Свойства диода: Общие свойства и параметры диодов

Содержание

Общие свойства и параметры диодов

 

Система и перечень параметров, включаемые в технические описания и характеризующие свойства полупроводниковых диодов, выбираются с учетом их физико-технологических особенностей и области применения. В большинстве случаев важны сведения об их статических, динамических и предельных параметрах.

Статические параметры характеризуют поведение приборов при постоянном токе, динамические — их частотно-временные свойства, предельные параметры определяют область устойчивой и надежной работы.

В справочники, стандарты или технические описания включается необходимая для детального расчета схем информация о параметрах: нормы на значения параметров, режимы их измерений, вольт-амперные характеристики, зависимости параметров от режима и температуры, максимальные и максимально допустимые значения параметров, конструктивно-технологические особенности приборов, их основное назначение, специфические требования, методы измерения параметров, типовые схемы применения.

Постоянные (случайные) изменения технологических факторов оказывают существенное влияние на значения параметров изготавливаемых приборов. Поэтому значения параметров даже одного типа приборов являются случайными величинами, т.е. имеется отклонение от среднего (

типового, номинального) уровня. Для некоторых параметров устанавливаются граничные значения и возможные отклонения (разброс). Нормы на разброс параметров устанавливаются на основе экспериментально-статистических данных при обеспечении надежной и устойчивой работы приборов в различных условиях и режимах применения, а также исходя из экономических соображений.

Необходимо отметить, что вследствие постоянного совершенствования конструкций и технологии изготовления полупроводниковых приборов происходят изменения средних значений параметров. Некоторые образцы приборов имеют параметры лучше, чем приведенные в технических описаниях и справочниках.

В разных странах существуют региональные унифицированные стандарты на параметры и характеристики полупроводниковых приборов, методики их измерений и контроля качества, которые могут существенно отличаться от международных стандартов.

Различают общие параметры, которыми характеризуется любой полупроводниковый диод, и

специальные параметры, присущие только отдельным видам диодов. К общим параметрам диодов относят: параметры рассеиваемой мощности, тепловые параметры, пробивные максимальные и максимально допустимые токи и напряжения, параметры, определяемые по виду ВАХ прибора, параметры, характеризующие основные свойства \(p\)-\(n\)-перехода и т.п.

Рассеиваемая мощность (\(P_{пр}\), \(P_{обр}\), \(P_{ср}\), \(P_и\)). Когда через диод проходит ток, при заданном напряжении на диоде выделяется мощность \(P_д = I \cdot U\). При подаче на диод переменного напряжения общая мощность, рассеиваемая диодом, равна сумме мощностей рассеиваемых при прохождении тока в прямом (\(P_{пр}\)) и обратном (\(P_{обр}\)) направлениях \(P_д = P_{пр} + P_{обр}\). Средняя рассеиваемая мощность (\(P_{ср}\)) определяется как среднее за период значение мощности, рассеиваемой диодом при протекании прямого и обратного токов. Максимальное значение рассеиваемой мощности, при которой гарантируется долговременная и стабильная работа диода при заданных внешних условиях, называется максимальной допустимой мощностью рассеяния диода. Наибольшее мгновенное значение мощности, рассеиваемой диодом, называется импульсной рассеиваемой мощностью (\(P_и\)).

Температура (\(T\), \(T_п\), \(T_{кор}\)). Выделение мощности сопровождается нагреванием диода, что приводит к росту обратного тока и увеличению вероятности возникновения теплового пробоя \(p\)-\(n\)-перехода. Для исключения теплового пробоя температура \(p\)-\(n\)-перехода должна быть меньше максимальной допустимой температуры перехода (\(T_{п max}\)). Как правило, эта температура для германиевых диодов составляет 70 °C, а для кремниевых — 125 °C. Выделяемая теплота рассеивается диодом в окружающую среду. Учитывая конструктивные особенности диода и условия его эксплуатации, иногда нормируются максимальная температура корпуса диода (\(T_{к max}\)) и максимальная температура окружающей среды вблизи диода (\(T\)).

Тепловое сопротивление (\(R_т\), \(R_{т пер-окр}\), \(R_{т пер-кор}\)). Перепад температур между переходом и окружающей средой определяется выражением: \(T_п – T = R_т \cdot P_д\), где \(R_т\) — тепловое сопротивление, характеризующее условия отвода теплоты от диода (определяется конструкцией корпуса, наличием радиатора и т.д.). В зависимости от расположения контрольной точки, в которой производится измерение температуры, различают:

тепловое сопротивление переход – окружающая среда (\(R_{т пер-окр}\)), тепловое сопротивление переход – корпус диода (\(R_{т пер-кор}\)). Тепловое сопротивление переход – среда (\(R_{т пер-окр}\)) необходимо знать для расчета допустимой рассеиваемой мощности маломощных диодов обычно работающих без теплоотвода, а тепловое сопротивление переход – корпус (\(R_{т пер-кор}\)) — для расчета режима работы мощных приборов при наличии внешнего радиатора. Обычно \(R_{т пер-окр} \gg R_{т пер-кор}\) (сопротивление \(R_{т пер-кор}\) остается постоянным только в случае малых плотностей тока). Тепло от кристалла с переходами к корпусу или радиатору отводится за счет теплопроводности, а от корпуса в окружающее пространство — конвекцией и излучением. Режим диода необходимо выбирать из условия \(\newcommand{\slfrac}[2]{\left.#1\right/#2}U \cdot I \leq P_{д max}= \slfrac{\left( T_{п max} – T \right)}{R_{т пер-окр}}\).

Переходное тепловое сопротивление (\(Z_т\), \(Z_{т пер-окр}\), \(Z_{т пер-кор}\)). При определении тепловых режимов в случае работы диодов при малых длительностях импульсов используются их переходные тепловые характеристики, а именно

переходное тепловое сопротивление диода (\(Z_т\)), которое является отношением разности изменения температуры перехода и температуры в контрольной точке за заданный промежуток времени, когда происходит это изменение температуры, к приращению рассеиваемой мощности диода, скачкообразно увеличенной в начале этого интервала. Производными этого параметра являются: переходное тепловое сопротивление переход – окружающая среда (\(Z_{т пер-окр}\)) и переходное тепловое сопротивление переход – корпус диода (\(Z_{т пер‑кор}\)).

Прямой ток и напряжение (\(I_{пр}\), \(I_{пр}\) и, \(I_{пр ср}\), \(U_{пр}\), \(U_{пр и}\)). При приложении к диоду постоянного прямого напряжения \(U_{пр}\) его температура зависит от величины протекающего прямого тока \(I_{пр}\). Прямой ток, при котором температура \(p\)-\(n\)-перехода диода достигает максимального допустимого значения (\(T_{п max}\)), называют допустимым прямым током (\(I_{пр max}\)). Наибольшее допустимое мгновенное значение прямого тока диода называют

максимальным импульсным прямым током (\(I_{пр и max}\)). Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения на диоде, обусловленное заданным импульсным прямым током, называется максимальным импульсным прямым напряжением диода (\(U_{пр и max}\)). Средний прямой ток диода (\(I_{пр ср}\)) определяется при подаче на диод переменного напряжения как среднее за период значение прямого тока.

Обратный ток и напряжение (\(I_{обр}\), \(I_{обр и}\), \(U_{обр}\), \(U_{обр и}\)). При приложении к диоду постоянного заданного обратного напряжения \(U_{обр}\) через него протекает постоянный обратный ток \(I_{обр}\) определенной величины. Важным параметром диодов является максимальное допустимое обратное напряжение \(U_{обр max}\), при котором не происходит пробоя \(p\)-\(n\)-перехода. Обычно \(U_{обр max} \le {0,8}U_{проб}\), где \(U_{проб}\) — значение обратного напряжения, вызывающее пробой перехода диода, при котором обратный ток достигает заданного значения, оно называется пробивным напряжением диода. Максимально допустимое импульсное обратное напряжение (\(U_{обр и max}\)) определяет максимальное мгновенное значение для обратного напряжения на диоде, а

максимально допустимый импульсный обратный ток (\(I_{обр и max}\)) характеризует предельное мгновенное значение обратного тока, обусловленного импульсным обратным напряжением.

Дифференциальное сопротивление (\(r_{диф}\)). Прямое (\(r_{пр}\)) и обратное (\(r_{обр}\)) сопротивления диода постоянному току выражаются соотношениями: \(\newcommand{\slfrac}[2]{\left.#1\right/#2}r_{пр} = \slfrac{U_{пр 0}}{I_{пр 0}}\), \(r_{обр} = \slfrac{U_{обр 0}}{I_{обр 0}}\) , где \(U_{пр 0}\), \(I_{пр 0}\), \(U_{обр 0}\), \(I_{обр 0}\) задают конкретные точки на ВАХ прибора, в которых производится вычисление сопротивления. Поскольку типичная ВАХ полупроводникового прибора имеет участки с повышенной линейностью (один на прямой ветви, один — на обратной), то вводится понятие дифференциального сопротивления (\(r_{диф}\)), которое вычисляется как отношение малого приращения напряжения диода к малому приращению тока в нем при заданном режиме (\(r_{диф пр} = \slfrac{\Delta U_{пр}}{\Delta I_{пр}}\), \(r_{диф обр} = \slfrac{\Delta U_{обр}}{\Delta I_{обр}}\)).

Емкость перехода

(\(C_{пер}\)) и накопленный заряд (\(Q_{нк}\)). Изменение внешнего напряжения \(\operatorname{d}U\) на \(p\)-\(n\)-переходе приводит к изменению накопленного в нем заряда \(\operatorname{d}Q\). Поэтому \(p\)‑\(n\)‑переход ведет себя подобно конденсатору, емкость которого \(C = \operatorname{d}Q/\operatorname{d}U\). В зависимости от физической природы изменяющегося заряда различают зарядную (барьерную) и диффузионную емкости. Зарядная (барьерная) емкость определяется изменением нескомпенсированного заряда ионов при изменении ширины запирающего слоя под воздействием внешнего обратного напряжения. При увеличении же внешнего напряжения, приложенного к \(p\)-\(n\)-переходу в прямом направлении, растет концентрация инжектированных носителей вблизи границ перехода, что приводит к изменению количества заряда, обусловленного неосновными носителями в \(p\)- и \(n\)-областях. Это можно рассматривать как проявление некоторой емкости. Поскольку она зависит от изменения диффузионной составляющей тока, ее называют диффузионной емкостью. Заряд электронов или дырок, накопленный при протекании прямого тока в базе диода или \(i\)‑области \(p\)-\(i\)-\(n\)-диода, называется
накопленным зарядом
(\(Q_{нк}\)). Полная емкость \(p\)-\(n\)-перехода определяется суммой зарядной и диффузионной емкостей: \(C_{пер} = C_{зар} + C_{диф}\). При включении \(p\)‑\(n\)‑перехода в прямом направлении преобладает диффузионная емкость, а при включении в обратном направлении — зарядная (емкость \(C_{диф}\) при этом пренебрежимо мала).

Заряд восстановления (\(Q_{вос}\)) и время восстановления (\(t_{вос обр}\), \(t_{вос пр}\)). При переключении диода с прямого тока на обратный весь накопленный заряд вытекает во внешнюю цепь. При заданных прямом токе и итоговом обратном напряжении весь суммарный заряд (с учетом накопленного заряда и заряда емкости обедненного слоя для полных процессов запаздывания и восстановления), вытекающий во внешнюю цепь, называется зарядом восстановления (\(Q_{вос}\)), а время, истекшее от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданной величины — временем восстановления обратного сопротивления или просто временем обратного восстановления диода (\(t_{вос обр}\)). Аналогично определяется время установления прямого напряжения

или время прямого восстановления диода (\(t_{вос пр}\)), которое равно промежутку времени, в течение которого прямое напряжение на диоде устанавливается от нулевого значения до заданного уровня.

Полный список общих параметров диодов и их принятых обозначений приведен в таб. 2.2‑1. Помимо описанных выше параметров он включает также:

  • эффективное время жизни неравновесных носителей заряда (\(t_{эф}\)), характеризующее материал и некоторые конструктивные параметры кристалла полупроводника;
  • емкость корпуса диода (\(C_{кор}\)), определяемую его конструктивными особенностями;
  • общие емкость (\(C_д\)) и индуктивность (\(L_п\)) диода, измеряемые в установившемся режиме работы.

 

Таб. 2.2-1. Общие основные параметры диодов

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Характеристика диодов

История возникновения диода

Возникновение диода обязано ученому из Великобритании Фредерику Гутри и немецкому физику Карлу Фердинанду Брауну. В 1873 и 1874 годах они открыли принцип работы термионных диодов и принцип работы кристаллических диодов. Позже термионными диодами стали называть специализированные вакуумные лампы. В начале 1880 года Томас Эдиссон повторно задокументировал работу термионного диода, но развитие этого радиоэлектронного компонента произошло только через 9 лет, когда немецкий ученый Карл Браун показал действие выпрямителя на кристалле. В начале 20 века Гринлиф Пикард предъявил публике первый радиоприемник, в основе которого был положены свойства диода реагировать на электромагнитные колебания. Промышленный выпуск диодов термионного типа (ламповых диодов) был налажен в Британии с разрешения Джона Флеминга в 1904 году, а через 2 года американец Пикард запатентовал первый детектор из кристаллов кремния. Современную терминологию слова «диод» (от греч. «di» — два, «odos» — путь) ввел Вильям Генри Иклс в 1919 году. В СССР главную роль в развитии полупроводниковых компонентов сыграл физик Б. М. Вул.

Первое развитие получили ламповые диоды или кенотроны (электровакуумные диоды), а так же газонаполненные диоды (газотроны, стабилитроны, игнитроны). Однако основной вклад в развитие радиоэлектронных компонентов внесли полупроводниковые диоды на основе кремния и германия.

Физические основы работы диода

Открытый в 1882 году химический элемент «германий» Клеменсом Винклером в процессе изучения в электричестве позволил выявить эффект полупроводника тока. Эксперименты физиков для получения одностороннего проводника тока привели к такому результату, что если к германию присоединить акцепторную примесь (барий, алюминий, галлий или индий), способную захватывать электроны, накопленные в германии, то в результате получится электронный элемент, способный пропускать электроны только в одну сторону (от германия к акцепторной смеси). Как мы знаем, электрон – это отрицательно заряженная частица, притягивающаяся к положительной частице, однако в электронике принято обозначение перемещения тока от плюса к минусу. Таким образом, диод представляет собой смесь германия или кремния с акцепторным материалом. Германий, за счет накопленных электронов несет в себе отрицательный N заряд (N — negative), а акцепторная смесь насыщается положительными P ионами (P — positive). Процесс протекания тока из P области в N область через место «соединения» или p-n переход и есть принцип работы диода. Его особенностью является возможность протекания тока только в одном направлении, поэтому диод является однонаправленным полупроводником. Отрицательно заряженную сторону с германием принято называть «катодом», а положительно заряженную половину «анодом». На схемах диод обозначается в виде направления протекания тока в виде стрелки к отрицательно заряженной стороне.

Когда диод не подключен к источнику питания, p-n переход находится в состоянии покоя. И в результате притягивания электронов к положительным ионам происходит их дрейф через переход. Такой процесс называется «диффузией», предусматривающий притягивание электронов через переход к «дыркам» положительных ионов. Диффузионное движение из-за постоянно меняющейся концентрации ионов и электронов происходит возле перехода постоянно.

При подключении к p-n структуре внешнего источника напряжения или напряжения смещения происходит изменение условий переноса заряда через переход. Важным фактором здесь становится полярность внешнего напряжения, подключенного к аноду и катоду диода.

Прямое подключение напряжения к p-n структуре

При прямом включении диода, когда плюс источника питания подключен к p-области, а минус к n-области происходит прямое протекание тока через переход. При этом электроны, находящиеся в n-области за счет подключенного минуса источника питания будут передвигаться ближе к переходу. Собственно, с положительно заряженными частицами в p-области будет происходить то же эффект. В результате p-n переход будет заполняться электронами в «дырках» (положительных ионах). Возникнет электрическое поле, которое позволит свободным электронам преодолеть сопротивление перехода, пройти барьерную зону и p-область к положительному контакту источника питания. В данной цепи возникнет электрический ток, который называют прямым током смещения перехода. Величина этого тока будет ограничена техническими характеристиками диода.

Момент, когда создается электрическое поле в p-n переходе на положительной ветви Вольт — Амперной Характеристики диода (ВАХ) отмечен некоторым напряжением ∆Ua. Это напряжение определено не только силой тока, но и сопротивлением самого p-n перехода. Чем ниже это сопротивление, тем меньше необходимо энергии для того, чтобы открыть переход, а так же его закрыть. Отступив от темы статьи, стоит сказать, что энергия в переходе при исчезновении питания моментально не пропадает. Происходит эффект рассасывания заряда, обусловленный емкостью перехода. Чем ниже эта емкость, тем быстрее диод перейдет в «выключенное» состояние с успокоением всех переходных процессов в p-n переходе. Этот параметр очень важен в частотных диодах, о которых мы расскажем ниже. В современных диодах значения напряжения ∆Ua варьируется от 0,3 до 1,2 вольта (кремний 0,8 – 1,2В., германий 0,3 – 0,6В.) в зависимости от мощности диода. Так же его называют падением напряжения p-n перехода.

Обратное подключение напряжения к p-n структуре

При подключении к диоду питания в обратном направлении происходит увеличение сопротивление p-n перехода и барьер возрастает, вследствие того, что электронам в n-области и свободным ионам в p-области легче соединиться с зарядом источника питания. При увеличении напряжения питания происходит лавинообразный отток заряженных частиц от перехода. В результате диод переходит в закрытое состояние из-за обратного напряжения.

На обратной ветви ВАХ участок 0 – 1 обусловлен небольшим обратным напряжением. При этом увеличение обратного тока наблюдается за счет уменьшения диффузионной составляющей. Другими словами в p и n областях присутствуют неосновные носители. Даже когда диод закрыт, через барьер при малом напряжении они могут протекать из одной области в другую. Значение этого тока несоизмеримо мало по сравнению с прямым током, поскольку количество неосновных носителей в разных областях p и n минимально. Начиная с точки 1 основные носители уже не способны преодолеть барьер, а диффузионные неосновные носители полностью рассасываются в свои области переходов. Этим объясняется отсутствие роста тока при увеличении обратного напряжения. Поскольку концентрация неосновных носителей заряда зависит от температуры сплава (иначе «кристалла»), то обратный ток будет увеличиваться в зависимости от увеличения температуры кристалла. Именно поэтому его называют тепловым. Это лавинообразный процесс и он подчиняется экспотенциальному закону. Именно из-за обратных токов диоды начинают греться и их устанавливают на теплоотводы. Если значение обратного тока будет выше предусмотренного диодом, то начнется неконтролируемый процесс так называемого теплового пробоя, после которого следует электрический пробой, приводящий диод в негодность. Стабильная работа кремниевых диодов возможна при температуре 130 – 135 градусов. Разрушение кристалла германиевых диодов происходит при температуре 50 – 60 градусов.

Полная вольт – амперная характеристика диода

Вольт – амперная характеристика отображает зависимость протекающего через диод тока от величины приложенного прямого и обратного напряжения. Чем круче и ближе к оси Y прямая ветвь и ближе к оси X его обратная ветвь, тем лучше выпрямительные свойства диода. При несоизмеримо большом обратном напряжении у диода наступает электрический пробой. При этом резко возрастает обратный ток. Нормальная работа диода возможна в том случае, если приложенное к нему обратное напряжение не превышает максимально допустимое, называемое пробивным напряжением. Как мы уже писали, токи диодов зависят от температуры кристалла. На каждый градус падение напряжения на p-n переходе изменяется на 2мВ. Если температура кристалла растет вверх, то обратный ток германиевых диодов увеличивается в 2 раза, у кремниевых диодов обратный ток растет в 2,5 раза на каждые 10 градусов. При этом пробивное напряжение при увеличении температуры понижается.

Конструктивное исполнение диодов

По технологическому исполнению диоды могут быть плоскостные и точечные. P-n переход плоскостных диодов (на рисунке б – плоскостной сплавной диод) выполняется на границе двух слоев в полупроводнике. Слои имеют электропроводимость разных типов. За счет большей площади перехода плоскостные диоды могут пропускать большие токи через себя. Их недостатком является большая переходная емкость , что ограничивает применение плоскостных диодов в высокочастотной технике. Однако, есть гибридные диоды, сочетающие в себе и малую емкость, и малое переходное сопротивление, и возможность пропускать большие токи. Примером может быть отечественный диод КД213.

У точечных диодов p-n переход изготовляется в месте контакта полупроводниковой пластины с острием металлической иглы. Современные диоды производят с применением германия, кремния, фосфида и арсенида галлия. 

Типы и характеристика диодов

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды используются для выпрямления переменных токов на частотах, как правило, ниже 50 кГц. Конструктивное исполнение таких диодов преимущественно плоскостное. За счет этого диоды позволяют проводить через себя большие выпрямленные токи. Большей частью материалом изготовления выпрямительных диодов является кремний за счет устойчивости к температурным изменениям. Основными параметрами, определяющими характеристику диода, являются:

Uпр. – постоянное прямое напряжение на диоде при заданном постоянном прямом токе.

Uобр. – постоянное напряжение, приложенное к диоду в обратном направлении.

Iпр. – постоянный ток, протекающий через диод при подключении в прямом направлении.

Iобр. – постоянный ток, протекающий через диод, включенный в обратном направлении.

Iпр.ср. – прямой ток, усредненный за период.

Iобр.ср. – обратный ток, усредненный за период.

Rдиф. – отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока.

Кроме того, всех типов существуют ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДОВ, определяющие их максимальные технические возможности, к которым относятся:

Uобр.max – максимальное напряжение, приложенное при обратном включении диода.

Iпр.max – максимально допустимый постоянный прямой ток (один из важнейших параметров).

Iпр.ср.max – максимально допустимый средний прямой ток.

Iвп.ср.max – максимально допустимый средний выпрямленный ток.

К дополнительным параметрам относится интервал рабочих температур.

Выпрямительные диоды широко применены в электронной схемотехнике. На их основе нередко можно встретить диодные мосты для изменения формы тока из переменного в постоянный.

Современное развитие электроники невозможно без применения высокочастотных диодов.

Высокочастотные диоды

Данные диоды используются в широком диапазоне частот вплоть до нескольких сотен мегагерц и выше. Чаще всего их применяют для модуляции и детектирования, а так же в высокочастотных радиоцепях. В качестве высокочастотных диодов используются элементы, выполненные в точечном исполнении из-за малой емкости перехода.

Для таких диодов дополнительно важны две характеристики, это максимальная рабочая частота в МГц и емкость диода в пФ.

Импульсные диоды

Импульсные диоды предназначены для преобразования импульсных сигналов. В силовой схемотехнике мощные импульсные диоды могут работать в качестве выпрямителей. Примером может служить импульсный блок питания, где они используются во вторичной цепи после импульсного трансформатора. Так же импульсные диоды применяют в телевизионной технике (детекторах видеосигналов), в ключевых и логических устройствах. Различают двух и трех электродные импульсные диоды (спаренные). Трех электродные диоды могут быть с общим анодом или с общим катодом. Для импульсных диодов свойственны следующие дополнительные характеристики:

Uпр.и – пиковое прямое напряжение при заданном импульсе тока.

Uобр.и – соответственно, обратное напряжение в пике как однократное, так и периодически повторяющееся.

Сд – общая емкость диода при заданных напряжениях и частоте. Большой параметр Сд снижает частотные свойства диода. Так же от значения Сд напрямую зависит следующий параметр.

τ вос – время восстановления с момента окончания импульса тока в состояние заданного обратного запирающего напряжения (окончание переходных процессов рассасывания заряда в p-n переходе)

Qпк – часть накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь при реверсивном изменении тока с прямого значения на обратное.

Одним из основных параметров диодов Шотки является

Iпр.и max – максимально допустимый ИМПУЛЬСНЫЙ прямой ток.

Стабилитроны и стабисторы

Данный тип диодов необходим в цепях стабилизации напряжения при изменении проходящего через диод тока. Его основными характеристиками является:

Uст — напряжение стабилизации.

Iст. max и Iст. min – максимальный и минимальный ток стабилизации.

Pmax – максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Для стабилитронов рабочим является пробойный участок ВАХ. На рисунке он отмечен расстоянием между точками Iст.min и Iст.max. На этом участке напряжение на стабилитроне остается постоянным при существенном изменении значения тока. Для стабисторов рабочим является прямой участок ВАХ. Так же существуют двуханодные стабилитроны, включающие в себя два встречно включенных p-n перехода. Каждый из этих переходов является основным при изменении полярности его подключения.

Варикап

Специальный полупроводниковый диод. Его емкость p-n перехода изменяется в значительных пределах в зависимости от приложенного к нему обратного напряжения. В случае увеличения обратного напряжения, емкость перехода уменьшается и наоборот. Варикапы активно применяются в гетеродинах (радиоблоках, где необходима регулировка частоты). К примеру, варикап довольно часто можно встретить в FM – радиоприемниках. К основным характеристикам варикапа относятся:

Сн – измеренная емкость при заданном напряжении.

Кс – соотношение емкостей при минимальном и максимально допустимом напряжении.

Iобр – максимальный ток, протекающий через варикап в обратном напрявлении. (ток утечки).

Туннельный диод

Туннельный диод используется в высокочастотных усилителях и генераторах электрических колебаний (например телевизионных усилителях). Кроме того его применяют в различных импульсных устройствах. Его особенностью является участок А-В с отрицательным дифференциальным сопротивлением, определяющим отношение между изменением напряжения к приращению тока. К его дополнительным параметрам относятся:

Iп – прямой ток в точке максимума ВАХ, при котором приращение тока к напряжению равняется 0.

Lд – индуктивность диода, препятствующая прохождению высокочастотного сигнала.

Кш – шумовая составляющая диода.

Rп – сопротивление потерь туннельного диода.

Диод Шоттки

Популярный диод в радиотехнике за счет малого шума и высокого быстродействия. Его относят к подвиду импульсных диодов. Технологически диод Шоттки выполняется из структуры металл-полупроводник. Применение диодов с барьером Шоттки самое разнообразное, от ATX блоков питания ПК, до СВЧ устройств. Переход диода Шоттки выполнен по принципу p-i-n, где в качестве i выступает высокоомный слаболегированный полупроводник. Под действием напряжения изменяются его частотные характеристики, что позволяет использовать диод в схемах управления сигналами, например аттеньюаторах, ограничителях уровня, модуляторах. Мощные диоды Шоттки могут использоваться в качестве выпрямительных радиоэлементов частотных блоков питания.

Светодиод

Специальный тип диода, который может создавать некогенерентное излучение (испускание видимых фотонов света атомами p-n перехода). В зависимости от количества легирующего материала изменяют длину спектра. За счет этого светодиоды могут изготавливать разных цветов. Применение светодиода самое широкое: от сигнальных цепей оповещения, до бытового освещения. Кроме того, при использовании специальных материалов изготовления светодиод может излучать в инфракрасном спетре. Это свойство нашло ему применение в пультах дистанционного управления и других электронных устройствах. Современные светодиоды выполняются на большие мощности (до 10Вт.) p-n переход очень чувствителен к токовым изменениям, поэтому для его использования необходим специализированный драйвер, представляющий собой стабилизатор / регулятор тока.

Фотодиод

Часто применяется для приема инфракрасного светового спектра, а так же в цепях гальванической развязки. Кроме того, первые солнечные батареи использовали именно фотодиод. Совместно с излучающими диодами или транзисторами может организовывать единое устройство, называемое оптопарой. Работа фотодиода основана на фотогальваническом эффекте, при котором за счет разделения электронов и дырок в p-n переходе начинает появляться ЭДС. В зависимости от степени освещенности уровень вырабатываемой ЭДС в фотодиоде так же изменяется.

Вентильное свойство - диод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вентильное свойство - диод

Cтраница 1

Вентильное свойство диода является следствием ярко выраженной внутренней неоднородности структуры. В данном случае, когда слон разнотипные, нелинейность, естественно, оказывается еще сильнее.  [1]

В этом проявляются вентильные свойства диода, которые выражены тем сильнее, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом токе.  [3]

Полярность действия электродренажа с применением полупроводниковых диодов ( рис. 21 6) обусловливается вентильными свойствами диодов. Ток в дренажной цепи протекает только тогда, когда потенциал трубопровода выше потенциала рельсов. Относительно высокое прямое сопротивление полупроводниковых диодов снижает чувствительность электродренажа.  [4]

Эти построения основываются на вентильных свойствах диода.  [6]

При очень малых напряжениях, по - ч м-рядка долей вольта, статический коэффициент выпрямления измеряется десятками, а при больших напряжениях, составляющих несколько вольт и выше, он измеряется от нескольких тысяч до сотен тысяч единиц и более в зависимости от типа диода. Повышение температуры диода снижает величину статического коэффициента выпрямления, что ухудшает вентильные свойства диода.  [8]

В выпрямительных диодах используется свойство односторонней проводимости p - n - перехода. Их применяют в качестве вентилей, которые пропускают переменный ток только в одном направлении. Вентильные свойства диода зависят от того, насколько мал обратный ток. Для уменьшения обратного тока необходимо снижать концентрацию неосновных носителей, что может быть обеспечено за счет высокой степени очистки исходного полупроводника. Обычно применяют полупроводники, в которых на 109 - 1010 атомов основного элемента приходится один атом примеси.  [9]

Собственная емкость селенового диода обусловлена наличием запорного слоя между двумя его электродами. Величина емкости составляет от 0 01 до 0 02 мкф на 1 смг рабочей поверхности запорного слоя диода и зависит от напряжения, приложенного к вентилю. Действие емкости диода сводится к тому, что при относительно высокой частоте выпрямляемого тока сопротивление запорного слоя оказывается соединенным параллельно собственной емкости, в результате чего сопротивление этого участка цепи уменьшается с ростом частоты тока. При некоторой достаточно высокой частоте тока сопротивление емкости диода оказывается меньше сопротивления запорного слоя, в результате чего вентильные свойства диода пропадают - он начинает одинаково хорошо проводить ток как в прямом, так и в обратном направлениях. Таким образом, собственная емкость диодов ограничивает возможность использования селеновых вентилей в цепях тока высокой частоты.  [10]

Качество выпрямления характеризуется отношением обратного сопротивления диода к прямому. Обратное сопротивление диода, как видно из эквивалентной схемы, определяется параллельным соединением гп и реактивного сопротивления емкости С. С повышением частоты сопротивление емкости падает, что приводит к уменьшению с частотой обратного сопротивления диода и снижению коэффициента выпрямления. На частотах, при которых сопротивление емкости становится сравнимым с г0, вентильные свойства диода практически исчезают. Поэтому в диодах, предназначенных для работы на высоких частотах, стремятся уменьшить емкость р-п переходов, делая их точечными. Кроме того, сопротивление полупроводникового материала выбирается малым для снижения прямого сопротивления диода.  [12]

Селеновый вентиль состоит из алюминиевого диска, с одной стороны покрытого слоем кристаллического селена, обладающего дырочной проводимостью, который служит одним электродом. Другим электродом является нанесенный на селен слой сплава кадмия и олова, при диффузии из которого атомов кадмия в селен образуется слой, обладающий электронной проводимостью. Селеновые вентили имеют значительно меньшие обратные напряжения ( до 60В) и плотности тока ( 0 1 - 0 2 А / см2), чем германиевые и кремниевые, так что их габариты и масса значительно больше. Однако характеристики селеновых вентилей более стабильны, что позволяет соединять их последовательно и параллельно для увеличения обратных напряжений и прямых токов. Кроме того, селеновые вентили обладают свойством самовосстановления, которое сводится к следующему: если через пробитую шайбу пропустить большой ток, то селен нагревается и плавится, закрывая место пробоя и восстанавливая вентильное свойство диода.  [13]

Страницы:      1

Характеристики и параметры выпрямительных и универсальных диодов

Характеристики и параметры выпрямительных и универсальных диодов

 

Выпрямительные диоды служат для выпрямления переменного тока низкой частоты. В основе выпрямительных свойств этих диодов лежит принцип односторонней проводимости электронно-дырочных р-и-переходов.

Универсальные диоды используют в различной радиоэлектрон­ной аппаратуре в качестве выпрямителей переменного тока высоких и низких частот, умножителей и преобразователей частоты, детекто­ров больших и малых сигналов и т. д. Диапазон рабочих токов и напряжений выпрямительных и уни­версальных диодов очень широк, поэтому они выпускаются как с точечным так и плоскостным р-n-переходом в структуре полупроводника с площадями от десятых долей квад­ратного миллиметра до несколь­ких квадратных сантиметров. Обычно в универсальных диодах используются переходы с малыми площадями и емкостями, но с от­носительно высокими значениями прямых токов и обратных напря­жений. Этим требованиям удовлет­воряют точечные, микросплавные плоскостные и мезапланарные дио­ды. Характеристики и параметры универсальных диодов те же, что и у выпрямительных диодов.

Вольтамперная характеристи­ка (ВАХ) выпрямительных диодов выражает зависимость тока, про­ходящего через диод, от значения и полярности приложенного к нему постоянного напряжения Прямая ветвь характеристики  показывает зависи­мость тока через диод при прямой пропускной полярности приложен­ного напряжения. Сила прямого тока  экспоненциаль­но зависит от приложенного к диоду прямого напряжения и может достигать больших значений при малом (порядка 0,3 — 1 В) падении напряжения на диоде. 

Обратная ветвь характеристики  соответствует не­проводящему направлению тока через диод при обратной полярно­сти приложенного к диоду напряжения. Обратный ток (участок. ОД) незначительно зависит от приложенного обратного напряжения. При относительно большом обратном напряжении (точка В на характе­ристике) наступает электрический пробой р-n-перехода, при кото­ром быстро увеличивается обратный ток, что может привести к теп­ловому пробою и повреждению диода. При повышении температуры возрастут тепловой ток и ток генерации носителей зарядов в пере­ходе, что приведет к увеличению прямого и обратного токов и сме­щению характеристик диода.

Свойства и взаимозаменяемость диодов оценивают по их пара­метрам. К основным параметрам относят токи и напряжения, свя­занные с ВАХ Диоды применяют в цепях как переменного, так и постоянного тока. Поэтому для оценки свойств диодов наряду с параметрами на постоянном токе пользуются дифференциальными параметрами, ха­рактеризующими их работу на переменном токе.

Выпрямленный (прямой) ток Iпр представляет собой ток (сред­нее значение за период), проходящий через диод, при котором обес­печивается его надежная и длительная работа. Сила этого тока ог­раничивается разогревом или максимальной мощностью Рмакс. Пре­вышение прямого тока ведет к тепловому пробою и повреждению диода.

  • Прямое падение напряжения UПр.Ср — среднее значение за пери­од на диоде при прохождении через него допустимого прямого тока.
  • Допустимое обратное напряжение U0бр —среднее значение за период, при котором обеспечивается надежная и длительная работа диода. Превышение обратного напряжения приводит к пробою и вы­ходу диодов из строя. При повышении температуры значения об-ратного напряжения и прямого тока снижаются.
  • Обратный ток Iобр — среднее значение за период обратного то­ка при допустимом Uобр. Чем меньше обратный ток, тем лучше

Вы­прямительные свойства диода. Повышение температуры на каждые 10 °С приводит к увеличению обратного тока у германиевых « крем­ниевых диодов, в 1,5 — 2 раза и более.

Максимальная постоянная, или средняя за период мощность Pмакс, рассеиваемая диодом, при которой диод может длительно ра­ботать, не изменяя своих параметров. Эта мощность складывается из суммы произведений токов и напряжений при прямом и обрат­ном смещениях перехода, т. е. за положительный и отрицательный полупериоды переменного тока. Для приборов большой мощности, работающих с хорошим теплоотводом, Pмакс=(Tп.макс — Тк)/Rпк. Для приборов малой мощности, работающих без теплоотвода,

Pмакс = (Tп.макс — Т с) /Rп.с.

Максимальная температура перехода Гп.макс зависит от мате­риала (ширины запрещенной зоны) полупроводника и степени его легирования, т. е. от удельного сопротивления области р-n-перехода — базы. Диапазон Гп.макс для германия лежит в пределах 80 — 110°С, а для кремния 150 — 220 °С.

Тепловое сопротивление Rп.к между переходом и корпусом оп­ределяется температурным перепадом между переходом Тпи кор­пусом Tк и средней выделяемой в переходе мощностью Ра и состав­ляет 1 — 3°С/Вт: Ra.K=(Ta — TK)/Pa. Тепловое сопротивление Rn c между переходом и окружающей средой зависит от температурного перепада между переходом Тп и окружающей средой Тс. Поскольку практически RПK<RK с, то Rn с определяется тепловым сопротивлением между корпусом при­бора и окружающей средой- Rnc=(Ta — Tc)/Pn=Rn K+RK c. Для обычных широко распространенных корпусов Ra c=0,2 — 0,4 °С/мВт.

Предельный режим использования диодов характеризуют мак­симально допустимое обратное напряжение UОбр макс, максимальный выпрямительный ток IПр макс и максимальная темпера­тура перехода ТПмакс С повышением частоты переменного напряжения, подводимого к диоду, ухудшаются его выпрямительные свойства. Поэтому для определения свойств выпрямительных диодов обычно оговаривается диапазон рабочих частот Дf или максимальная частота выпрямле­ния fмакс На частотах, больших fмакс, не успевают скомпенсироваться накопленные за время прямого полупериода неосновные носите­ли заряда в базе, поэтому при обратном полупериоде выпрямляемо­го напряжения переход некоторое время остается прямосмещенным (т е теряет свои выпрямительные свойства). Это свойство прояв­ляется тем значительнее, чем больше импульс прямого тока или вы­ше частота подводимого переменного напряжения Кроме того, на высоких частотах начинает проявляться шунтирующее действие барьерной и диффузионной емкостей p-n-перехода, снижающих его выпрямительные свойства

При расчете режима выпрямителей используются статическое со­противление постоянному току и дифференциальное сопротивление диодов переменному току

  • Дифференциальное сопротивление переменному току rдиф=dU/dI или rДиф=ДU/ДI определяет изменение тока через диод при изменении напряжения вблизи выбранной рабочей точки на харак­теристике диода. При прямом включении напряжения rдиф Пр=0,026/ /IПр и токе IПр>10 мА оно составляет несколько омов При под­ключении обратного напряжения rДИф обр велико (от десятков ки-лоомов до нескольких мегаомов).
  • Статическое сопротивление диода постоянному току гпрд = UПр/Iпр, rобр д = Uобр/Iобр В Области прямых токов rПр д>rдиф пр, а в области обратных r0бр д<rдифобр Поскольку электрическое со­противление p-n-перехода в прямом направлении меньше, чем в об­ратном, диод обладает односторонней проводимостью и использует­ся для выпрямления переменного тока

Емкости диодов оказывают существенное влияние на их работу на высоких частотах и в импульсных режимах. В паспортных дан­ных диодов обычно приводится общая емкость диода Сд, которая помимо барьерной и диффузионной включает емкость корпуса при­бора Эту емкость измеряют между внешними токоотводами диода при заданных обратном напряжении смещения и частоте тока

Персональный сайт - 3) Диод. Его структура. ВАХ диода. Основные свойства диодов.

3) Диод. Его структура. ВАХ диода. Основные свойства диодов.

Диод — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n-перехода.

Плоскостные p-n-переходы для полупроводниковых диодов получают методом сплавления, диффузии и эпитаксии.

Диодные выпрямители

Трёхфазный выпрямитель Ларионова А. Н. на трёх полумостах

Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, в однонаправленный пульсирующий). Диодный выпрямитель или диодный мост (То есть 4 диода для однофазной схемы, 6 для трёхфазной полумостовой схемы или 12 для трёхфазной полномостовой схемы, соединённых между собой по схеме) — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова А. Н. на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, он преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.

В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той особенностью данных выпрямителей, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена (участками), не приводящее (до определенной степени) ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою.

В высоковольтных выпрямителях применяются селеновые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых селеновых выпрямителей и кремниевые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых кремниевых диодов.

Диодные детекторы

Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т.п. Используется квадратичный участок вольтамперной характеристики диода.

Диодная защита

Диоды применяются также для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.

Известна схема диодной защиты схем постоянного тока с индуктивностями от скачков при выключении питания. Диод включается параллельно катушке так, что в «рабочем» состоянии диод закрыт. В таком случае, если резко выключить сборку, возникнет ток через диод и сила тока будет уменьшаться медленно (ЭДС индукции будет равна падению напряжения на диоде), и не возникнет мощного скачка напряжения, приводящего к искрящим контактам и выгорающим полупроводникам.

Диодные переключатели

Применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны. Совершенно другую область применимости имеют специальные диоды, поэтому они будут рассмотрены в отдельных статьях.

 

  • Диоды могут использоваться как датчики температуры.
  • Диоды в прозрачном стеклянном корпусе (в том числе и современные SMD-варианты) могут обладать паразитной чувствительностью к свету (то есть радиоэлектронное устройство работает по-разному в корпусе и без корпуса, на свету).

а — вариант конструкции, б — условное обозначение, в — вольтамперная характеристика

 - допустимое обратное напряжение Uобр

 - средний прямой ток Iпр ср

 - максимально допустимый импульсный прямой ток Iпр

 - средний обратный ток Iобр ср

 - среднее прямое напряжение Uпр ср

 - средняя рассеиваемая мощность Рср

 - дифференциальное сопротивление rдиф = ∆Uпр ср/∆Iпр ср

 

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

Параметры стабилитрона

напряжение стабилизации Uст

минимальный ток стабилизации Iст min

максимальный ток стабилизации Iст max

дифференциальное сопротивление rдиф

максимальная мощность рассеяния Рmax

температурный коэффициент стабилизации αст = ∆Uст /(Uст·∆T) (%/град) 

 

Диод Шоттки (также правильно Шотки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Свойства диодов Шоттки

Достоинства

В то время, как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7 вольт, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0,2—0,4 вольт. Столь малое прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением порядка десятков вольт, выше же падение напряжения становится сравнимым с аналогичным параметром кремниевых диодов, что ограничивает применение диодов Шоттки. Например, для силового диода Шоттки 30Q150 с максимально возможным обратным напряжением (150 В) при прямом токе 15 А падение напряжения нормируется на уровне от 0,75 В (T = 125 °C) до 1,07 В (T = −55 °C).

Барьер Шоттки (открыл нем. физик Вальтер Шоттки — Walter Schottky) также имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту. Это свойство используется в интегральных микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. В силовой электронике малая ёмкость перехода (то есть малое время восстановления) позволяет строить выпрямители на частоты в сотни кГц и выше. Например, диод MBR4015 (15 В, 40 А), оптимизированный под высокочастотное выпрямление, нормирован для работы при dV/dt до 10 кВ/мкс.

Благодаря лучшим временны́м характеристикам и малым ёмкостям перехода выпрямители на диодах Шоттки отличаются от традиционных диодных выпрямителей пониженным уровнем помех, поэтому они предпочтительны в традиционных трансформаторных блоках питания аналоговой аппаратуры.

Недостатки

при кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя (КЗ — короткое замыкание), в отличие от кремниевых диодов, которые переходят в режим обратного пробоя, и, при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности после падения напряжения, диод полностью восстанавливает свои свойства.

диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. Для вышеупомянутого 30Q150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0,12 мА при +25 °C до 6,0 мА при +125 °C. У низковольтных диодов в корпусах ТО220 обратный ток может превышать сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125 °C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его катастрофическому перегреву.

ВАРИКАП - полупроводниковые диоды, работа которых основана на явлении барьерной емкости запертого p-n-перехода

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника.

 

Фотодиод — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе.

Фотодиод, работа которого основана на фотовольтаическом эффекте (разделение электронов и дырок в p- и n- области, за счёт чего образуется заряд и ЭДС), называется солнечным элементом. Кроме p-n фотодиодов, существуют и p-i-n фотодиоды, в которых между слоями p- и n- находится слой нелегированного полупроводника i. p-n и p-i-n фотодиоды только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливают его, в отличие от лавинных фотодиодов и фототранзисторов.

 

Оптрон (оптопара) — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

Светодиоды. Устройство, технологии изготовления, параметры и свойства. Достоинства и недостатки

Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED

Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.

Так как светодиод является полупроводниковым прибором, то при включении в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод ("минус"), а другой - анод ("плюс").

Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компанией Lumileds, схематически изображена на рисунке.

Принцип работы светодиода заключается в следующем: свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую - донорскими.

Чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя

Светодиод хорош тем, что в нём, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5-10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод - низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше - от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно, и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

Плох светодиод только одним - ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2-3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И, наконец, в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой светодиод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Каковы динамические свойства полупроводникового диода?


Deprecated: Non-static method Date_TimeZone::getDefault() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/pear/date/Date.php on line 201

Deprecated: Non-static method Date_TimeZone::isValidID() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/pear/date/Date.php on line 576

Notice: Undefined offset: 1 in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/common/common.class.php on line 343

Notice: Undefined offset: 1 in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/common/common.class.php on line 343

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Каковы динамические свойства полупроводникового диода?
Динамические свойства диода определя­ются при работе в режиме переключения, т. е. при переходе из состояния включения (прямое направление) в состояние выключения (обратное направление) либо наоборот. Идеальный диод практически не обладает инерционностью при переключении, тогда как реальный полупроводниковый диод характеризуется ограниченной скоростью переключения, являющейся следствием явлений, происходящих в запирающем слое. Эти явления исключают возможность очень быстрого изменения концентрации носителей.

Одной нз причин такого состояния является наличие емкости перехода, называемой также переходной емкостью. Переход действует на принципе конденсатора, к которому следует подвести (либо удалить) заряд с целью формирования области барьера. Для этого всегда требуется некоторое время. Переходная емкость зависит от приложенного напряжения. Для быстродействующих плоскостных диодов она равна 0,5—2 пФ. Кстати, диоды часто используются и в современных шкафах купе. Оформить заказ шкафа купе можно прямо в режиме онлайн.

Другой причиной ограниченной скорости переключения является накопление заряда в диоде, пропорциональное току в прямом направлении. Действие заряда определяется с помощью диффузной емкости. Влияние заряда наглядно видно при .переключении из состояния проводимости в состояние запирания. Лучшими динамическими свойствами обладают точечные диоды, но одновременно они имеют достаточно высокое сопротивление в прямом направлении, в результате чего на них возникает определенное падение напряжении в проводящем состоянии. Налучшими свойствами обладают диоды с плоским переходом металл — полупроводник, у которых благодаря малому накопленному заряду в переходе время переключения составляет менее 0,1 не при сопротивлении меньше 1 Ом. Работу полупроводникового элемента в режиме переключения более детально рассмотрим на примере транзистора.­

Наша продукция

...

Характеристики диода

| Electrical4U

Мы используем полупроводниковые материалы (Si, Ge) для изготовления различных электронных устройств. Самый простой прибор - диод. Диод представляет собой двухконтактное устройство с PN-переходом. PN-переход формируется путем соприкосновения материала P-типа с материалом N-типа. Когда материал P-типа приводится в контакт с материалом N-типа, электроны и дырки начинают рекомбинировать вблизи перехода. Это приводит к отсутствию носителей заряда в переходе, и поэтому переход называется обедненной областью.Когда мы прикладываем напряжение к клеммам PN перехода, мы называем его диодом. На рисунке ниже показан символ диода с PN переходом.

Диод - это однонаправленное устройство, которое позволяет протекать току только в одном направлении в зависимости от смещения.

Характеристика прямого смещения диода

Когда клемма P более положительна по сравнению с клеммой N, то есть клемма P подключена к положительной клемме батареи, а клемма N подключена к отрицательной клемме батареи, это называется прямым смещением.

Положительный вывод батареи отталкивает основные носители заряда, дырки в P-области, а отрицательный вывод отталкивает электроны в N-области и подталкивает их к переходу. Это приводит к увеличению концентрации носителей заряда вблизи перехода, происходит рекомбинация и ширина обедненной области уменьшается. По мере увеличения напряжения прямого смещения область обеднения продолжает уменьшаться по ширине, и все больше и больше носителей рекомбинируют. Это приводит к экспоненциальному увеличению тока.

Характеристика обратного смещения диода

При обратном смещении клемма P подключена к отрицательной клемме аккумулятора, а клемма N - к положительной клемме аккумулятора.Таким образом, приложенное напряжение делает сторону N более положительной, чем сторону P. Отрицательный вывод батареи притягивает большинство носителей заряда, дырки в P-области, а положительный вывод притягивает электроны в N-области и отводит их от перехода. Это приводит к уменьшению концентрации носителей заряда вблизи перехода и увеличению ширины обедненной области. Небольшой ток, протекающий из-за неосновных носителей заряда, называется током обратного смещения или током утечки. По мере увеличения напряжения обратного смещения область обеднения продолжает увеличиваться в ширину, и ток не течет.Можно сделать вывод, что диод действует только при прямом смещении. Работа диода может быть представлена ​​в виде графика I-V характеристик диода .
Для диода обратного смещения,
Где, V = напряжение питания
I D = ток диода
I S = ток обратного насыщения
Для прямого смещения,
Где, В T = эквивалент температуры в вольт = KT / Q = T / 11600
Q = электронный заряд =
K = постоянная Больцмана =
N = 1, для Ge
= 2, для Si

При дальнейшем повышении напряжения обратного смещения ширина обедненной области увеличивается, и наступает момент перехода ломается.Это приводит к большому току. Пробой является перегибом характеристики диода кривой. Разрушение соединения происходит из-за двух явлений.

Лавинный пробой (для V> 5 В)

При очень высоком напряжении обратного смещения кинетическая энергия неосновных носителей становится настолько большой, что они выбивают электроны из ковалентных связей, которые, в свою очередь, выбивают больше электронов, и этот цикл продолжается до тех пор, пока не произойдет пробой перехода. . Это явление известно как лавинный пробой - явление, характерное для лавинных диодов.

Эффект Зенера (для V

<5V)

При обратном напряжении смещения барьер перехода имеет тенденцию к увеличению с увеличением напряжения смещения. Это приводит к очень сильному статическому электрическому полю на стыке. Это статическое электрическое поле разрывает ковалентную связь и освобождает неосновные носители, что способствует обратному току. Резко возрастает ток и разрывается переход. Это явление известно как пробой стабилитронов и является центральным явлением для стабилитронов.

Planet Analog - Характеристики диода

Несмотря на то, что диоды представляют собой простое устройство, необходимо учитывать ряд особенностей.Эти черты часто зависят от приложения. Некоторые приложения включают в себя: выпрямители, логическое ИЛИ, отключение транзисторов, свободный ход (индукторы и двигатели) и, конечно же, специализированные функции, такие как светодиоды и источники опорного напряжения.

Диод, как и его треугольный символ, пропускает ток в одном направлении, блокируя ток и напряжение в противоположном направлении. Теория основана на полупроводниковом переходе и ориентации легированных областей. Самым основным из них является диод с PN переходом.

Диод смещается, «автоматически» пропуская ток с низким прямым падением напряжения, типичные значения которого составляют 0,7 В для диодов с PN переходом и 0,3 В для диодов Шоттки. Работа происходит в первом квадранте, где и напряжение, и ток положительны. Четвертый квадрант - это напряжение блокировки и результирующий ток утечки. Большая часть потерь мощности рассчитывается на основе этих двух рабочих точек. Однако быстрое переключение диода приводит к потере мощности в виде напряжения и токов, которые присутствуют во время переключения.

Сигналы включения (любезно предоставлены Vishay)

Отключение сигналов (любезно предоставлено Vishay)

Обратное восстановление также играет роль в потере мощности. Это область, в которой развиваются технологии с использованием новых полупроводниковых материалов, таких как SiC. Для диодов используется много различных типов полупроводников, таких как GaN и GaAs. Преимущества охватывают потребности, основанные на более коротком времени восстановления, более высоких напряжениях блокировки и повышенной допустимой токовой нагрузке.

Поскольку это полупроводники, работающие по принципу запрещенной зоны, введение тепла в диод изменяет его характеристики. При потере мощности выделяется тепло. Следовательно, потеря мощности будет включать Ptotal = Pconduction + Pblocking + Pturnoff + Pturnon. К счастью, потери при выключении усредняются за время выключения. В противном случае они могут стать весьма значительными из-за присутствующего напряжения и тока.

Последняя мысль о диодах: они не непобедимы.Диоды рассчитаны на импульсное однократное и повторяющееся поглощение энергии в периодических приложениях. Понимание этих ограничений и их влияния на производительность устройства может избавить от головной боли. Для страховки может быть лучше соединить диоды параллельно или последовательно, чтобы немного уменьшить нагрузку. В отличие от братьев и сестер, они хорошо делятся.

Ссылки

  1. Vishay application note Выпрямители
  2. The Signal Diode, Electronic & Electrical Engineer's Guide 25 сентября 2014 г.
  3. Research Gate изображение
Характеристики диода

- динамическое сопротивление, время перехода

В этом руководстве мы узнаем о некоторых важных характеристиках диода.Изучив эти характеристики диода, вы лучше поймете принцип работы диода в целом.

Характеристики часто используемых диодов

Некоторые из часто используемых характеристик диодов приведены ниже.

  • Текущее уравнение
  • Сопротивление постоянному току
  • Сопротивление переменного тока
  • Переходная емкость
  • Диффузионная емкость
  • Время хранения
  • Время перехода
  • Время восстановления

Теперь мы увидим немного больше об этих характеристиках диодов в краткий.

Уравнение тока диода

Диод с PN-переходом широко известен тем, что пропускает электрический ток только в одном направлении. Величина тока, протекающего через диод с PN-переходом, в значительной степени зависит от типа используемого материала, а также от концентрации легирования при изготовлении диода с PN-переходом.

Основная причина протекания тока связана с генерацией или рекомбинацией основных носителей заряда в структуре диода с PN переходом.

У нас будет три области, ответственные за протекание тока основных носителей заряда. Эти области представляют собой квазинейтральную P-область, обедненную область, квазинейтральную N-область. Область квазинейтрального P - типа - это расстояние между краем обедненной области и краем диода на P - стороне.

Область квазинейтрального N - типа - это расстояние между краем обедненной области и краем диода на N - стороне. Для предположения, это расстояние разделения бесконечно.Концентрация носителей заряда не изменится по мере приближения к границам диода. В квазинейтральной области электрического поля не будет.

Δn p (x → -∞) = 0

Δp n (x → + ∞) = 0

Ток диода в прямом смещении обусловлен рекомбинацией основных носителей заряда . Рекомбинация носителей заряда происходит либо в квазинейтральных областях P - типа, либо в N - типах, в обедненной области или на омических контактах i.е., на контакте металла и полупроводника.

Ток в обратном смещении возникает из-за генерации носителей заряда. Этот тип процесса генерации носителей заряда дополнительно увеличивает ток как в прямом, так и в обратном смещении.

Протекание тока в диоде с PN-переходом определяется плотностью носителей заряда, электрическим полем в структуре диода с PN-переходом и энергиями квазиуровня Ферми P-типа и N-типа. Плотность носителей и электрическое поле используются для определения тока дрейфа и диффузионного тока PN-диода.

Предполагается, что энергии квазиуровней Ферми электронов и дырок в области обеднения и в квазинейтральных областях N-типа и P примерно равны при получении аналитического решения.

Если предположить, что уровни энергии Ферми постоянны в обедненной области, плотность неосновных носителей заряда на границе обедненной области будет следующей:

При отсутствии внешнего напряжения состояние теплового равновесия достигается по приведенным выше уравнениям.Расстояние между уровнями Ферми увеличивается с увеличением внешнего приложенного напряжения. Это внешнее напряжение умножается на заряд электрона.

Избыточные носители заряда, присутствующие в любой из квазиобластей, рекомбинируют сразу же, когда достигают контакта металл-полупроводник. Процесс рекомбинации происходит быстро на омическом контакте и дополнительно усиливается в присутствии металла. Поэтому допустимые граничные условия могут быть сформулированы следующим образом:

p n (x = w n ) = p n0

n p (x = -w p ) = n p0

Рассмотрим уравнение диффузионного тока для квазинейтральных областей N - типа и P - типа, выражение для тока идеального диода будет получено с использованием граничных условий к рассматриваемому уравнению диффузионного тока.

Преобразование приведенных выше уравнений в гиперболические функции, переписывание приведенных выше уравнений как

p n (x≥x n ) = p n0 + A cosh {(xx n ) / L p } + B sinh {(xx n ) / L p }

n p (x ≤ -x p ) = n p0 + C cosh {(x + x p ) / L n } + D sinh {(x + x p ) / L n }

Здесь A, B, C и D - постоянные значения, которые необходимо определить.Если граничные условия применяются к вышеуказанным гиперболическим уравнениям, то мы будем иметь

, где ширина квазинейтральной области N - типа и P - типа задается как

n = w n - x n

p = w p - x p

Плотность тока носителей заряда в каждой квазинейтральной области рассчитывается из уравнения диффузионного тока как

. величина электрического тока, протекающего по всей структуре диода с PN-переходом, всегда должна быть постоянной, потому что никакой заряд не может исчезнуть или накапливаться во всей структуре диода.

Следовательно, полный ток через диод равен сумме максимального дырочного тока в n-области, максимального электронного тока в p-области и тока из-за рекомбинации носителей заряда в обедненной области. Максимальные токи в квазинейтральных областях возникают по бокам от обедненной области.

Постоянное или статическое сопротивление

Статическое сопротивление или постоянное сопротивление диода с PN-переходом определяет резистивную природу диода, когда к нему подключен источник постоянного тока.Если внешнее постоянное напряжение подается на схему, в которую входит полупроводниковый диод, это приводит к появлению точки Q или рабочей точки на характеристической кривой диода с PN переходом, которая не изменяется со временем.

Статическое сопротивление в изгибе кривой и ниже ее будет намного больше, чем значения сопротивления участка вертикального подъема характеристической кривой. Минимум - это ток, проходящий через диод, максимум - это уровень сопротивления постоянному току.

R DC = V DC / I DC

AC или динамическое сопротивление

Динамическое сопротивление вычисляется по уравнению диода Шокли.Он определяет резистивную природу диода, когда к нему подключен источник переменного тока, который зависит от поляризации постоянного тока диода с PN переходом.

Если на схему, состоящую из диода, подается внешний синусоидальный сигнал, изменяющийся вход немного сместит мгновенную точку Q относительно текущего положения в характеристиках и, следовательно, определит определенное изменение напряжения и тока.

Когда внешний переменный сигнал не подается, рабочей точкой будет точка Q (или точка покоя), которая определяется уровнями подаваемого сигнала постоянного тока.Сопротивление диода переменному току увеличивается за счет понижения точки Q срабатывания. Короче говоря, это эквивалентно наклону напряжение - ток PN-диода.

r d = ΔV d / ΔI d

Среднее сопротивление переменному току

Если входного сигнала достаточно для создания большого колебания, тогда сопротивление, связанное с диодом, для эта область называется средним сопротивлением переменного тока. Он определяется прямой линией, соединяющей точку пересечения минимального и максимального значений внешнего входного напряжения.

R ср. = (ΔV d / ΔI d ) pt to pt

Переходная емкость

Переходная емкость также может быть названа емкостью обедненного слоя или емкостью пространственного заряда. Это в основном наблюдается в конфигурации с обратным смещением, где области P-типа и N-типа имеют более низкое сопротивление, а обедненный слой может действовать как диэлектрическая среда.

Этот тип емкости возникает из-за изменений внешнего напряжения, при которых неподвижные заряды изменяются на краях слоя обедненной области.Это зависит от диэлектрической проницаемости и ширины обедненного слоя. Если ширина обедненного слоя увеличивается, переходная емкость уменьшается.

C T = ε с / w = √ {[qε с /2 (ϕ i - V D )] [N a N d / (N a + N d )]}

Диффузионная емкость

Диффузионная емкость также может быть названа как накопительная емкость, которая в основном наблюдается в конфигурации с прямым смещением.Это емкость, вызванная переносом носителей заряда между двумя выводами диода, то есть от анода к катоду в конфигурации с прямым смещением диода с PN переходом.

Если позволить электрическому току проходить через полупроводниковое устройство, в какой-то момент на нем будет образовываться заряд. В случае, если приложенное внешнее напряжение и ток изменятся на другое значение, при передаче будет создаваться другое количество заряда.

Отношение переходного заряда, созданного к дифференциальному изменению напряжения, будет диффузионной емкостью. Если уровень тока увеличивается, уровни диффузионной емкости автоматически увеличиваются.

Повышенные уровни тока приведут к снижению уровней сопутствующего сопротивления, а также постоянной времени, что важно в высокоскоростных приложениях. Значение диффузионной емкости намного больше, чем значение переходной емкости, и оно прямо пропорционально величине постоянного тока.

C diff = dQ / dV = [dI (V) / dV] Γ F

Время хранения

Диод с PN-переходом действует как идеальный проводник в конфигурации с прямым смещением и действует как идеальный изолятор в конфигурации с обратным смещением. Во время переключения из состояния прямого смещения в обратное поток тока переключается и остается постоянным на том же уровне. Это время, в течение которого ток меняет направление и поддерживает постоянный уровень, называется временем хранения (T s ).

Время, необходимое электронам, чтобы перейти от P-типа обратно к N-типу, и дыркам, чтобы перейти от N-типа обратно к P-типу, является временем хранения. Это значение можно определить по геометрии PN-перехода. В течение этого времени хранения диод ведет себя как короткое замыкание.

Время перехода

Время, в течение которого ток уменьшается до значения обратного тока утечки после того, как он остается на постоянном уровне, называется временем перехода. Обозначается, поскольку значение времени перехода определяется геометрией PN перехода и концентрацией уровней легирования материалов P - типа и N - типа.

Время обратного восстановления

Сумма времени хранения и времени перехода называется временем обратного восстановления. Это время, необходимое диоду для повышения подаваемого токового сигнала до 10% от значения постоянного состояния от обратного тока утечки. Значение времени обратного восстановления для диода с PN переходом обычно составляет порядка микросекунд.

Его значение для широко используемого диодного выпрямителя с малым сигналом 1N4148 обычно составляет 4 нс, а для выпрямительного диода общего назначения - 2 мкс.Высокая скорость переключения может быть достигнута за счет высокого значения обратных токов утечки и высоких падений прямого напряжения. Обозначается T rr .

Datasheet Analysis

Сводка

Здесь представлен краткий обзор различных характеристик диодов.

ПРЕДЫДУЩИЙ - PN ДИОД ПЕРЕХОДА

СЛЕДУЮЩИЙ - ТИПЫ ДИОДОВ

Характеристики, типы и характеристики сигнального диода

В этом руководстве мы узнаем о специальном диоде, называемом сигнальным диодом.Он используется в формировании волны, ограничении, схеме защиты, а основное применение сигнального диода - это обратный диод или обратный диод . Мы увидим 1N4148, очень часто используемый кремниевый коммутирующий сигнальный диод, его характеристики V-I и несколько важных спецификаций.

Введение

Диоды часто используются как простые выпрямители, как смесители при объединении сигналов и как переключатели для размыкания или замыкания цепи. Диоды в смесителях используются для обнаружения сигналов, и эти диоды обычно называют сигнальными диодами.Простое и традиционное применение сигнальных диодов состоит в том, что они действуют как основной диодный переключатель.

Сигнальный диод может быть доступным в последнее время нелинейным полупроводниковым устройством, которое формирует своего рода небольшие элементы электрических и электронных схем, сделанные из полупроводниковых кристаллов.

Сигнальные диоды широко известны, потому что они часто встречаются в электронных схемах, таких как телевизоры, радиоприемники, некоторые другие цифровые логические схемы, и они предназначены для управления очень малой мощностью или ее отсутствием, хотя высокочастотные токи исключительно в одном направлении.

Сигнальный диод с PN переходом обычно изготавливается в стеклянном или пластиковом корпусе и обычно имеет черную или красную полосу на катодном конце вывода.

Сигнальные диоды обладают преимуществом в виде быстрого времени восстановления и имеют огромное количество применений в обработке сигналов. Сигнальные диоды могут использоваться для функций синхронизации в цифровых устройствах, а также служат для предотвращения повреждения микроконтроллера обратным сигналом. Сигнальные диоды будут использоваться в приложениях переключения и ограничения, где обычно ограничиваются короткие импульсы.

Сигнальные диоды позволяют выдерживать ток до 100 миллиампер, и они известны своей способностью обрабатывать информацию, содержащуюся в электрических сигналах, посылаемых от электрического передатчика. Германиевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,2 В и используются в качестве схем обнаружения в радиоприемниках.

В электронных схемах, не требующих точности германиевых диодов, кремниевых полупроводников, сигнальные диоды обычно используются из-за их более низкого сопротивления и их чувствительности к нагреванию.

НАЗАД В начало

Типы сигнальных диодов

Вот список некоторых из часто используемых сигнальных диодов.

  • 1N4973
  • 1N4148
  • 1N34A (германиевый диод)
  • 1N4454

Малосигнальные диоды имеют низкие значения мощности и тока, около 500 мВт и 150 мА, почти по сравнению с традиционными выпрямительными диодами. Характеристики сигнального диода совершенно разные для сигнальных германиевых и кремниевых сигнальных диодов.Они представлены следующим образом:

Германиевые сигнальные диоды - Эти диоды имеют очень небольшое значение сопротивления обратного смещения, что приводит к низкому прямому падению напряжения на PN-переходе, обычно около 0,2 В - 0,3 В, однако оно имеет высокое значение. значение сопротивления прямого смещения, связанное с небольшой площадью PN-перехода.

Кремниевые сигнальные диоды - Эти диоды имеют очень высокое сопротивление обратного смещения, что приводит к прямому падению напряжения около 0,6-0.7V через PN-переход. Они имеют умеренно низкие значения сопротивления прямого смещения, что приводит к более высоким значениям прямого тока и обратного напряжения смещения.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

VI Характеристики сигнального диода

Если положительный и отрицательный выводы внешнего источника питания подключены к соответствующим выводам PN перехода, то сигнальный диод называется быть в прямом смещении. Напряжение, подаваемое на диод при прямом смещении, создает прямой ток, обозначенный I F .

Величина прямого тока прямо пропорциональна приложенному внешнему напряжению и обратно пропорциональна встроенному сопротивлению диода. Электростатическая сила, которая препятствует прохождению электронов и дырок из перехода из-за влияния заряженных ионов внутри обедненного слоя, называется барьерным напряжением

. Типичные значения барьерного напряжения на pn переходе германиевого диода составляют 0,2 В ~ 0,3 В, тогда как для кремниевого диода оно составляет 0,6 ~ 0,7 В.

Если положительная клемма источника питания подключена к катоду сигнального диода, а отрицательная клемма подключена к аноду диода, то говорят, что сигнальный диод находится в обратном смещении. Когда внешнее напряжение прикладывается к диоду в обратном смещении, небольшой ток, известный как ток утечки, возникает из-за того, что неосновные носители заряда пересекают обедненный слой и удаляются от него.

Этот ток утечки также называется током обратного насыщения, обозначаемым как или который не зависит от приложенного внешнего напряжения, но зависит от температуры устройства.

Если приложенное обратное напряжение смещения очень велико, неосновные носители заряда приобретают достаточно энергии, чтобы столкнуться и расщепить ковалентные связи, образуя значительное количество электронно-дырочных пар.

Явление генерации электронно-дырочных пар называется пробоем. Максимальное обратное напряжение, приложенное к диоду до его пробоя, можно назвать пиковым обратным напряжением или пиковым обратным напряжением.

Сигнальный диод со смещением в прямом направлении Сигнальный диод со смещением в обратном направлении

При прямом смещении сигнальный диод действует как замкнутый переключатель и, таким образом, замыкается накоротко для возбуждения тока только в одном направлении (от положительной клеммы к отрицательной).При обратном смещении кремниевый диод действует как разомкнутый переключатель и, таким образом, разомкнутый контур для блокировки тока, протекающего в диоде.

Кремниевые сигнальные диоды действуют как выпрямители, схемы переключения, схемы ограничения и в схемах ограничения для ограничения кратковременных сигналов.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Характеристики сигнального диода

Подробные сведения о параметрах характеристик сигнальных диодов и спецификации сигнальных диодов приведены ниже.

Пиковое обратное напряжение (PIV)

Параметр обратного пикового напряжения определяется как максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к диоду в обратном направлении. Это пиковое напряжение не должно превышаться, потому что напряжение, превышающее это пиковое напряжение, может вызвать отказ устройства. Это также называется максимальным обратным напряжением, и оно меньше, чем состояние лавинного пробоя диода в характеристике обратного смещения.

Типичные значения обратного пикового напряжения могут варьироваться от нескольких вольт до тысяч вольт.В выпрямительных схемах в отношении амплитуды пиковое обратное напряжение называется крайним отрицательным значением синусоидальной волны, окруженной отрицательным чередованием цикла.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Рассеиваемая мощность (P
D )

Полная рассеиваемая мощность определяется как максимальная мощность, которая будет рассеиваться на сигнальном диоде PN-перехода во время прохождения тока. Избыточная мощность будет рассеиваться в виде тепла. Прямое сопротивление сигнального диода - это динамическое свойство, оно очень мало и иногда меняется.

В этом состоянии общая рассеиваемая мощность будет измеряться путем умножения напряжения, приложенного к диоду, и прямого тока, протекающего через сигнальный диод.

НАЗАД В начало

Прямой ток (I
F )

Параметр номинального прямого тока сигнального диода определяется как максимальная величина анодного тока, с которой сигнальный диод может легко справиться, не повредив устройство. Если ток превышает номинальное значение , прямого тока, тогда сигнальный диод может выйти из строя в месте соединения из-за тепловой перегрузки.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Рабочая температура (T)

Параметр максимальной рабочей температуры сигнального диода чаще связан с общей рассеиваемой мощностью, а также с температурой PN перехода. Он определяется как максимальная температура устройства, при которой достигается максимальный прямой ток.

При превышении этого значения температуры устройство выходит из строя и выходит из строя. Сигнальный диод на PN-переходе должен поддерживаться при температуре, при которой достигается максимальный прямой ток, прежде чем он ухудшится.

НАЗАД В начало

Технические характеристики сигнального диода 1N4148

Вот некоторые характеристики сигнального диода 1N4148. Они следующие.

  • Максимальное повторяющееся обратное напряжение = 100 В
  • Средний выпрямленный прямой ток = 200 мА
  • Максимальный прямой прямой ток = 300 мА
  • Максимальное падение прямого напряжения = 1,0 В при 10 мА.
  • Непериодический пиковый прямой импульсный ток = 1,0 A (ширина импульса = 1 с)
  • Общая рассеиваемая мощность = 500 мВт
  • Время обратного восстановления <4 нс

НАЗАД

ПРЕДЫДУЩИЙ - ТИПЫ ДИОДЫ

ДАЛЕЕ - СИГНАЛЬНЫЕ ДИОДНЫЕ Массивы

светодиод - Каковы различные «свойства» диода?

Диод уровня 0 постоянного тока

Аппроксимация нулевого уровня диода - это просто предполагаемое падение напряжения на нем при прямом смещении и бесконечное сопротивление при обратном смещении.При обратном смещении никакое количество приложенного обратного напряжения не может пробиться через устройство - оно может выдерживать бесконечное напряжение. (Для этого уровня и следующих ниже уровней я буду обсуждать , а не , обратное смещение за пределами подхода уровня 0.)

Например, \ $ V_D = 700 \: \ text {mV} \ $. Сделанный. Это говорит вам все, что вам нужно знать о диоде нулевого уровня. (Для светодиода это может быть \ $ V_ \ text {LED} = 3.2 \: \ text {V} \ $.)

Диод уровня 1 постоянного тока

Теперь мы улучшаем вышеизложенную идею, понимая, что разные токи через диод означают разные напряжения на нем.Это распознается с помощью слегка улучшенной модели: \ $ V_D = V_ \ text {FWD} + I_D \ cdot R_ \ text {ON} \ $. Эта модель работает только рядом с некоторыми указанными операционными \ $ I_D \ $. Это НЕ работает, если \ $ I_D \ $ слишком сильно отличается от спецификации.

Например, светодиод может быть смоделирован с помощью \ $ V_ \ text {FWD} = 1.6 \: \ text {V} \ $ и \ $ R_ \ text {ON} = 20 \: \ Omega \ $, указанного в \ $ I_D = 20 \: \ text {mA} \ $. Это просто означает, что для \ $ 15 \: \ text {mA} \ le I_D \ le 25 \: \ text {mA} \ $, что модель \ $ V_D = V_ \ text {FWD} + I_D \ cdot R_ \ text {ON} \ $ работает достаточно близко для большинства применений в этом диапазоне.Если \ $ I_D = 20 \: \ text {mA} \ $, то \ $ V_D = 2.0 \: \ text {V} \ $ и модель немного изменит \ $ V_D \ $, если вы переместите \ $ I_D \ $ немного так или иначе от указанного значения \ $ I_D = 20 \: \ text {mA} \ $. Но как только вы отойдете слишком далеко от этой точки, модель быстро сломается.

Диод уровня 2 постоянного тока

Пока что мы остановились на модели постоянного тока, и я собираюсь продолжить использовать модель постоянного тока. Это означает, что на данном этапе я НЕ буду вводить понятие емкости. Я также НЕ буду вводить температуру.Мы собираемся предположить, что рабочая температура волшебным образом остается на уровне калибровочной температуры для модели (обычно принимается равной \ $ 300 \: \ text {K} \ $.)

Теперь нам нужна модель, которая будет хорошо работать на многих порядках величины \ $ I_D \ $. Итак, теперь мы вводим разновидность уравнения диода Шокли. Имейте в виду, что это НЕ включает что-либо в отношении отклонений из-за температуры от температуры калибровки или дрейфа во времени, или множества других эффектов, и что это модель только для постоянного тока.

$$ V_D = \ eta \, V_T \, \ operatorname {ln} \ left (1+ \ frac {I_D} {I_ \ text {SAT}} \ right) $$

Коэффициент излучения \ $ \ eta \ $ также называется коэффициентом идеальности и составляет (надеюсь) всего 1. Но для диодов это часто не так. И особенно для светодиодов, где это почти никогда не 1. Оно не может быть меньше 1, но легко может быть больше 1. В основном это связано с рекомбинацией носителей, когда заряды пересекают область истощения. Ясно, что это влияет на итоговое напряжение, если не на 1.

Ток насыщения, \ $ I_ \ text {SAT} \ $, собирается путем взятия множества точек данных, где ненулевые прямые напряжения для диода / светодиода и его рабочие токи измеряются и наносятся на лог-диаграмму. . Фактически вы не можете измерить ток насыщения в \ $ V_D = 0 \: \ text {V} \ $. Но если вы нанесете на диаграмму точки с \ $ V_D \ gt 0 \: \ text {V} \ $, вы можете экстраполировать назад, чтобы найти точку пересечения оси Y (текущую), которая будет выше 0. Это - ток насыщения.(Он движется вместе с температурой и дрейфует со временем.)

Вот пример диаграммы, показывающей измеренные значения и процесс экстраполяции, о котором я говорил выше. В следующей таблице предполагается, что \ $ \ eta = 1 \ $:

В этой модели есть несколько неявных деталей. \ $ T_ \ text {NOM} = 300 \: \ text {K} \ $ обычно предполагается, если не указано, например. И запрещенная зона кремния обычно берется равной \ $ 1.1 \: \ text {eV} \ $. (Существует уравнение, которое описывает движение тока насыщения в зависимости от температуры, и я покажу его пример ближе к концу, позже ниже.)

Тепловое напряжение, \ $ V_T \ $, является статистической термодинамикой и будет примерно \ $ 26 \: \ text {mV} \ $ near \ $ T_ \ text {NOM} = 300 \: \ text {K} \ $. Вы можете вычислить его как \ $ V_T = \ frac {k \, T} q \ $, где \ $ k \ $ - постоянная Больцмана, \ $ q \ $ - заряд электрона, а \ $ T \ $ - температура (обычно в градусах Кельвина, но, конечно, она должна соответствовать выбранным вами единицам постоянной Больцмана).

Проблема, которая возникает здесь, заключается в том, что теперь мы ввели температуру с добавлением \ $ V_T \ $.И может создаться впечатление, что \ $ V_T \ $ будет иметь какое-то отношение к изменению напряжения в зависимости от температуры. Оно делает. Но не так, как вы думаете. \ $ V_T \ $ увеличивается с ростом температуры. Но факт в том, что напряжение на диоде \ $ V_D \ $ на самом деле будет падать на с повышением температуры. Причина в токе насыщения, который движется еще быстрее с температурой и в противоположном направлении (в отношении того, как он влияет на \ $ V_D \ $.) Таким образом, это означает, что вам действительно нужно включить сложное уравнение тока насыщения в вышеприведенный уровень 2. версия до того, как она действительно имеет какое-либо значение при рассмотрении температуры.

Таким образом, модель уровня 2 хороша ТОЛЬКО при температуре калибровки и НИГДЕ еще, даже если кажется, что вы можете ввести температуру и получить что-то полезное. Вы не можете. Так что не пытайся. (Дождитесь сноски уровня 3 ниже.)

Да, и обратите внимание, что я не включил омический резистор? Причина в том, что модель уровня 2 использовала резистор для моделирования локального наклона уравнения уровня 2 выше. Поскольку модель уровня 2 включает более широкое уравнение, омический резистор не нужен.Фактически, вы этого даже не видите сейчас. Это пример, когда что-то в более простой модели просто «уходит» и заменяется чем-то, что вы больше не можете распознать как сопротивление. Но преимущество состоит в том, что модель теперь работоспособна на многие порядки.

Я также могу добавить, как проявляется это «сопротивление»:

$$ \ begin {align *} D \ left [V_D \ right] & = D \ left [\ eta \, V_T \, \ operatorname {ln} \ left (1+ \ frac {I_D} {I_ \ text {SAT}} \ right) \ right] \\\\ \ text {d} \, V_D & = \ eta \, V_T \, D \ left [\ operatorname {ln} \ left (1+ \ frac {I_D} {I_ \ text {SAT}} \ right) \ right] \ \\\ \ text {d} \, V_D & = \ eta \, V_T \, \ frac {\ text {d} \, I_D} {I_D + I_ \ text {SAT}} \\\\ & \ поэтому \\\\ R_ \ text {ON} = \ frac {\ text {d} \, V_D} {\ text {d} \, I_D} & = \ frac {\ eta \, V_T} {I_D + I_ \ text {SAT}} \ end {align *} $$

Так вот, откуда берется \ $ R_ \ text {ON} \ $ модели Уровня 1.Это результат взятия неявной производной и нахождения мгновенного наклона (сопротивления).

Есть еще (в действительности) некоторые другие омические сопротивления (выводы, соединения, масса), которых здесь нет. Но именно поэтому существует термин «омический». Чтобы отличить его от динамического сопротивления, \ $ R_ \ text {ON} \ $. (Вероятно, это должно быть \ $ r _ {_ \ text {ON}} \ $, но обычно оно находится в документах Spice, как я это показываю.)

Модель уровня 2 работает на много порядков величины \ $ I_D \ $.Но это НЕ работает для всех возможных положительных значений. Как и у любой «модели», у нее есть свои ограничения. (Для очень низких токов к ним относятся ошибки из-за образования поверхностных каналов PN и рекомбинации поверхностных носителей, например, что заставляет эту модель требовать дополнительной настройки. Для больших токов, безусловно, потребуется добавление этих омических сопротивлений и др.)

AC и DC - Глубокий конец

Если вы хотите погрузиться в самую суть вещей, взгляните на это руководство Agilent по компонентам нелинейных схем и страницы 1–4 и далее.Это даст более полную картину. Но читать это тоже непросто.

Сводка по постоянному току

Теперь, оставаясь с постоянным током, мы могли бы представить, каким образом сам ток насыщения изменяется в зависимости от температуры, так что уравнение Шокли может использовать температуру, а также ток при определении напряжения на диоде. (См. Ниже.) И затем мы можем добавить фактические омические паразитные сопротивления (выводы, соединения и масса). Это может быть «постоянный ток уровня 3», а затем «постоянный ток уровня 4».

Дополнения после этого могут начать включать эффекты переменного тока, а затем будут включать характеристики накопления заряда и различные другие паразиты.{\ frac {E_g} {k} \ cdot \ left (\ frac {1} {T_ \ text {nom}} - \ frac {1} {T} \ right)}} \ right] $$

\ $ E_g \ $ - эффективная энергетическая щель (в эВ) и обычно аппроксимируется для Si как \ $ E_g \ приблизительно 1.1 \: \ text {eV} \ $, а \ $ k \ $ - постоянная Больцмана (в соответствующих единицах .) \ $ T_ \ text {nom} \ $ - температура, при которой уравнение было откалибровано (обычно, \ $ T_ \ text {nom} = 300 \: \ text {K} \ $), и \ $ I _ {\ text {SAT} \ left (T_ \ text {nom} \ right)} \ $ - экстраполированный ток насыщения при этой температуре калибровки.{_ {\ frac {E_g} {k} \ cdot \ left (\ frac {1} {T_ \ text {nom}} - \ frac {1} {T} \ right)}} \ $. (Он основан на простом соотношении числа состояний при разных температурах; на самом деле не более сложен, чем справедливые кости, используемые в элементарной теории вероятностей. Возможно, лучшее введение в фактор Больцмана - C. Kittel, "Thermal Physics" , John Wiley & Sons, 1969, в частности, главы 1-6.)

(Обратите внимание, что степень 3, использованная в приведенном выше уравнении, на самом деле является проблемой из-за температурной зависимости коэффициента диффузии, \ $ \ frac {k T} {q} \ mu_T \ $.И даже это само по себе игнорирует сужение запрещенной зоны, вызванное сильным легированием. На практике степень 3 сама превращается в параметр модели, а не в константу, как показано выше.)

Какую модель использовать

Я думаю, вы уловили, что диоды не простые. Но общая идея состоит в том, чтобы использовать простейшую модель, которая выполнит работу . Это сэкономит усилия по моделированию, а также ваше время. Например, если светодиод питается от источника тока и вы можете предсказать его рабочую температуру, тогда все, что вам нужно, это \ $ V_ \ text {LED} \ $ при этом токе и температуре, а остальное действительно не нужно.

Характеристики диодов

- полупроводниковые диоды

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Полупроводниковые диоды обладают свойствами, которые позволяют им выполнять множество различных электронных функций. Для выполнения своей работы инженеры и техники должны иметь данные об этих различных типах диодов. Информация, представленная для этой цели, называется ДИОДНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ. Эти характеристики указываются производителями либо в их руководствах, либо в таблицах спецификаций (таблицах данных).Из-за множества производителей и множества типов диодов нецелесообразно предоставлять вам лист технических характеристик и называть его типовым. Помимо разницы между производителями, один производитель может даже предоставить листы спецификаций, которые различаются как по формату, так и по содержанию. Несмотря на эти различия, обычно требуется определенная информация о характеристиках и конструкции. Мы обсудим эту информацию в следующих нескольких абзацах.

Стандартный лист технических характеристик обычно содержит краткое описание диода.В это описание включены тип диода, основная область применения и любые особенности. Особый интерес представляет конкретное применение, для которого подходит диод. Производитель также предоставляет чертеж диода с указанием размеров, веса и, при необходимости, любых опознавательных знаков. В дополнение к приведенным выше данным также предоставляется следующая информация. Статический рабочий стол (дает точечные значения параметров при фиксированных условиях), иногда характеристическая кривая, подобная той, что представлена ​​на этом рисунке (показывает, как параметры меняются во всем рабочем диапазоне), и номиналы диодов (которые являются предельными значениями рабочих условий снаружи, что может привести к повреждению диода).

Производители указывают эти различные рабочие параметры и характеристики диодов с помощью «буквенных символов» в соответствии с установленными определениями. Ниже приводится список с буквенным обозначением основных электрических характеристик выпрямителя и сигнальных диодов.

Выпрямительные диоды

БЛОКИРУЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА [В R ] - максимальное обратное постоянное напряжение, не вызывающее пробоя.

AVERAGE FORWARD VOLTAGE DROP [V F (AV) ] - среднее прямое падение напряжения на выпрямителе при заданном прямом токе и температуре.

СРЕДНИЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ПРЯМОЙ ТОК [I F (AV) ] - средний выпрямленный прямой ток при заданной температуре, обычно 60 Гц с резистивной нагрузкой.

СРЕДНИЙ ОБРАТНЫЙ ТОК [I R (AV) ] - средний обратный ток при заданной температуре, обычно 60 Гц.

PEAK SURGE CURRENT [I SURGE ] - пиковый ток, указанный для заданного количества циклов или части цикла.

Сигнальные диоды

PEAK REVERSE VOLTAGE [PRV] - максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено до достижения точки пробоя.(PRV также относится к выпрямительному диоду.)

ОБРАТНЫЙ ТОК [I R ] - небольшое значение постоянного тока, протекающего при обратном смещении полупроводникового диода.

Максимальное падение напряжения в прямом направлении при указанном прямом токе [V F @I F ] - максимальное прямое падение напряжения на диоде при указанном прямом токе.

ВРЕМЯ РЕВЕРСНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ [t rr ] - максимальное время, необходимое диоду прямого смещения, чтобы восстановить свое обратное смещение.

Номинальные параметры диода (как указано ранее) являются предельными значениями рабочих условий, превышение которых может вызвать повреждение диода либо из-за пробоя напряжения, либо из-за перегрева. Диоды с PN-переходом обычно рассчитаны на: МАКСИМАЛЬНЫЙ СРЕДНИЙ ПРЯМОЙ ТОК, ПИКОВЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ПРЯМОЙ ТОК, МАКСИМАЛЬНЫЙ БРОСНЫЙ ТОК и ПИКОВОЕ ОБРАТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

Максимальный средний прямой ток обычно дается при особой температуре, обычно 25 ° C (77 ° F), и относится к максимальной величине среднего тока, которая может протекать в прямом направлении.Если этот рейтинг будет превышен, может произойти поломка конструкции.

Пиковый повторяющийся прямой ток - это максимальный пиковый ток, которому можно разрешить течь в прямом направлении в форме повторяющихся импульсов.

Максимальный импульсный ток - это максимальный ток, разрешенный для протекания в прямом направлении в форме непериодических импульсов. Ток не должен равняться этому значению дольше нескольких миллисекунд.

Пиковое обратное напряжение (PRV) - один из наиболее важных номиналов.PRV указывает максимальное напряжение обратного смещения, которое может быть приложено к диоду, не вызывая пробоя перехода.

Все вышеперечисленные характеристики могут изменяться в зависимости от температуры. Если, например, рабочий температура выше указанной для номинальных значений, тогда рейтинги должны быть уменьшены.

Реальный диод

настоящий диод или практический диод - это двухконтактное устройство, которые пропускают большую часть электрического тока под прямым смещения и блокировать большую часть электрического тока при обратном предвзятость.

Менее прямое смещение, настоящие диоды пропускают большую часть электрического тока и блокировать небольшой электрический ток, тогда как при обратном смещении, настоящие диоды блокируют большую часть электрического тока и позволяют небольшой электрический ток.

Реал символ диода


Реал диод состоит из двух выводов.Эти два терминала - положительный терминал и отрицательный терминал. Положительный вывод реального диода называется анодом, тогда как отрицательный вывод диода называется катодом.

обычный электрический ток всегда течет от положительного клемму аккумулятора к отрицательной клемме аккумулятор. Однако реальный электрический ток течет от отрицательный полюс аккумуляторной батареи к положительному полюсу батарея.

Если р-тип полупроводник подключен к положительной клемме аккумулятор и n-тип полупроводник подключен к отрицательной клемме аккумулятор, диод называется прямым смещением.

С другой стороны, если полупроводник p-типа подключен к отрицательной клемме аккумулятора и n-типу полупроводник подключен к положительной клемме батареи, диод называется обратным смещением.

Схема символ прямого и обратного смещения реального диода показано на рисунке ниже.

Идеал диод начинает пропускать электрический ток, как только вперед приложено напряжение. Однако настоящий диод ведет себя по-другому.

настоящие диоды не пропускают электрический ток, если прямое напряжение меньше напряжения включения.Однако если прямое напряжение, приложенное к реальному диоду, достигает при включении напряжения он начинает пропускать электрический ток.

Прямо смещенный диод

Менее прямое смещение, положительный полюс АКБ подключен к полупроводнику p-типа и отрицательному клемма аккумулятора подключена к n-типу полупроводник.

В полупроводник n-типа, свободный электроны являются основными носителями заряда, а дырки - неосновные носители заряда, тогда как в полупроводнике p-типа дырки являются основными носителями заряда, а свободные электроны являются миноритарными носителями заряда.

В реальном диоде с прямым смещением большинство носителей заряда переносят большую часть электрического тока.Положительный заряд носители с p-стороны на n-сторону несут обычные электрический ток. Однако свободные электроны с n-стороны на p-сторона переносит фактический электрический ток.

Когда прямое напряжение подается на настоящий диод, он не пропускает электрический ток до определенного напряжения потому что истощение регион присутствует на р-н переход блокирует электрический ток.

Однако как только он достигнет этого напряжения, настоящий диод начинает пропускать электрический ток. В другом словами, если напряжение на реальном диоде достигает 0,7 для кремния и 0,3 для германия электрический ток внезапно встает. Напряжение, при котором начинаются настоящие диоды пропускание электрического тока называется напряжением включения.

Это напряжение включения разное для кремния и германия диоды. Для кремниевого диода напряжение колена или включение напряжение составляет примерно 0,7 вольт, тогда как для германия диод, напряжение колена или напряжение включения приблизительно 0,3 вольт.

Реальный диод с обратным смещением

Под обратное смещение, отрицательная клемма АКБ подключен к полупроводнику p-типа и положительному клемма аккумулятора подключена к n-типу полупроводник.

Когда обратное напряжение подается на настоящий диод, свободный электроны на n-стороне удаляются от p-n-перехода и тянется к плюсовой клемме аккумулятора. Точно так же отверстия на стороне p перемещаются от p-n. соединения и привлечены к отрицательной клемме аккумулятор. В результате ширина обедненной области увеличивается.

Это область истощения блокирует основной ток несущей (свободный электроны на n-стороне и дырки на p-стороне). Однако это позволяет ток неосновных носителей заряда (свободные электроны при сторона p и отверстия на стороне n). Этот миноритарный носитель заряда ток в реальном диоде с обратным смещением называется обратным. ток насыщения.

В реальный диод с обратным смещением, ширина обеднения область увеличивается с ростом напряжения до определенная точка. Если он достигает этой точки, соединение разрывается. вниз и обратный ток быстро увеличивается. Напряжение на который выходит из строя, называется поломкой Напряжение.

Типы диодов

различные типы диодов следующие:

  1. стабилитрон диод
  2. Лавинный диод
  3. Фотодиод
  4. Свет Излучающий диод
  5. Лазер диод
  6. Туннель диод
  7. Шоттки диод
  8. Варактор диод
  9. П-Н переходной диод


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *