпълнени следните условия: 1) енергийните състояния от страната на прехода, от която трябва да се запълни тунелът на електроните; 2) от другата страна на прехода енергийните състояния със същата енергия трябва да са празни; 3) височината и ширината на потенциалната бариера трябва да са достатъчно малки, за да има крайна вероятност за тунелиране; 4) квазиимпулсът трябва да се запази. Тунелен диод.swf

Слайд № 8

Описание на слайда:

Тунелен диод. Като параметри се използват напрежения и токове, които характеризират специални точки на характеристиката ток-напрежение. Пиковият ток съответства на максималната характеристика ток-напрежение в областта на тунелния ефект. Voltage Up съответства на тока Ip. Долинните токове Iв и Uв характеризират ток-напрежението в областта на минимума на тока. Напрежението на разтвора Upp съответства на текущата стойност Iп на дифузионния клон на характеристиката. Падащият участък на зависимостта I=f(U) се характеризира с отрицателно диференциално съпротивление rД= -dU/dI, чиято стойност може да се определи с известна грешка по формулата

Слайд № 9

Описание на слайда:

Обърнати диоди. Нека разгледаме случая, когато енергията на Ферми в електронните и дупковите полупроводници съвпада или е на разстояние ± kT/q от дъното на зоната на проводимост или от върха на валентната зона. В този случай характеристиките ток-напрежение на такъв диод при обратно отклонение ще бъдат точно същите като тези на тунелен диод, т.е. с увеличаване на обратното напрежение ще има бързо увеличение на обратния ток. Що се отнася до тока при преднапрежение, тунелният компонент на характеристиката ток-напрежение ще отсъства напълно поради факта, че няма напълно запълнени състояния в зоната на проводимост. Следователно, когато насочвате такива диоди към напрежения, по-големи или равни на половината от ширината на лентата, няма да има ток. От гледна точка на токоизправителен диод, характеристиката ток-напрежение на такъв диод ще бъде обратна, тоест ще има висока проводимост с обратно отклонение и ниска с право отклонение. В тази връзка тунелните диоди от този тип се наричат обратни диоди. Така обратният диод е тунелен диод без секция с отрицателно диференциално съпротивление. Високата нелинейност на характеристиката ток-напрежение при ниски напрежения близо до нула (от порядъка на микроволта) позволява този диод да се използва за откриване на слаби сигнали в микровълновия диапазон.

Слайд № 10

Описание на слайда:

Преходни процеси. При бързи промени в напрежението на полупроводников диод, базиран на конвенционален p-n преход, стойността на тока през диода, съответстваща на статичната характеристика ток-напрежение, не се установява веднага. Процесът на установяване на ток по време на такива превключвания обикновено се нарича преходен процес. Преходните процеси в полупроводниковите диоди са свързани с натрупването на незначителни носители в основата на диода при директно включване и тяхната резорбция в основата с бърза промяна на полярността на напрежението върху диода. Тъй като в основата на конвенционален диод няма електрическо поле, движението на малцинствените носители в основата се определя от законите на дифузията и се извършва сравнително бавно. В резултат на това кинетиката на натрупване на носители в основата и тяхната резорбция влияят върху динамичните свойства на диодите в режим на превключване. Нека разгледаме промените в тока I, когато диодът превключва от напрежение U към обратно напрежение.

Слайд № 11

Описание на слайда:

Преходни процеси. В стационарния случай стойността на тока в диода се описва с уравнението След завършване на преходните процеси стойността на тока в диода ще бъде равна на J0. Нека разгледаме кинетиката на преходния процес, тоест промяната в тока на p-n прехода при превключване от директно към обратно напрежение. Когато диодът е предубеден на базата на асиметричен pn преход, в основата на диода се инжектират неравновесни дупки. Описана е промяната във времето и пространството на неравновесно инжектирани отвори в основата. уравнение на непрекъснатост:

Слайд № 12

Описание на слайда:

Преходни процеси. В момент t = 0 разпределението на инжектираните носители в основата се определя от уравнението на дифузията и има формата: От общите положения е ясно, че в момента на превключване на напрежението в диода от директно към обратно, стойността на обратният ток ще бъде значително по-голям от топлинния ток на диода. Това ще се случи, защото обратният ток на диода се дължи на дрейфовата компонента на тока, а стойността му от своя страна се определя от концентрацията на незначителни носители. Тази концентрация е значително увеличена в основата на диода поради инжектирането на дупки от емитера и се описва в началния момент със същото уравнение.

Слайд № 13

Описание на слайда:

Преходни процеси. С течение на времето концентрацията на неравновесни носители ще намалее и следователно обратният ток също ще намалее. По време на време t2, наречено време за възстановяване на обратното съпротивление или време на резорбция, обратният ток ще достигне стойност, равна на топлинния ток. За да опишем кинетиката на този процес, записваме граничните и началните условия за уравнението на непрекъснатостта в следната форма. В момент t = 0 уравнението за разпределението на инжектираните носители в основата е валидно. Когато в даден момент се установи стационарно състояние, стационарното разпределение на неравновесните носители в основата се описва със съотношението:

Слайд № 14

Описание на слайда:

Преходни процеси. Обратният ток се причинява само от дифузията на дупки към границата на областта на пространствения заряд на p-n прехода: Процедурата за намиране на кинетиката на обратния ток е следната. С отчитане на граничните условия се решава уравнението на непрекъснатостта и се намира зависимостта на концентрацията на неравновесни носители в основата p(x,t) от времето и координатите. Фигурата показва координатните зависимости на концентрацията p(x,t) в различни времена. Координатни зависимости на концентрацията p(x,t) в различни времена

Слайд № 15

Описание на слайда:

Преходни процеси. Замествайки динамичната концентрация p(x,t), намираме кинетичната зависимост на обратния ток J(t). Зависимостта на обратния ток J(t) има следната форма: Ето допълнителна функция на разпределение на грешката, равна на Първото разширение на допълнителната функция на грешка има формата: Нека разширим функцията в серия в случаите на малки и големи пъти: t > p. Получаваме: От тази връзка следва, че в момента t = 0 величината на обратния ток ще бъде безкрайно голяма. Физическото ограничение за този ток ще бъде максималният ток, който може да тече през омичното съпротивление на диодната основа rB при обратно напрежение U. Стойността на този ток, наречена ток на прекъсване Jav, е равна на: Jav = U/rB. Времето, през което обратният ток е постоянен, се нарича време на прекъсване.

Слайд № 16

Описание на слайда:

Преходни процеси. За импулсните диоди времето на изключване τav и времето за възстановяване τv на обратното съпротивление на диода са важни параметри. Има няколко начина за намаляване на тяхната стойност. Първо, възможно е да се намали продължителността на живота на неравновесните носители в диодната основа чрез въвеждане на центрове за дълбока рекомбинация в квазинеутралния обем на основата. Второ, можете да направите основата на диода тънка, така че неравновесните носители да се рекомбинират от задната страна на основата perpr_pn.swf Зависимост на обратния ток от времето при превключване на диода

Глава 2 Полупроводникови диоди Полупроводник
диод
е
себе си
полупроводниково устройство с един p-n преход и два
заключения. Повечето диоди се основават на
асиметрични p-n преходи. В същото време една от областите
диод, обикновено (p+) силно легиран и наречен емитер,
друго
(н)
леко легирани
–
база.
P-n кръстовище
поставена в основата, защото е леко легирана.
Структура, символ и наименование на заключенията
показано на фиг. 3.1. Между всяка външна зона
полупроводник и неговият изход има омичен контакт,
който на фиг. 3.1 е показана с удебелена линия.
В зависимост от технологията на производство има:
точкови диоди, сплавни и микросплавни, с дифузия
базови, епитаксиални и др.
от
функционален
предназначение
диоди
разделен:
токоизправител, универсален, импулсен, ценерови диоди и
стабистори, варикапи, тунелни и реверсирани, както и микровълнови диоди и др.

Класификация на диодите по функционално предназначение и тяхното UGO

2.1. Токова характеристика на диода

Характеристиката на напрежението на реалния диод има редица разлики от характеристиката на напрежението на p-n прехода (фиг. 3.2).
За преднаклоненост трябва да се вземе предвид обемното съпротивление
площите на базата rb и емитера rе на диода (фиг. 3.3.), обикновено rb >> rе. Падане
напрежението в обемното съпротивление от диодния ток става
значителни при токове над няколко милиампера. Освен това,
част от напрежението пада върху съпротивлението на клемата. Като резултат
напрежението директно в p-n прехода ще бъде по-малко от напрежението,
приложен към външните клеми на диода. Това води до изместване на линията
клонове на ток-напрежението вдясно (крива 2) и почти линейна зависимост от приложената
волтаж.
Токовата характеристика на диода, като се вземе предвид обемното съпротивление, се записва с израза
φU
I I 0 e T 1
Uφ Irb
I I 0 e T 1
където Upr е напрежението, приложено към клемите; r е общото базово съпротивление и
диодни електроди, обикновено r=rb.
Когато диодът е обратно предубеден, диодният ток не остава постоянен, равен на I0
тези. се наблюдава увеличение на обратния ток.
Това се обяснява с факта, че обратният ток на диода се състои от три компонента:
Iobr =I0 + Itr + Iut
U φ Irb
T
I I0 e
1
където I0 е топлинният ток на прехода;
Itr – топлинен генериращ ток. Увеличава се с увеличаване на обратното напрежение.
Това се дължи на факта, че pn преходът се разширява, обемът му се увеличава и
следователно, броят на произведените малцинствени носители се увеличава
в него поради термично генериране. Той е с 4-5 порядъка по-голям от текущия I0.
Iut – ток на утечка. Свързано е с крайната стойност на повърхностната проводимост
кристал, от който е направен диодът. В съвременните диоди винаги е така
по-малко термичен ток.

Полупроводникови диоди

Полупроводниковият диод е електрически преобразуващ полупроводник
устройство с един електрически възел и два извода, което използва
различни свойства на p-n прехода (едностранна проводимост, електрически пробив,
тунелен ефект, ел. капацитет).
Изправителен диод
Германиев диод Силициев диод
Ценеров диод
Варикап
Тунелен диод
Обърнат диод

2.2. Диодна еквивалентна схема

Това е верига, състояща се от електрически елементи, които вземат предвид
физически процеси, протичащи в p-n прехода и влиянието
структурни елементи за електрически свойства.
Еквивалентна еквивалентна схема на p-n преход при малки
сигнали, когато нелинейните свойства на диода могат да бъдат игнорирани
показано на фиг. .
Тук CD е общият капацитет на диода, в зависимост от режима; Rп = Rдиф
- диференциално преходно съпротивление, чиято стойност
определен с помощта на статичната характеристика ток-напрежение на диода при дадена работа
точки (Rdiff = U/ I|U=const); rb - разпределени електрически
съпротивление на диодната основа, нейните електроди и клеми, Rth –
устойчивост на изтичане.
Понякога еквивалентната схема се допълва с капацитет между клемите
диод SV, капацитети Svh и Svyh (показани с пунктирани линии) и
индуктивност на изводите НН.
Еквивалентната схема за големи сигнали е подобна
предишното. Той обаче отчита нелинейните свойства на p-n прехода, като заменя диференциалното съпротивление с
зависим от източника източник на ток I = I0(eU/ T – 1).

2.3. Влиянието на температурата върху ток-напрежението на диода

I0(T)=I(To)2(T-To)/T*,
Температурата на околната среда оказва значително влияние върху
ток-напрежение на диода. С леки промени в температурата
ходът както на предния, така и на обратния клон на характеристиката ток-напрежение се променя.
С повишаване на температурата концентрацията на неосновни вещества се увеличава
носители в полупроводников кристал. Това води до увеличаване на обратния ток
преход (поради увеличаване на тока на двата му компонента: Iо и Itr), както и
намаляване на обемното съпротивление на основната площ. При увеличаване
температура, обратният ток на насищане нараства приблизително 2 пъти при
германий и 2,5 пъти за силициеви диоди за всеки 10 °C. Пристрастяване
обратният ток спрямо температурата се апроксимира с израза
I0(T)=I(To)2(T-To)/T*,
където: I(T0)-токът се измерва при температура T0; T – текуща температура; T*
- температура на удвояване на обратния ток - (5-6) 0С – за Ge и (9-10) 0С – за Si.
Определя максимално допустимото увеличение на обратния ток на диода
максималната допустима температура на диода, която е 80-100 ° C
за германиеви диоди и 150 - 200 °C за силициеви диоди.
Токът на утечка зависи слабо от температурата, но може значително
промяна във времето. Следователно той определя основно времето
нестабилност на обратния клон на характеристиката ток-напрежение.
С повишаване на температурата директният клон на характеристиката на тока и напрежението се измества наляво и
става по-стръмен (фиг. 3.3). Това се обяснява с растежа на Ирев (3.2) и
чрез намаляване на rb, последният намалява спада на напрежението в основата и
напрежението директно на кръстовището се увеличава при постоянно напрежение
на външни щифтове.
За да оценим температурната нестабилност на директния клон, въвеждаме
температурен коефициент на напрежение (TKN) t = U/ T, показващ
как се променя напрежението напред на диода с промяна на температурата от
10C при фиксиран прав ток. В температурен диапазон от -60 до
+60 "С t -2,3 mV/°С.

2.4. Токоизправителни диоди

Токоизправителни диоди - предназначени за коригиране на ниска честота
AC ток и обикновено се използват в захранващи устройства. Под изправяне
разберете трансформацията на биполярния ток в еднополюсен ток. За изправяне
Използва се основното свойство на диодите - тяхната еднопосочна проводимост.
Като изправителни диоди в захранвания за изправяне на големи
токове, използващи планарни диоди. Те имат голяма контактна площ p и n области
и голям бариерен капацитет (капацитет Xc=1/(ωC), който не позволява
коригирайте при високи честоти. В допълнение, такива диоди имат голяма стойност
обратен ток.
Основните параметри, характеризиращи токоизправителните диоди са
са (Фигура 2.1):
- максимален прав ток Ipr max;
- спад на напрежението върху диода при дадена стойност на тока в права посока Ipr (Upr
0,3...0,7 V за германиеви диоди и Upr 0,8...1,2 V за силициеви диоди);
- максимално допустимо постоянно обратно напрежение на диода Urev max;
- обратен ток Irev при дадено обратно напрежение Urev (стойност
обратният ток на германиевите диоди е с два до три порядъка по-голям от този на
силиций);
- бариерен капацитет на диода при подаване на обратно напрежение към него
с някакъв размер;
- Fmax - честотен диапазон, в който диодът може да работи без значителни
намаляване на коригирания ток;
- работен температурен диапазон (германиевите диоди работят в диапазона 60...+70°C, силициевите диоди - в диапазона -60...+150°C, което се обяснява с малки
обратни токове на силициеви диоди).
Средна разсейвана мощност на диода Рср Д – средна мощност за периода
разсейва се от диода, когато токът протича в права и обратна посока.
Превишаването на максимално допустимите стойности води до рязко намаляване на периода
обслужване или повреда на диод.
Чрез подобряване на условията за охлаждане (вентилация, използване на радиатори) е възможно
увеличете изходната мощност и избягвайте термичния срив. Приложение на радиатори
Освен това ви позволява да увеличите предния ток.

Еднофазен полувълнов токоизправител
Еднофазна пълна вълна
токоизправител със средна точка
Индустрия
се издават
силиций
токоизправителни диоди за токове до стотици ампера и обратно
напрежения до хиляди волта. Ако е необходимо да се работи при
обратни напрежения, превишаващи допустимите Urev за
един диод, тогава диодите са свързани последователно. За
нараства
изправени
текущ
Мога
Приложи
паралелно свързване на диоди.
1) Полувълнов токоизправител. Трансформатор
служи за намаляване на амплитудата на променливото напрежение.
Диодът се използва за коригиране на променлив ток.
2) Пълновълнов токоизправител. Предишна диаграма
има съществен недостатък. Състои се в това, че не е
се използва част от енергията на първичния източник на енергия
(отрицателен полупериод). Недостигът се отстранява в
пълновълнова токоизправителна верига.
В първия положителен (+) полупериод, ток
протича по следния начин: +, VD3, RH↓, VD2, - .
Във втория – отрицателен (-) така: +, VD4, RH↓ , VD1,- .
И в двата случая той
протича през товара в едно
посока ↓ - отгоре надолу, т.е. настъпва изправяне
текущ
Еднофазен мостов токоизправител

2.5. Импулсни диоди

Импулсните диоди са диоди, които са предназначени да работят в режим на превключване в импулсни вериги
В такива вериги те действат като електрически ключове. Електрическият ключ има две състояния:
1. Затворен, когато съпротивлението му е нула Rvd =0.
2. Отворете, когато съпротивлението му е безкрайно Rvd=∞.
На тези изисквания отговарят диодите в зависимост от полярността на приложеното напрежение. Те имат малко
съпротивление, когато е предубедено в посока напред, и високо съпротивление, когато е предубедено в обратна посока.
1. Важен параметър на превключващите диоди е тяхната скорост на превключване. Фактори
ограничаващи скоростта на превключване на диода са:
а) капацитет на диода.
b) скоростта на дифузия и свързаното с нея време на натрупване и резорбция на малцинствени носители на заряд.
В импулсните диоди високата скорост на превключване се постига чрез намаляване на площта на p-n прехода, което намалява
стойност на капацитета на диода. Това обаче намалява максималния постоянен ток на диода (Idirect max.). Пулс
диодите се характеризират със същите параметри като токоизправителите, но имат и специфични, свързани с
скорост на превключване. Те включват: Време за установяване на предното напрежение на диода (tset): tset. –
време, през което напрежението на диода, когато е включен предният ток, достига своята стационарна стойност с
определена точност. Това време е свързано със скоростта на дифузия и се състои от намаляване на съпротивлението на основната площ над
поради натрупването на малцинствени носители на заряд, инжектирани от емитера. Първоначално е висока, т.к малък
концентрация на носители на заряд. След прилагане на напрежение в посока напред, концентрацията на малцинствени носители на заряд в основата
увеличава, това намалява предното съпротивление на диода. Време за възстановяване на обратното съпротивление на диода
(recovery): дефинирано като времето, през което диодът обръща тока след превключване
полярността на приложеното напрежение от директно към обратно достига стационарната си стойност с дадена
точност. Това време е свързано с резорбцията от основата на малцинствените носители на заряд, натрупани по време на потока
постоянен ток. trestore – време, през което обратният ток през диода при превключването му достига своята
стационарна стойност, с дадена точност I0, обикновено 10% от максималния обратен ток. trestore= t1.+ t2. , Където
t1. – време на резорбция, през което концентрацията на малцинствени носители на заряд на границата на pn прехода се превръща в
нула, t2. – време на разреждане на дифузионния капацитет, свързано с резорбцията на малцинствени заряди в обема на диодната база. IN
Като цяло времето за възстановяване е времето, необходимо за изключване на диода, като превключвател.

2.7. Ценерови диоди и стабилизатори

Ценеровият диод е полупроводников диод, направен от слабо
легиран силиций, който се използва за стабилизиране на константа
волтаж. Характеристиката на напрежението на ценеровия диод с обратно отклонение има малък участък
зависимост на напрежението от протичащия през него ток. Тази област се появява отзад
изчисляване на електрическо разрушаване (фиг. 1.5).
Ценеровият диод се характеризира със следните параметри:
Номинално стабилизиращо напрежение Ust. nom - номинално напрежение
на ценеров диод в работен режим (при даден стабилизационен ток);
номинален ток на стабилизация Ist.nom – ток през ценеровия диод при
номинално стабилизиращо напрежение;
минимален стабилизационен ток Ist min - най-ниска стойност на тока
стабилизация, при която режимът на повреда е стабилен;
максимално допустим ток на стабилизиране Ist max - най-висок ток
стабилизация, при която нагряването на ценеровите диоди не надвишава допустимите граници.
Диференциално съпротивление
Rst - коефициент на нарастване на напрежението
стабилизиране до увеличението на стабилизационния ток, което го причинява: Rst =
TKN – температурен коефициент на стабилизиращо напрежение:
TKN
Уст / Ист.
У ст.ном.
100%
У ст.ном. T
– относителна промяна на напрежението на ценеровия диод, намалена до единица
степен.
Уст.ном.< 5В – при туннельном пробое.
Уст.ном. > 5V – при лавинен срив.
Параметрите на ценеровите диоди включват и максимално допустимия ток в права посока
Imax, максимално допустим импулсен ток Ipr и max, максимално допустим
разсейвана мощност P макс.

Параметричен стабилизатор на напрежението (фиг. 9.). Служи за осигуряване
постоянно напрежение на товара (Un), когато постоянното напрежение се променя
захранване (Upit) или съпротивление на натоварване (Rн).
Товарът (консуматорът) е свързан паралелно на ценеровия диод. Ограничителен
съпротивление (Rogr) служи за установяване и поддържане на правилния режим
стабилизиране. Обикновено Rogr се изчислява за средната точка на характеристиката ток-напрежение на ценеровия диод (фиг. 5).
Веригата осигурява стабилизиране на напрежението поради преразпределението на токовете IVD и
IN
Нека анализираме работата на веригата.
Според втория закон записваме отношението: Upit = (IVD + IN) Rogr + Un
Промяната на захранващото напрежение на Upit води до появата на нарастване
напрежение на товара при Un и токове IVD = Un/rst, IH = Un/ Rn. Нека го запишем
оригинално уравнение за увеличения:
Upit = (Un/rst + Un/ Rn) Rogr+ Un = Un(1/rst + 1/Rn) Rogr+ Un.
Нека го разрешим по отношение на Un, получаваме Un = Un/
Тъй като Rogr/rst е голям, тогава Un е малък. Колкото повече Rogr и колкото по-малко, толкова по-малко
промени в изходното напрежение.
Изчисляване на веригата (обикновено са посочени Usupply и RN):
Избор на ценеров диод VD1 от условията:
и ист.ном.>ин.
2) Изчисляване
Ролим.
U в. У ст.ном.
I ст.ном.
У ст.ном. U out
Видове ценерови диоди:
1. Прецизност. Те имат малка стойност на TKN и нормализирана стойност
Уст.ном. Малък TKN се постига чрез последователно свързване с ценеров диод
(VD2), имащи положителни TKN диоди (VD1) в посока напред, чийто TKN
отрицателен. Тъй като общият TKN е равен на тяхната сума, той се оказва малък
размер.
2. Двувъзлов ценеров диод. Състои се от два включени ценерови диода
контра-последователно и се използва за стабилизиране на амплитудата на променливите
стрес.
Стабилизаторите са полупроводникови диоди, в които за
Стабилизирането на напрежението използва директния клон на характеристиката ток-напрежение. Такива
В диодите основата е силно легирана с примеси (rb→0) и следователно тяхната директна
Клонът върви почти вертикално. Параметрите на стабистора са подобни
параметри на ценеров диод. Използват се за стабилизиране на малки
напрежение (Ust.nom. ≈0.6V), стабисторен ток – от 1mA до няколко
десетки mA и отрицателен TKN.

2.9. Тунелни и обратни диоди

На границата на силно легирани (изродени) p-n структури с концентрация на примеси
има тунелен ефект. n 10 20 el/cm 3
Проявява се във факта, че при предно отклонение характеристиката на тока и напрежението се появява на директния клон
падащо сечение AB с отрицателно съпротивление Rdiff = U/ I|AB=r- 0.
Пунктираната линия на графиката показва характеристиката ток-напрежение на диода.
Това позволява използването на такъв диод в усилватели и електрически генератори.
вибрации в микровълновия диапазон, както и в импулсни устройства.
При обратно отклонение, токът, дължащ се на разрушаване на тунела, се увеличава рязко при малък
напрежения
Основните параметри на тунелен диод са както следва:
пиков ток и пиково напрежение Ip, Up - ток и напрежение в точка А;
долинен ток и напрежение IB - ток и напрежение в точка B;
съотношение на тока Iп/Iв;
пиково напрежение - право напрежение, съответстващо на пиковия ток;
напрежение на разтвора Up - директно напрежение, по-голямо от напрежението на долината, при
в който токът е равен на пика; индуктивност LD - обща последователна индуктивност
диод при дадени условия; специфичен капацитет Сд/Iп - отношение на капацитета на тунела
диод до пиков ток; диференциално съпротивление gdif - реципрочна стойност
стръмност на характеристиката ток-напрежение; резонансна честота на тунелния диод fo - проектна честота, at
което е общото реактивно съпротивление на p-n прехода и индуктивността на корпуса
тунелен диод отива на нула; гранична съпротивителна честота fR - изчислена
честота, при която активният компонент на импеданса е в серия
веригата, състояща се от p-n преход и съпротивление на загуба става нула; шум
константа на тунелния диод Ksh - стойността, която определя шумовия фактор на диода;
съпротивлението на загуба на тунелния диод Rn е общото съпротивление на кристала,
контактни връзки и изводи.
Максимално допустимите параметри включват максимално допустимата константа
прав ток на тунелния диод Ipr max, максимално допустим прав импулсен ток
Ipr. и максимален допустим постоянен обратен ток Irev max,
максималната допустима микровълнова мощност Rmicrowave max, разсейвана от диода.

Схема на генератор на хармонични трептения
TD е показано на фиг. . Предназначение на елементите: R1,
R2 – резистори, задават работната точка на тунела
диод в средата на I-V характеристика с минус
устойчивост; Lk, Ck – трептителен кръг; SBL
капацитет
блокиране,
от
променлива
компонент той свързва тунелен диод
успоредно на колебателния кръг.
Тунелен диод, свързан паралелно
колебателен
контур
компенсира
неговият
отрицателен
съпротива
съпротива
загуби на колебателния кръг и следователно трептения
може да продължи безкрайно.
Обърнатите диоди са вид
тунелни диоди. Концентрацията на примеси в тях
малко по-малко, отколкото в тунелните. Поради това,
тях
отсъстващ
парцел
с
отрицателен
съпротива. На прав клон до напрежение
0.3-0.4V
на разположение
практически
хоризонтална
зона с нисък постоянен ток (фиг.), докато
как
текущ
обратен
клонове
начало
с
малък
напрежение, поради повреда на тунела, рязко
се увеличава. В тези диоди, за малки променливи
сигнали,
директен
клон
Мога
броя
Не
провежда ток, а обратното провежда. Следователно
името на тези диоди.
Преобразува
диоди
са използвани
За
коригиране на микровълнови сигнали с малки амплитуди (100300) mV.

2.10. Маркировка на полупроводникови диоди

Маркировката се състои от шест елемента, например:
KD217A
или K C 1 9 1 E
123456
123456
1 - Буква или цифра, показваща вида на материала, от който е направен диодът:
1 или G – Ge (германий); 2 или K – Si (силиций); 3 или A – GeAs.
2 - буква, показва вида на диода според функционалното му предназначение:
D – диод; C – ценеров диод, стабилизатор; B – варикап; I – тунелен диод; А -
Микровълнови диоди.
3. Предназначение и електрически свойства.
4 и - 5 показват серийния номер на разработката или електрическите свойства
(в ценерови диоди - това е стабилизационното напрежение; в диоди - порядък
номер).
6. - Буква, показва разделянето на диодите в параметрични групи (в
токоизправителни диоди – деление по параметъра Urev.max, в ценерови диоди
деление по ТКН).

Дисциплина: Електротехника и електроника

Лектор: Погодин Дмитрий Вадимович
Кандидат на техническите науки,
Доцент на катедра RIIT
(Катедрата по радиоелектроника и
информация и измерване
технология)
електротехника и електроника

За да видите презентацията със снимки, дизайн и слайдове, изтеглете неговия файл и го отворете в PowerPointна вашия компютър.
Текстово съдържание на презентационни слайдове:РАЗДЕЛ 1. Полупроводникови устройства Тема: Полупроводникови диодиАвтор: Лариса Михайловна Баженова, преподавател в Ангарския политехнически колеж на Иркутска област, 2014 г. Съдържание1. Устройство, класификация и основни параметри на полупроводникови диоди1.1. Класификация и символи на полупроводникови диоди1.2. Проектиране на полупроводникови диоди1.3. Токово-напреженови характеристики и основни параметри на полупроводникови диоди2. Изправителни диоди2.1. Общи характеристики на токоизправителните диоди 2.2. Включване на токоизправителни диоди в токоизправителни вериги 1.1. Класификация на диодите Полупроводниковият диод е полупроводниково устройство с един p-n преход и два външни проводника. 1.1. Маркировка на диод Полупроводников материал Тип диод Група по параметри Модификация в група KS156AGD507BAD487VG (1) – германий; К (2) – силиций; A (3) – токоизправители, радиочестотни и импулсни диоди, B – тунелни диоди, C – токоизправители .групи: Първа цифра за “D”: 1 – Ipr< 0,3 A2 – Iпр = 0,3 A…10A3 – Iпр > 0,3 A 1,1. Конвенционално графично представяне на диоди (UGO) а) Токоизправител, високочестотен, микровълнов, импулсен; б) ценерови диоди; в) варикапи; г) тунелни диоди; д) диоди на Шотки; е) светодиоди; ж) фотодиоди; з) токоизправителни блокове 1.2. Проектиране на полупроводникови диоди Материалът на акцепторния примес се нанася върху основата и във вакуумна пещ при висока температура (около 500 ° C) акцепторният примес дифундира в основата на диода, което води до образуването на област с проводимост от p-тип а изходът от р-областта с голяма равнина се нарича анод, а изходът от n-областта е катод. 1) Планарен диод Полупроводникова пластина. тип полупроводников кристал, който се нарича база 1.2. Проектиране на полупроводникови диоди 2) Точков диод Към основата на точковия диод се подава волфрамова жица, легирана с акцепторни примесни атоми, и през нея преминават токови импулси до 1А. В точката на нагряване атомите на акцепторния примес се преместват в основата, образувайки p-област. Това води до p-n преход с много малка площ. Поради това точковите диоди ще бъдат високочестотни, но могат да работят само при ниски предни токове (десетки милиампери се произвеждат чрез сливане на микрокристали от p- и n-тип полупроводници). Микросплавните диоди ще бъдат планарни по природа и точкови по своите параметри. 1.3. Характеристика на ток-напрежение и основни параметри на полупроводникови диоди Характеристиката на ток-напрежение на истински диод е по-ниска от тази на идеалния p-n преход: влиянието на съпротивлението на основата е засегнато. 1.3. Основни параметри на диодите Максимално допустим прав ток Ipr.max. Право падане на напрежението през диода при макс. постоянен ток Uпр.макс. Максимално допустимо обратно напрежение Urev.max = ⅔ ∙ Uel.samp. Обратен ток при макс. допустимо обратно напрежение Irev.max. Право и обратно статично съпротивление на диода при зададени право и обратно напрежение Rст.пр.=Uпр./Iпр.; Rst.rev.=Урев./ Ирев. Предно и обратно динамично съпротивление на диода. Rd.pr.=∆ Upr./ ∆ Ipr. 2. Токоизправителни диоди 2.1. Основни характеристики. Токоизправителният диод е полупроводников диод, предназначен да преобразува променлив ток в постоянен ток в силови вериги, тоест в захранващи устройства. Токоизправителните диоди винаги са плоски; те могат да бъдат германиеви или силициеви. Ако изправеният ток е по-голям от максимално допустимия ток в посока на диода, тогава е разрешено паралелно свързване на диоди. Допълнително съпротивление Rd (1-50 Ohm) за изравняване на токовете в клоновете, ако напрежението във веригата надвишава максимално допустимото Urev. диод, тогава в този случай е разрешено последователно свързване на диоди. 2.2. Включване на токоизправителни диоди в токоизправителни вериги 1) Полувълнов токоизправител Ако вземете един диод, токът в товара ще тече през половината от периода, следователно такъв токоизправител се нарича полувълнов. Недостатъкът му е ниската ефективност. 2) Пълновълнов токоизправител Мостова верига 3) Пълновълнов токоизправител със средна точка на изход от вторичната намотка на трансформатора Ако понижаващият трансформатор има средна точка (изход от средата на вторичната намотка), тогава пълната вълна токоизправител може да се направи с помощта на два диода, свързани паралелно. Недостатъците на този токоизправител са: Необходимостта от използване на трансформатор със средна точка; Повишени изисквания към диодите по отношение на обратно напрежение.. Задача: Определете колко единични диода има във веригата и колко диодни моста. Задачи1. Дешифрирайте имената на полупроводниковите устройства: Вариант 1: 2S733A, KV102A, AL306D2 Вариант: KS405A, 3L102A, GD107B Вариант 3: KU202G, KD202K, KS211B Вариант 4: 2D504A, KV107G, 1A304B5 вариант: AL102 А; 2V117A; KV123A2. Покажете текущия път на диаграмата: 1, 3, 5 вар.: В горната клема „плюс“ на източника. 2.4 вар.: В горната клема „минус“ на източника.

Прикачени файлове

Подобни документи

Характеристики на напрежението на диода, неговите изправителни свойства, характеризиращи се със съотношението на обратното съпротивление към предното съпротивление. Основни параметри на ценеровия диод. Отличителна черта на тунелен диод. Използване на LED като индикатор.

лекция, добавена на 04.10.2013 г

Изправителни диоди на Шотки. Време за презареждане на капацитета на бариерния преход и съпротивлението на основата на диода. I-V характеристики на 2D219 силициев диод на Шотки при различни температури. Импулсни диоди. Номенклатура на компонентите на дискретни полупроводникови устройства.

резюме, добавено на 20.06.2011 г

Основни предимства на оптоелектронните прибори и устройства. Основна задача и материали на фотодетекторите. Механизми за генериране на незначителни носители в областта на пространствения заряд. Дискретни МПД фотодетектори (метал - диелектрик - полупроводник).

резюме, добавено на 12/06/2017

Общи сведения за полупроводниците. Устройства, чиято работа се основава на използването на свойствата на полупроводниците. Характеристики и параметри на токоизправителни диоди. Параметри и предназначение на ценерови диоди. Токова характеристика на тунелен диод.

резюме, добавено на 24.04.2017 г

Физически основи на полупроводниковата електроника. Повърхностни и контактни явления в полупроводниците. Полупроводникови диоди и резистори, фотоволтаични полупроводникови устройства. Биполярни и полеви транзистори. Аналогови интегрални схеми.

урок, добавен на 06.09.2017 г

Токоизправителни диоди. Работни параметри на диода. Еквивалентна схема на токоизправителен диод за работа при свръхвисоки честоти. Импулсни диоди. Ценерови диоди (референтни диоди). Основни параметри и вольтамперни характеристики на ценеровия диод.

Електропроводимост на полупроводниците, действие на полупроводникови прибори. Рекомбинация на електрони и дупки в полупроводник и тяхната роля при установяване на равновесни концентрации. Нелинейни полупроводникови резистори. Горни разрешени енергийни ленти.

лекция, добавена на 04.10.2013 г

Токово напрежение на тунелен диод. Описания на варикап, който използва капацитета на p-n преход. Изследване на режимите на работа на фотодиода. Светодиодите са преобразуватели на електрическа енергия в енергия на оптично излъчване.

презентация, добавена на 20.07.2013 г

Определяне на стойността на съпротивлението на ограничителния резистор. Изчисляване на напрежението на отворена верига на диодния преход. Температурна зависимост на проводимостта на примесен полупроводник. Разглеждане на структурата и принципа на действие на диоден тиристор.

тест, добавен на 26.09.2017 г

Групи полупроводникови резистори. Варистори, волтова нелинейност. Фоторезисторите са полупроводникови устройства, които променят съпротивлението си под въздействието на светлинния поток. Максимална спектрална чувствителност. Планарни полупроводникови диоди.

Диодни токоизправители Larionov A. N. трифазен токоизправител на три полумоста Диодите се използват широко за преобразуване на променлив ток в постоянен ток (по-точно в еднопосочен пулсиращ ток). Диоден токоизправител или диоден мост (т.е. 4 диода за еднофазна верига (6 за трифазна полумостова верига или 12 за трифазна верига с пълен мост), свързани помежду си във верига) е основният компонент на захранвания за почти всички електронни устройства. Трифазен диоден токоизправител по схемата на А. Н. Ларионов на три паралелни полумоста се използва в автомобилни генератори; преобразува променливия трифазен ток на генератора в постоянен ток на бордовата мрежа на автомобила. Използването на генератор за променлив ток в комбинация с диоден токоизправител вместо генератор за постоянен ток с възел четка-комутатор направи възможно значително намаляване на размера на автомобилния алтернатор и повишаване на неговата надеждност. Някои токоизправители все още използват селенови токоизправители. Това се дължи на особеността на тези токоизправители, че при превишаване на максимално допустимия ток селенът изгаря (на секции), което не води (до известна степен) нито до загуба на изправителни свойства, нито до късо съединение - повреда . Високоволтовите токоизправители използват селенови колони за високо напрежение от множество последователно свързани селенови токоизправители и силициеви колони за високо напрежение от множество последователно свързани силициеви диоди. Диодни детектори Диодите, в комбинация с кондензатори, се използват за изолиране на нискочестотна модулация от амплитудно модулирани радиосигнали или други модулирани сигнали. Диодните детектори се използват в почти всички [източникът не е посочен 180 дни] радиоприемащи устройства: радиостанции, телевизори и др. Използва се квадратичната част от характеристиката ток-напрежение на диода. Диодна защита Диодите се използват и за защита на различни устройства от неправилна полярност на превключване и т.н. Има добре известна схема за диодна защита за постояннотокови вериги с индуктивност от пренапрежения при изключване на захранването. Диодът е свързан паралелно с бобината, така че в "работно" състояние диодът е затворен. В този случай, ако внезапно изключите монтажа, през диода ще възникне ток и силата на тока ще намалее бавно (индуцираната емф ще бъде равна на спада на напрежението в диода) и няма да има мощно напрежение пренапрежение, водещо до искри на контакти и изгорели полупроводници. Диодни превключватели Използват се за превключване на високочестотни сигнали. Управлението се осъществява чрез постоянен ток, RF и управляващият сигнал са разделени с помощта на кондензатори и индуктори. Диодна искрова защита Това не изчерпва използването на диоди в електрониката, но други вериги, като правило, са много високо специализирани. Специалните диоди имат съвсем различна област на приложение, така че те ще бъдат разгледани в отделни статии.