Αυτό που ονομάζεται δίοδος ανορθωτή. Παράμετροι τρανζίστορ. Πληροφορίες που χρειάζονται για να γίνει η δουλειά

Εργαστήριο #2

« ανορθωτική δίοδος»

Σκοπός:

αφαίρεση των βασικών χαρακτηριστικών βολτ - αμπέρ των διόδων ανορθωτή και μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας σε αυτά τα χαρακτηριστικά.


1. Γενικές πληροφορίες

1.1. δίοδος ημιαγωγών

το πιο απλό συσκευή ημιαγωγώνείναι δίοδος. Είναι εξοπλισμένο με δύο ηλεκτρόδια, που ονομάζονται άνοδος και κάθοδος, και χρησιμοποιείστο έχει την ιδιότητα της μονόδρομης αγωγής (ή αερισμού) ηλεκτρικήςο ουρανός μετάβαση.

Όπως οι βαλβίδες αντεπιστροφής, οι δίοδοι είναι συσκευές που ενεργοποιούνται. Η ουσιαστική διαφορά μεταξύ της μπροστινής πόλωσης και της αντίστροφης πόλωσης είναι η πολικότητα της τάσης κατά μήκος της διόδου. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά ένα απλό κύκλωμαδιόδους με τη λυχνία διόδου που φαίνεται νωρίτερα, αυτή τη φορά η μελέτη τάσης πέφτει στα διάφορα εξαρτήματα στο παρακάτω σχήμα.

Μέτρηση τάσης κυκλώματος διόδου: πόλωση προς τα εμπρός. Αντίστροφη μετατόπιση. Η ορθογώνια δίοδος μεταφέρει ρεύμα και ρίχνει μια μικρή τάση σε αυτό, αφήνοντας το μεγαλύτερο μέρος της τάσης της μπαταρίας να πέφτει στη λάμπα. Εάν η πολικότητα της μπαταρίας αντιστραφεί, η δίοδος γίνεται αντίστροφη πόλωση και μειώνει τη συνολική τάση της μπαταρίας, χωρίς να αφήνει λαμπτήρες. Αν θεωρήσουμε τη δίοδο ως αυτοκινούμενο διακόπτη, αυτό είναι λογικό. Η πιο σημαντική διαφορά είναι ότι η δίοδος πέφτει πολύ περισσότερη τάση κατά την αγωγή από τον μέσο μηχανικό διακόπτη.

Ως τέτοια μετάβαση, η πιο διαδεδομένη p - n μετάπτωση που σχηματίζεται σε κρύσταλλο ημιαγωγών σε γρένα στρώμα δύο στρωμάτων, το ένα από τα οποία χαρακτηρίζεται από αγωγιμότητα οπώνσχετικά με stu (p-layer), και το άλλο - ηλεκτρονικό ( n -στρώμα). Στο όριο των στρωμάτωνσε υπάρχουν συνθήκες που εμποδίζουν την αμοιβαία διείσδυση των κύριων φορέων φορτίου από περίπουρε στρώμα σε άλλο.

Σημειώστε επίσης ότι η ράβδος καθόδου στο φυσικό μέρος ταιριάζει με την κάθοδο στο σύμβολο. Αύξηση της μετατόπισης προς τα εμπρός με μείωση του πάχους της περιοχής εξάντλησης. Η δίοδος γίνεται λιγότερο ανθεκτική στο ρεύμα που τη διέρχεται. Για να περάσει ένα ανθεκτικό ρεύμα μέσα από τη δίοδο. Ωστόσο, η περιοχή εξάντλησης πρέπει να καταστραφεί εντελώς από την εφαρμοζόμενη τάση.

Αυτό απαιτεί μια ορισμένη ελάχιστη τάση, που ονομάζεται μπροστινή τάση, όπως φαίνεται παραπάνω. Για διόδους πυριτίουΗ τυπική μπροστινή τάση είναι 7 βολτ, ονομαστική. Για τις διόδους γερμανίου, η μπροστινή τάση είναι μόνο 3 βολτ.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι κατά τη διάχυση των οπών, οι κύριοι φορείς φορτίου της στρώσης p, σε n - στρώμα και ηλεκτρικό ο νέους, πλειοψηφικούς φορείς φόρτισης n -στο στρώμα, μη αντισταθμισμένα φορτία ακίνητων ιόντων σχηματίζονται στη στιβάδα p και στις δύο πλευρές του ορίου: n -Οι οπές του στρώματος εξουδετερώνονται από στοιχείαπρος την θρόνους αυτού του στρώματος, με αποτέλεσμα μια περίσσεια θετικώνένα σειρές και τα ηλεκτρόνια που ήρθαν στη στιβάδα p εξουδετερώνονται από τις οπές αυτού του στρώματος, με αποτέλεσμα t υπάρχει περίσσεια αρνητικών φορτίων.

Η πτώση τάσης προς τα εμπρός παραμένει περίπου σταθερή σε ένα ευρύ φάσμα ρευμάτων διόδου, πράγμα που σημαίνει ότι η πτώση τάσης της διόδου δεν μοιάζει με την αντίσταση μιας αντίστασης ή ακόμη και ενός κανονικού διακόπτη. Για την πιο απλοποιημένη ανάλυση κυκλώματος, η πτώση τάσης σε μια αγώγιμη δίοδο μπορεί να θεωρηθεί σταθερή στην ονομαστική τιμή και δεν σχετίζεται με την ποσότητα του ρεύματος.

Η αντίστροφη πολωμένη δίοδος εμποδίζει τη ροή ρεύματος λόγω της εκτεταμένης περιοχής εξάντλησης. Στην πραγματικότητα, μια πολύ μικρή ποσότητα ρεύματος μπορεί να ρέει και να περάσει μέσα αντίστροφη δίοδος, που ονομάζεται ρεύμα διαρροής, αλλά μπορεί να αγνοηθεί για τους περισσότερους σκοπούς. Η ικανότητα μιας διόδου να αντέχει σε τάσεις αντίστροφης πόλωσης είναι περιορισμένη, όπως συμβαίνει με κάθε μονωτή.

Λυγμός αμέσως, ένα θετικό φορτίο χωρίς αντιστάθμιση n -Το στρώμα αποτρέπει την περαιτέρω διάχυση οπών από το στρώμα p και το μη αντισταθμισμένο αρνητικό φορτίο στο στρώμα p αποτρέπει t είναι υπεύθυνος για τη διάχυση ηλεκτρονίων από n-layer, δηλαδή σε p - n η μετάβαση δημιουργείται απόσχετικά με πιθανό εμπόδιο.

Εικ.1 Δίοδος ημιαγωγών: α- δομικό σχήμα, β - χαρακτηρισμός κυκλώματος

Εάν η εφαρμοζόμενη αντίστροφη πόλωση γίνει πολύ υψηλή, η δίοδος θα αντιμετωπίσει μια κατάσταση γνωστή ως διάσπαση, η οποία είναι συνήθως καταστροφική. Ο ανορθωτής διόδου παρέχει AC τάση, που πάλλεται με το χρόνο. Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι διόρθωσης διόδου.

Κατά τη διάρκεια των μισών κύκλων, η δίοδος πολώνεται προς τα εμπρός όταν εφαρμόζεται η τάση εισόδου και στον αντίθετο μισό κύκλο, αντιστρέφεται. Κατά τη διάρκεια εναλλασσόμενων μισών κύκλων, μπορείτε να έχετε το καλύτερο αποτέλεσμα. Ένας ανορθωτής μισού κύματος έχει θετικούς και αρνητικούς κύκλους.

Σε δίοδο με p - n με μετάβαση, το ηλεκτρόδιο ανόδου συνδέεται με το p - στρώμα, η κάθοδος - στο n - στρώμα, όπως φαίνεται στο Σχ. 1α. Ονομασία κυκλώματος ημιαγωγόςσχετικά με η αριστερή δίοδος φαίνεται στο σχ. 1β.

Η ιδιότητα της πύλης της διόδου είναι ανακλαστικήένα το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης που φαίνεται στο σχ. 2α. Με θετική τάση (η άνοδος είναι σε υψηλότερο δυναμικό από την κάθοδο), η δίοδος είναι ανοιχτή: υπό τη δράση του εφαρμοζόμενου nένα οι φορείς φόρτισης ξεπερνούν τον δυνητικό πήχη b ep και μέσω p - n το μεταβατικό ρεύμα ρέει, το οποίο οφείλεται σε μεταφορά, κυρίως αρ.ένα zom, οι κύριοι φορείς φόρτισης της στρώσης p, οπές. Πτώση τάσης ανά t καλυμμένη δίοδος (τμήμαΕγώ στο Σχ. 2α) είναι μικρό και συνήθως δεν υπερβαίνειένα υπάρχει ένα βολτ.

Στον δεύτερο κύκλο, το ρεύμα θα ρέει από αρνητικό σε θετικό και θα είναι αντίστροφη πόλωση. Έτσι, δεν θα δημιουργηθεί ρεύμα στην πλευρά εξόδου και δεν θα μπορούμε να πάρουμε ρεύμα με την αντίσταση φορτίου. Μια μικρή ποσότητα αντίστροφου ρεύματος θα ρέει κατά τη διάρκεια της αντίστροφης πόλωσης λόγω των φερόντων μειοψηφίας.

Όταν πολώνεται προς τα εμπρός, η δίοδος παρέχει χαμηλή αντίσταση και όταν πολώνεται αντίστροφα, παρέχει υψηλή αντίσταση. Το κύκλωμα είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε στο πρώτο μισό του κύκλου, εάν η δίοδος είναι πολωμένη προς τα εμπρός, και στον δεύτερο κύκλο να αντιστρέφεται κ.λπ. Ένας ανορθωτής πλήρους κύματος προτιμάται από έναν ανορθωτή μισού κύματος επειδή ο πρώτος αυξάνει την απόδοση σε συντομότερο χρόνο και έχουμε συνεχή έξοδο. Ωστόσο, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα φίλτρου για να γίνει πιο ομαλό.


Ρύζι. Χαρακτηριστικό 2 Volt-ampere μιας διόδου ημιαγωγών:

α - σε διαφορετική κλίμακα ρευμάτων και τάσεων για εμπρός και όπισθενσχετικά με ου κατευθύνσεις, β - στην ίδια κλίμακα

Με αρνητική τάση (σελσχετικά με το δυναμικό της ανόδου είναι χαμηλότερο από το δυναμικό της καθόδου), το ρεύμα της διόδου σχετίζεται με τη μεταφορά μειοψηφικών φορέων φορτίου, η συγκέντρωση των οποίων είναι χαμηλή. Τρέχουσα τιμή ανά nμι πόσες τάξεις μεγέθους είναι μικρότερο από το ρεύμα μιας ανοιχτής διόδου και η τάση είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη. Αυτό το γεγονός είναιένα συζύγους στο σχ. 2α με διαφορετικές κλίμακες στους άξονες των ρευμάτων και των τάσεων για θετικές και αρνητικές τιμές των παραμέτρων. Τα αμελητέα μικρά ρεύματα σε αρνητική τάση υποδεικνύουν την κλειστή κατάσταση της διόδου (σύμ.και αποστράγγιση II στο σχ. 2α).

Μείνετε συντονισμένοι για να μάθετε περισσότερα για τις διόδους, τη δίοδο zener και άλλα. Οι δίοδοι είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη συσκευή ημιαγωγών. Μια δίοδος ανορθωτή είναι ένας ημιαγωγός δύο συρμάτων που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση. Πολλοί τύποι διόδων χρησιμοποιούνται για μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. Το σύμβολο για τη δίοδο ανορθωτή φαίνεται παρακάτω, με το βέλος να δείχνει προς την κατεύθυνση του κανονικού ρεύματος.

Η λειτουργία του κυκλώματος διόδου ανορθωτή

Από αυτή την άποψη, ο αριθμός των θετικών και αρνητικών ιόντων συσσωρεύεται στη διασταύρωση.


Έτσι το συνολικό ρεύμα που οφείλεται στους χειριστές της πλειοψηφίας δημιουργεί ένα ρεύμα προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός. Η κατεύθυνση του συμβατικού ρεύματος ρέει από το θετικό προς το αρνητικό της μπαταρίας προς την κατεύθυνση του συμβατικού ρεύματος, αντίθετα από τη ροή των ηλεκτρονίων.


Αυτό συμβαίνει επειδή, στην αντίστροφη πόλωση, το στρώμα εξάντλησης της διασταύρωσης γίνεται ευρύτερο καθώς αυξάνεται η τάση αντίστροφης πόλωσης. Τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται έτσι, και στη συνέχεια απελευθερώνονται πολλά περισσότερα ηλεκτρόνια από τα άτομα, καταστρέφοντας ομοιοπολικούς δεσμούς. Ένα σχετικό φαινόμενο ονομάζεται καταστροφή από χιονοστιβάδα.


Μερικές Εφαρμογές της Διόδου Ανορθωτή

  • Ομοίως, τα ακίνητα ιόντα βρίσκονται στην πλευρά τύπου p κοντά στη μεταβατική ακμή.
  • Αυτό το ρεύμα ονομάζεται «ρεύμα μετατόπισης».
Οι δίοδοι έχουν πολλές εφαρμογές.

Στο σχ. 2β οικόπεδα I και II Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης της διόδου παρουσιάζονται στην ίδια κλίμακα, όταν μπορείτε να παραμελήσετε την πτώση nένα τάση στην ανοιχτή κατάσταση και τη ροή του ρεύματος - σε κλειστή κατάσταση. Στην πρώτη προσέγγιση, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η τιμή της ανοιχτής αντίστασηςμικρό αυτή η δίοδος είναι μηδέν, και κλειστή - άπειρο.

Ακολουθούν ορισμένες τυπικές εφαρμογές για διόδους. Μία από τις πιο κοινές χρήσεις μιας διόδου είναι η ανόρθωση ισχύος. Δεδομένου ότι η δίοδος μπορεί να λειτουργήσει μόνο μία φορά, όταν η είσοδος είναι αρνητική, δεν θα υπάρχει ρεύμα. Το παρακάτω σχήμα δείχνει το κύκλωμα μιας διόδου ανορθωτή μισού κύματος.




Ενώ δύο από τις διόδους έχουν πόλωση προς τα εμπρός, οι άλλες δύο έχουν αντίστροφη πόλωση και ουσιαστικά εξαλείφονται από το κύκλωμα. Ένας μεγάλος πυκνωτής παράλληλα με την αντίσταση φορτίου εξόδου μειώνει τον κυματισμό από τη διαδικασία ανόρθωσης. Το παρακάτω σχήμα δείχνει το κύκλωμα μιας διόδου ανορθωτή πλήρους διόδου.

Και για θετικούς και αρνητικούς κύκλους εισόδου, υπάρχει μια άμεση διαδρομή. . Άρα όλα έχουν να κάνουν με τη δίοδο ανορθωτή και τις χρήσεις της. Γνωρίζετε άλλες διόδους που χρησιμοποιούνται τακτικά σε ηλεκτρολογικά έργα σε πραγματικό χρόνο;

Οικόπεδο II Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της διόδου (Εικ. 2α) στο SWμι όταν εφαρμόζεται η αρνητική τάση, μπαίνει στο τμήμα III , όπου υπάρχει έντονη αύξηση του ρεύματος με μικρή αύξηση της τάσης. Σε αυτή την περιοχή στο p - n η μετάβαση συμβαίνει μια ηλεκτρική βλάβη, δηλαδή μια αύξηση του ρεύματος σαν χιονοστιβάδα. χαρακτηριστικό στοιχείομια τέτοια ανάλυση είναι αντίστροφηκαι γέφυρα: όταν αφαιρεθεί η τάση και η επακόλουθη αύξηση της, η πορεία του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης δεν αλλάζει, η συσκευή διατηρεί την απόδοσή της. Οικόπεδο ηλεκτρικής βλάβης ρεύμα-τάση xένα τα χαρακτηριστικά μπαίνουν στην πλοκή IV όπου συμβαίνει θερμική διάσπαση p - n μετάβαση, στην οποία η θέρμανση του κρυστάλλου οδηγεί στην καταστροφή της μετάβασης, ως αποτέλεσμα hμι η δίοδος αποτυγχάνει.

Ελεγκτές κινητήρα, διαδικασίες διαμόρφωσης, εργασίες συγκόλλησης κ.λπ.

Με τη λειτουργία αυτών των συσκευών σε διαφορετικούς χρόνους, η ισχύς εξόδου υπό φορτίο αλλάζει ανάλογα. Το κύριο πλεονέκτημα ενός ανορθωτή γέφυρας είναι ότι παράγει σχεδόν διπλάσια τάση εξόδου από έναν ανορθωτή πλήρους κύματος χρησιμοποιώντας έναν κεντρικό μετασχηματιστή. Αλλά αυτό το κύκλωμα δεν χρειάζεται κεντρικό μετασχηματιστή, επομένως είναι σαν ένας φθηνός ανορθωτής.

Οικόπεδα I και II χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση στο σχ. 2α χρήση t Xia για τον σκοπό της ανόρθωσης μιας εναλλασσόμενης τάσης, η αρχή της οποίας μπορεί να απεικονιστεί με το παράδειγμα του κυκλώματος που φαίνεται στην εικ. 3α. Εφαρμόζεται μια εναλλασσόμενη τάση στην είσοδο του κυκλώματος, η οποία αντιπροσωπεύεται από ένα ημιτονοειδέςκαι doi στο σχ. 3b διάγραμμα χρονισμού. Στο διάστημα φάσης, εφαρμόζεται θετική τάση στην άνοδο της διόδου και αρνητική τάση εφαρμόζεται στην κάθοδο.σι Νώε. Η δίοδος βρίσκεται σε ανοιχτή κατάσταση και το ρεύμα ρέει μέσω του φορτίου σε σειρά μαζί της. Αν υποθέσουμε μηδενική αντίστασησχετικά με αντίσταση μιας ανοιχτής διόδου, τότε όλη η τάση που παρέχεται σε αυτήν ασκείένα εφαρμόζεται στο φορτίο, το οποίο φαίνεται στο Σχ. 3γ. Με αρνητικό pσχετικά με Κατά τη διάρκεια του κύκλου τάσης εισόδου (διάστημα φάσης), η δίοδος είναι κλειστή και δεν περνάει τάση μέσω αυτής στο φορτίο. Έτσι, στο φορτίοη Όταν εφαρμόζεται μόνο θετική τάση, η χρονική καθυστέρησηκαι η γέφυρα της οποίας φαίνεται στο σχ. 3γ. Δεδομένου ότι λειτουργεί κατά τη διάρκειαμι μία είσοδο μισού κύκλουσχετικά με τάση, διάγραμμα στο σχ. Το 3a είναι μισό κύμα.

Το διάγραμμα κυκλώματος ανορθωτή γέφυρας αποτελείται από διάφορα στάδια συσκευών όπως ο μετασχηματιστής, γέφυρα διόδου, φιλτράρισμα και ρυθμιστές. Κατά κανόνα, ο συνδυασμός αυτών των μπλοκ ονομάζεται αυτό που τροφοδοτεί διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές. Το πρώτο στάδιο του κυκλώματος είναι ο μετασχηματιστής, ο οποίος είναι ένας τύπος υποβάθμισης που αλλάζει το πλάτος της τάσης εισόδου.




Το επόμενο στάδιο είναι ο ανορθωτής διόδου-γέφυρας, ο οποίος χρησιμοποιεί τέσσερις ή περισσότερες διόδους ανάλογα με τον τύπο του ανορθωτή γέφυρας. Το φιλτράρισμα γίνεται συνήθως με ένα ή περισσότερα φορτία, όπως μπορείτε να δείτε στο παρακάτω σχήμα όπου γίνεται η εξομάλυνση κυμάτων. Αυτή η τιμή του πυκνωτή εξαρτάται επίσης από την τάση εξόδου.


Εικ.3 Ανορθωτής ημικυμάτων: α - κύκλωμα ανορθωτή. b, c - διαγράμματα χρονισμού που απεικονίζουν τη λειτουργία του

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η μετάβαση της διόδου από την κλειστή στην ανοιχτή κατάσταση και αντίστροφα συμβαίνει με χρονική καθυστέρηση, η οποία εξηγείται από t λόγω της αδράνειας των διεργασιών συσσώρευσης της απαιτούμενης συγκέντρωσηςκαι η σειρά στην περιοχή p - n μετάβαση κατά το άνοιγμά του και απορρόφηση αυτής της φόρτισηςΝαι στο κλείσιμο.

Όπως συζητήσαμε παραπάνω, ένας μονοφασικός ανορθωτής γέφυρας αποτελείται από τέσσερις διόδους και αυτή η διαμόρφωση συνδέεται κατά μήκος του φορτίου. Για να κατανοήσουμε την αρχή λειτουργίας του ανορθωτή γέφυρας, θα πρέπει να εξετάσουμε το παρακάτω κύκλωμα για λόγους επίδειξης.


Η ίδια λειτουργία ισχύει για διάφορους ανορθωτές γεφυρών, αλλά στην περίπτωση ελεγχόμενων ανορθωτών, είναι απαραίτητος ο έλεγχος του ρεύματος για το φορτίο.

Όλα αυτά αφορούν τη θεωρία του ανορθωτή γέφυρας, τους τύπους, τα κυκλώματα και τις αρχές λειτουργίας του. Ελπίζουμε ότι αυτή η χρήσιμη ερώτηση για το θέμα θα είναι χρήσιμη στην κατασκευή, καθώς και στην παρατήρηση διαφόρων ηλεκτρονικές συσκευέςή συσκευές. Σας ευχαριστούμε για την προσοχή και την προσοχή σας σε αυτό το άρθρο. Και επομένως, παρακαλούμε γράψτε μας για να επιλέξουμε τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων σε αυτόν τον ανορθωτή για την εφαρμογή σας και για οποιαδήποτε άλλη τεχνική καθοδήγηση.

Ρύζι. 4. α. Το ισοδύναμο κύκλωμα μιας διόδου ημιαγωγών.

Β. Σχέδιο που απεικονίζει το σχηματισμό ηλεκτρικής διπλής στρώσης σε κλειστό p - n μετάβαση

Στο σχ. Το 4α δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα p - n διασταύρωση, το κύριο στοιχείο της διόδου που λειτουργεί στις περιοχέςΕγώ και χαρακτήρα P volt-ampereμι ριστικές. Η παρουσία του κλειδιού Κ στο σχήμα αντανακλά τη δυνατότητα παραμονήςμι μετάβαση σε δύο καταστάσεις. Η θέση "a" του κλειδιού αντιστοιχεί στην ανοιχτή κατάσταση, στην οποία η μετάβαση χαρακτηρίζεται από πολύ μικρή αντίσταση. Η θέση "b" του κλειδιού αντιστοιχεί στην κλειστή κατάστασηΕγώ ιόν, στο οποίο η μετάβαση είναι ισοδύναμη με παράλληλη σύνδεση μιας πράξηςσε αντίσταση πολύ μεγάλης τιμής και χωρητικότητας, που έλαβε nένα ονομάζοντας «φράγμα». Αυτή η χωρητικότητα αντανακλά το γεγονός του σχηματισμού ενός διπλού ηλεκτρικούμι στρώμα σε κλειστό p - n μετάβαση, η οποία απεικονίζεται στο Σχ. 4β, κατσχετικά με το μάτι οφείλεται σε δυνητικό φράγμα που εμποδίζει τη διάχυση του οΜε νέους φορείς φόρτισης κατά τη μετάβαση.

Ο πιο κοινός τύπος διόδου στα σύγχρονα κυκλώματα είναι η δίοδος, αν και υπάρχουν και άλλες τεχνολογίες διόδου. Οι δίοδοι ημιαγωγών συμβολίζονται σε διαγράμματα όπως το σχήμα. Όταν εγκατασταθεί σε μια απλή λάμπα μπαταρίας, η δίοδος είτε θα διοχετεύει είτε θα περνά ρεύμα μέσα από τη λάμπα, ανάλογα με την πολικότητα.

Κατά ειρωνικό τρόπο, η κατεύθυνση της «αιχμής βέλους» του συμβόλου της διόδου υποδεικνύει την κατεύθυνση της ροής των ηλεκτρονίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σύμβολο της διόδου επινοήθηκε από μηχανικούς που χρησιμοποιούν κυρίως τη σημείωση στα σχηματικά τους, δείχνοντας το ρεύμα ως τη ροή φορτίου από τη θετική πλευρά της πηγής τάσης προς την αρνητική πλευρά. Αυτή η σύμβαση ισχύει για όλα τα σύμβολα ημιαγωγών που έχουν "κεφαλές βέλους": το βέλος δείχνει προς την επιτρεπόμενη κατεύθυνση της κανονικής ροής και προς την επιτρεπόμενη διεύθυνση ροής ηλεκτρονίων.

Η αξιόπιστη λειτουργία της διόδου ανορθωτή διασφαλίζεται μόνο εάν λειτουργεί σε ηλεκτρικές παραμέτρους, αξίες κατσχετικά με ryh δεν υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες τιμές. Αυτές οι τιμές δίνονται στα δεδομένα αναφοράς. Τέτοιες παράμετροι της διόδου ανορθωτή συνήθως θεωρούνται:

  • μέγιστη αντίστροφη τάση που εφαρμόζεται στο κλειστό diσχετικά με du, πριν από την ανάπτυξη βλάβης στη συσκευή
  • μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές των μέσων και παλμικών ρευμάτων στα οποία η συσκευή δεν υπερθερμαίνεται σε ανοιχτή κατάστασηεγώ πρέπει.

Ανάλογα με το επίπεδο ισχύος, οι δίοδοι χωρίζονται σε συσκευές χαμηλής κατανάλωσης. sch Nye, μεσαίας και υψηλής ισχύος. Σε διόδους χαμηλής ισχύος, η μέση τιμήρε Το ρεύμα του δεν υπερβαίνει τα 0,3A, στις δίοδοι μέσης ισχύος οι τιμές ρεύματος είναι στην περιοχή 0,3 - 10A και στις διόδους υψηλής ισχύος η τρέχουσα τιμή mσχετικά με μπορεί να φτάσει τα 1000A και πάνω.

Σε λειτουργία ηλεκτρικής βλάβης στο χαμηλή τάσηη δίοδος μπορεί να παραμείνει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επομένως, η πλοκή III σχετικά με το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μιας διόδου ημιαγωγών στο σχ. Το 2a μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σταθεροποίηση της τάσης. Αυτή η λειτουργία εφαρμόζεται σε ειδικές διόδους, που ονομάζονται δίοδοι zener. Σε αυτές τις συσκευές, παρέχεται ένα αρκετά ευρύ φάσμα ρευμάτων ανόδου, στα οποία η τιμή τάσης πρακτικά δεν αλλάζει.

1.2. Θερμικές ιδιότητες διόδων ημιαγωγών.

Για ηλεκτρική αγωγιμότητα διόδους ημιαγωγώνη θερμοκρασία έχει σημαντική επίδραση. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η παραγωγή ζευγών φορέων φορτίου αυξάνεται. η συγκέντρωση του φορέα αυξάνεται και η αγωγιμότητα αυξάνεται.

Στο σχ. 5. για δίοδο γερμανίου (Γε ). φαίνεται ότι τα ρεύματα I pr and I op αυξάνονται. Αυτό εξηγείται από την ενίσχυση της παραγωγής ηλεκτρονίων και οπών. Για Ge δίοδοι I op διπλασιάζεται περίπου για κάθε δέκα βαθμούς αύξησης της θερμοκρασίας.


Ρύζι. 5

Γου Σι διόδους όταν θερμαίνονται για κάθε 10 μοίρες I op αυξάνεται κατά 2,5 φορές και η τάση του email. η κατανομή πρώτα αυξάνεται και μετά μειώνεται.

I πρ όταν θερμαίνεται, δεν μεγαλώνει τόσο πολύ όσο το αντίθετο. Αυτό είναι συνέπεια του γεγονότος ότι I πρ προκύπτει κυρίως λόγω της αγωγιμότητας των ακαθαρσιών και η συγκέντρωσή τους δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

2. Πειραματικό μέρος


Εικ. 6 . Σχέδιο εργαστηριακής εγκατάστασης

Στοιχεία του εργαστηριακού σχήματος

  • Δίοδος D226B
  • Ποτενσιόμετρο B5K
  • Αντίσταση 2,4 kΩ

Εικ 7. Δίοδος D226B

Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά της διόδου D226B

Τύπος διόδου

ανορθωτής

Μέγιστη σταθερή αντίστροφη τάση, V

Μέγιστο συνεχές (ανορθωμένο για μισό κύκλο) ρεύμα, Α

Μέγιστο συνεχές (ανορθωμένο για μισό κύκλο) ρεύμα, Α

Μέγιστος χρόνος αποκατάστασης, μs

Αντίστροφη τάση μέγιστης παλμού, V

Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα συνεχούς παλμού, A

Μέγιστο αντίστροφο ρεύμα, uA

Μέγιστη τάση προς τα εμπρός, V

στην Ιπρ., Α

Συχνότητα λειτουργίας, kHz

Συνολική χωρητικότητα, Sd.pF

Θερμοκρασία λειτουργίας, С

60...80

Μέθοδος τοποθέτησης

στην τρύπα

Πλαίσιο

kdu91

Κατασκευαστής

Ρωσία

πίνακας 2 . Απευθείας CVC της διόδου D226B (σε θερμοκρασία δωματίου)

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

4,86

0,64

3,34

0,62

2,23

1,59

0,58

1,09

0,56

0,52

0,42

Πίνακας 3. Αντίστροφη CVC της διόδου D226B (σε θερμοκρασία δωματίου)

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

1,078

6,14

1,073

6,09

0,97

5,55

0,94

5,37

0,76

4,36

0,732

4,17

0,539

3,07

0,29

1,69

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

6,19

0,62

4,94

0,60

2,10

0,55

0,83

0,45

0,21

0,39

0,11

0,05

0,12

Πίνακας 5. Αντίστροφη CVC της διόδου D226B ( T = 35˚C)

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

2,69

2,18

2,09

7,33

1,74

1,45

1,15

0,89

0,59

0,31

0,17

0,58

0,08

Πίνακας 6 . Απευθείας CVC της διόδου D226B ( T = 50˚C)

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

6,35

0,64

5,05

0,612

4,08

0,578

3,15

0,515

2,21

0,385

1,49

0,257

0,82

0,141

0,17

0,025

Πίνακας 7. Αντίστροφο CVC ( t = 50˚C)

Τρέχουσα τιμή, mA

Τιμή τάσης, V

2,64

2,12

1,85

1,55

1,26

0,97

0,69

0,42

0,29

0,19

0,12

Γράφημα των μετρούμενων χαρακτηριστικών βολτ-αμπέρ της διόδου D226B σε διαφορετικά συνθήκες θερμοκρασίαςφαίνεται στο σχ. οκτώ.

συμπέρασμα

Ως αποτέλεσμα της εκτέλεσης εργαστηριακές εργασίεςτα χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ της διόδου D226B λήφθηκαν κατά την κανονική λειτουργία και όταν θερμάνθηκαν σε θερμοκρασία 35˚С και 50˚С.

Διαπιστώθηκε ότι το ρεύμα της διόδου εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλον. Όταν η δίοδος θερμαίνεται, το ρεύμα προς τα εμπρός δεν αυξάνεται τόσο όσο το αντίστροφο ρεύμα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το συνεχές ρεύμα προκύπτει κυρίως λόγω της αγωγιμότητας της ακαθαρσίας και η συγκέντρωση των ακαθαρσιών δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

Για τις διόδους γερμανίου, το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται κατά περίπου 2 φορές για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10ºC.

Για τις διόδους πυριτίου, όταν θερμαίνονται για κάθε 10ºС, το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται κατά 2,5 φορές και η ηλεκτρική τάση διάσπασης πρώτα αυξάνεται ελαφρώς με την αύξηση της θερμοκρασίας και μετά μειώνεται.

Βιβλιογραφία

  1. Ηλεκτρολογία και βασικά στοιχεία της ηλεκτρονικής / Ο.Α. Antonova, O.P. Gludkin, P.D. Davidov. Εκδ. Ο.Π. Gludkin, V.P. Σοκόλοφ. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1998
  2. Zherebtsov IP Βασικές αρχές της ηλεκτρονικής. - L. Energoatomizdat, 1999

3. Zabrodin Yu.S. Βιομηχανική ηλεκτρονική: ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια / Yu.S. Zabrodin. Μόσχα: Γυμνάσιο, 1982.

4. Γκορμπατσόφ Γ.Ν. Βιομηχανική ηλεκτρονική: ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια / G.N. Gorbachev, E.E. Chaplygin. Μόσχα: Energoatomizdat, 1988.

5. Βασικές αρχές βιομηχανικής ηλεκτρονικής: σχολικό βιβλίο. επίδομα για τα πανεπιστήμια / επιμ. V. G. Gerasimov. Μόσχα: Γυμνάσιο, 1986.

6. Artyukhov I.I. Βασικές αρχές της τεχνολογίας ανορθωτών: εγχειρίδιο. επίδομα / I.I. Artyukhov, M.A. Fursaev. Saratov: SGTU, 2005.

1) Στατικό κέρδος ρεύματος στο κύκλωμα OB

= Εγώkr/Εγώε(12.17)

Συνήθως =0,9–0,99.

Η απολαβή στατικού ρεύματος στο κύκλωμα OE έχει διαφορετική έκφραση. Μπορεί να ληφθεί από τη σχέση Εγώk=Εγώe+Εγώπρος την, αν αντικαταστήσουμε την έκφραση Εγώe=Εγώβ+Εγώπρος την. Επειτα Εγώk=(Εγώβ+Εγώι)+Εγώπρος την, όπου:

Ικ=(/(1– ))Ib+Iko/(1–), (12.18)

Εγώk=Εγώβ+Εγώκός,(12.19)

= /(1– ), (12.20)

όπου = /(1– ) στατικό κέρδος ρεύματος στο κύκλωμα ΟΕ, εκφρασμένο σε .

Από την εξίσωση (12.9) μπορεί να διαπιστωθεί ότι το κύκλωμα ΟΕ έχει μεγάλο κέρδος ρεύματος. Για παράδειγμα, εάν =0,985, λοιπόν =66.

Αντίστροφο ρεύμα διασταύρωσης συλλέκτη σε κύκλωμα ΟΕ.

Εγώcoe=Εγώko/(1-)=(1+ ) Εγώπρος την(12.21)

Πιθανότητα και είναι οι πιο σημαντικές παράμετροι των τρανζίστορ. Συχνά αναφέρονται ως συντελεστές μεταφοράς ρεύματος εκπομπής. () και ρεύμα βάσης () .

2) Συντελεστής ανάδρασης τάσης. Στο σχήμα με OB, είναι ίσο με

= Ueb/Ukb , (12.22)

στο σχήμα με την Ο.Ε


= Ubae/Uke, (12.23)

όπου Ueb,Ubae,Ukb,Uke- αντίστοιχα, οι αυξήσεις τάσης του πομπού, της βάσης και του συλλέκτη.

3) Αντίσταση εισόδου. Στο σχήμα με OB ισούται με:

Rvhb=Uev/Εγώε,(12.23)

στο σχήμα με την Ο.Ε

Rόταν=Ubae/Εγώσι , (12.24)

όπου Εγώεκαι Εγώσιείναι οι αυξήσεις του ρεύματος του εκπομπού και του ρεύματος βάσης, αντίστοιχα.

4) Αντίσταση εξόδου. Στο σχήμα με OB ισούται με

Rexb =Ukb/Εγώπρος την,(12.25)

στο σχήμα με την Ο.Ε

Rέξω=Uke/Εγώπρος την(12.26)

Στο σχ. 12-17 δείχνουν τα στατικά χαρακτηριστικά εισόδου και εξόδου ενός τρανζίστορ που είναι συνδεδεμένο σύμφωνα με τα κυκλώματα OB και OE


Ρύζι. 12-17. Στατικά χαρακτηριστικά εισόδου (a, b) και εξόδου (c, d) ενός τρανζίστορ συνδεδεμένου σύμφωνα με το κύκλωμα με OB (a, c) και σύμφωνα με το κύκλωμα με OE (b, d)

P-n-p ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορ

Τα ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορ κατασκευάζονται με βάση ότι η διασταύρωση εκπομπού έχει αντίσταση έως και δεκάδες ohms, η διασταύρωση συλλέκτη έχει αντίσταση έως και εκατοντάδες kilo-ohms και η περιοχή βάσης έχει αντίσταση έως και εκατοντάδες ohms .

Ρύζι. 12-18. Ισοδύναμο κύκλωμα τρανζίστορΠ- n- Ππεριλαμβάνονται σύμφωνα με το σχήμα με ΠΕΡΙΠΟΥ.

Στο κύκλωμα OB (Εικ. 12-18), η τάση εισόδου είναι ίση με το άθροισμα των πτώσεων τάσης στις αντιστάσεις Re και Rb κατά τη διέλευση των ρευμάτων μέσω αυτών, αντίστοιχα, του ρεύματος εκπομπού και βάσης. Όπως δείχνουν οι υπολογισμοί, σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα, το Rinb συμπίπτει με τους υπολογισμούς Rinb = Ueb/ Δηλ δεκάδες ohms.

Παρόμοιοι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν σύμφωνα με τα ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορ που συνδέονται σύμφωνα με κυκλώματα με ΟΚ και ΟΕ (Εικ. 12-19, α, β)

Εικόνα 12-19. α) Ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορΠ- n- Ππεριλαμβάνονται σύμφωνα με το σχήμα με ΟΚ.

Εικόνα 12-19. β) Ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορΠ- n- Ππεριλαμβάνονται σύμφωνα με το σχήμα με Ο.Ε.

H-παράμετροι του τρανζίστορ.Στους υπολογισμούς, ένα τρανζίστορ θεωρείται συχνά ως μια συσκευή ενίσχυσης ισχύος που έχει τάση U 1 και ρεύμα I 1 στην είσοδο και U 2 και I 2 στην έξοδο, αντίστοιχα. Ένα τέτοιο μοντέλο ονομάζεται ενεργό τετράπολο. (Εικ. 12-20)

Ρύζι. 12-20. Τρανζίστορ, ως ενεργό τετράτερμα, συνδεδεμένο σύμφωνα με το σχήμα με Ο.Ε.

Εξετάστε τις παραμέτρους H ενός τρανζίστορ συνδεδεμένου σύμφωνα με το σχήμα με OE (Εικ. 12-20)

    Αντίσταση εισόδου AC VT:

Η 11 = Ube/ ib (Uke=const) (12.27)