Strāvas-sprieguma raksturlielums (CVC) ir p-n savienojuma ārējās ķēdes strāvas atkarības grafiks no tam pielietotā sprieguma vērtības un polaritātes. Šo atkarību var iegūt eksperimentāli vai aprēķināt, pamatojoties uz strāvas un sprieguma raksturlielumu vienādojumu . Pn savienojuma termiskā strāva ir atkarīga no piemaisījumu koncentrācijas un temperatūras. Temperatūras paaugstināšanās p-n savienojumā izraisa termiskās strāvas palielināšanos un līdz ar to arī tiešās un pretējās strāvas palielināšanos, piedevas koncentrācijas palielināšanās noved pie termiskās strāvas samazināšanās un līdz ar to , līdz p-n krustojuma tiešo un pretējo strāvu samazinājumam.
14. Sadalījumslpp- n- pāreja- sauc par krasām izmaiņām pārejas darbības režīmā, kas atrodas zem apgrieztā sprieguma. Pavadīts
Straujš apgrieztās strāvas pieaugums, nedaudz samazinoties un pat samazinoties pretējai spriegumam:
Trīs sadalījuma veidi:
1. Tunelis (elektrisks) - parādība, ka elektroni iet cauri potenciāla barjerai;
2. Lavīna (elektriskā) - rodas, ja, virzoties līdz nākamajai sadursmei ar atomu, caurums (elektrons) iegūst enerģiju, kas ir pietiekama atoma jonizēšanai;
3. Termiskais sabrukums (neatgriezenisks) - notiek, kad pusvadītājs tiek uzkarsēts un atbilstošs vadītspējas pieaugums.
15. Taisngrieža diode: mērķis, wah, pamatparametri, leņķis
Pārveidošanai tiek izmantotas taisngriežu diodes maiņstrāva viena virziena pulsējošā strāvā un tiek izmantota elektronisko iekārtu barošanas blokos.
germānija taisngriežu diodes
Germānija ražošana taisngriežu diodes sākas ar indija sakausēšanu oriģinālajā n-veida germānija pusvadītāju plāksnē. Savukārt oriģinālā plāksne tiek pielodēta pie tērauda kristāla turētāja mazjaudas taisngriežu diodēm vai vara pamatnes lieljaudas taisngriežu diodēm. 
24. attēls mazjaudas sakausējuma diodes dizains. 1- kristāla turētājs; 2 - kristāls; 3 - starp. secinājums; 4 - mānīgs gadījums; 5 - izolators; 6 - kovara caurule; 7 - ārējā izeja
Rīsi25 CVC germānija diode
No 25. att. redzams, ka, paaugstinoties temperatūrai, diodes reversā strāva lielā mērā palielinās, un pārrāvuma sprieguma vērtība samazinās.
Dažādiem mērķiem paredzētām ģermānija diodēm ir rektificēta strāvas vērtība no 0,3 līdz 1000A. Tiešā sprieguma kritums nepārsniedz 0,5 V, un pieļaujamais reversais spriegums ir 400 V. Germānija diožu trūkums ir to neatgriezenisks bojājums pat īslaicīgu impulsu pārslodzēm.
Silīcija taisngriežu diodes
Priekš kļūst p-n pārejas silīcija taisngriežu diodēs veic alumīnija sakausēšanu n-veida silīcija kristālā vai zelta sakausējumu ar antimonu p-veida silīcijā. Pāreju iegūšanai tiek izmantotas arī difūzijas metodes. Vairāku mazjaudas modeļi silīcija diodes praktiski neatšķiras no līdzīgu germānija diožu konstrukcijas.
Taisngriežu un universālo diožu raksturojums un parametri
Taisngriežu diodes izmanto zemfrekvences maiņstrāvas iztaisnošanai. Šo diožu taisngriežu īpašības ir balstītas uz elektronu caurumu p-n savienojumu vienpusējas vadīšanas principu.
Universālās diodes izmanto dažādās elektroniskās iekārtās kā augstas un zemas frekvences, reizinātājus un frekvences pārveidotājus, lielu un mazu signālu detektorus u.c. Taisngriežu un universālo diožu darba strāvu un spriegumu diapazons ir ļoti plašs, tāpēc tiek ražots gan ar punktveida, gan plakanu p-n pāreju pusvadītāju struktūrā ar laukumiem no plkst. kvadrātmilimetra desmitdaļām līdz vairākiem kvadrātcentimetriem. Parasti universālajās diodēs tiek izmantoti krustojumi ar maziem laukumiem un kapacitātēm, bet ar salīdzinoši augstām tiešās strāvas un apgrieztā sprieguma vērtībām. Šīs prasības atbilst punktveida, mikrosakausējuma plakanās un mezaplanārās diodes. Universālo diožu raksturlielumi un parametri ir tādi paši kā taisngriežu diodēm.
Voltu-ampēru raksturlielumi Taisngriežu diodes (CV) izsaka caur diodi plūstošās strāvas atkarību no tai pielietotās vērtības un polaritātes pastāvīgs spriegums Raksturlieluma tiešais atzars parāda strāvas atkarību caur diodi ar pielietotā sprieguma tiešu caurlaides polaritāti. Tiešās strāvas stiprums eksponenciāli ir atkarīgs no tiešā sprieguma, kas tiek pielietots diodei, un var sasniegt lielas vērtības ar nelielu (apmēram 0,3–1 V) sprieguma kritumu pāri diodei.
Raksturlieluma reversais atzars atbilst nevadošajam strāvas virzienam caur diodi ar diodei pieliktā sprieguma apgriezto polaritāti. Reversā strāva (sadaļa. OD) ir nedaudz atkarīga no pielietotā reversā sprieguma. Ar salīdzinoši lielu reverso spriegumu (punkts B uz raksturlieluma) notiek p-n pārejas elektriskais pārrāvums, pie kura strauji palielinās reversā strāva, kas var izraisīt termisku sabrukumu un diodes bojājumus. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās termiskā strāva un lādiņnesēju ģenerēšanas strāva krustojumā, kas novedīs pie tiešās un apgrieztās strāvas palielināšanās un diodes īpašību nobīdes.
Diožu īpašības un savstarpēja aizvietojamība tiek novērtēta pēc to parametriem. Galvenie parametri ietver strāvas un spriegumus, kas saistīti ar strāvas-sprieguma raksturlielumu Diodes tiek izmantotas gan maiņstrāvas, gan līdzstrāvas ķēdēs. Tāpēc, lai novērtētu diožu īpašības, kopā ar parametriem ieslēgts DC izmantot diferenciālos parametrus, kas raksturo viņu darbu pie maiņstrāvas.
Rektificēta (līdzstrāva). Ipr ir strāva (perioda vidējā vērtība), kas iet caur diodi, pie kuras tiek nodrošināta tās uzticama un ilgstoša darbība. Šīs strāvas stiprumu ierobežo sildīšana vai maksimālā jauda Rmax. Pārmērīga priekšējā strāva izraisa termisku sabrukumu un diodes bojājumus.
- Uz priekšu sprieguma kritums Upr.avg - vidējā vērtība periodam uz diodes, kad caur to iet pieļaujamā tiešā strāva.
- Pieļaujamais reversais spriegums U0br ir vidējā vērtība periodam, kurā tiek nodrošināta uzticama un ilgstoša diodes darbība. Reversā sprieguma pārsniegšana izraisa diožu bojājumus un kļūmes. Paaugstinoties temperatūrai, apgrieztā sprieguma un tiešās strāvas vērtības samazinās.
- apgrieztā strāva Iobr - vidējā vērtība apgrieztās strāvas periodam ar pieļaujamo Uobr. Jo mazāka ir reversā strāva, jo labāk.
Jūs esat diodes taisngrieža īpašības. Temperatūras paaugstināšanās par katriem 10 ° C palielina germānija-silīcija diožu reverso strāvu 1,5–2 reizes vai vairāk.
Maksimālā konstante, vai vidējā jauda Pmax, ko diode izkliedē laika posmā, pie kuras diode var darboties ilgu laiku, nemainot tās parametrus. Šī jauda ir strāvu un spriegumu reizinājumu summa pie pārejas tiešās un apgrieztās novirzes, t.i., maiņstrāvas pozitīvajiem un negatīvajiem puscikliem. Lieljaudas ierīcēm, kas darbojas ar labu siltuma izkliedi, Pmax = (Tp.max - Tk) / Rpk. Mazjaudas ierīcēm, kas darbojas bez siltuma izlietnes,
Pmax = (Tp.max - T s) / Rp.s.
Maksimālā savienojuma temperatūra Gp.max ir atkarīgs no pusvadītāja materiāla (joslas spraugas) un tā dopinga pakāpes, t.i., no pn savienojuma apgabala - pamatnes - pretestības. Gp.max diapazons germānijam ir 80–110 °C, bet silīcijam 150–220 °C.
Termiskā pretestība Rp.k starp krustojumu un korpusu nosaka temperatūras starpība starp Tpi savienojumu ar korpusu Tk un vidējo jaudu Ra, kas izdalās krustojumā, un ir 1 - 3 ° C / W: Ra.K \u003d (Ta - TK) / Pa. Termiskā pretestība Rn c starp krustojumu un vide ir atkarīgs no temperatūras starpības starp pāreju Tp un vidi Tc. Tā kā praktiski RPK Diožu izmantošanas ierobežojošo režīmu raksturo maksimālais pieļaujamais reversais spriegums Urev max, maksimālā taisngriezes strāva Ipr max un maksimālā savienojuma temperatūra TPmax Palielinoties diodei pievadītā maiņstrāvas sprieguma frekvencei, tās taisngrieža īpašības pasliktinās. Tāpēc taisngriežu diožu īpašību noteikšanai parasti tiek norādīts darba frekvenču diapazons Df jeb maksimālā taisnošanas frekvence fmax.. kādu laiku paliek uz priekšu novirzīts (t.i. zaudē savas taisngrieža īpašības). Šī īpašība izpaužas, jo būtiskāk, jo lielāks ir līdzstrāvas impulss vai augstāka pievadītā maiņstrāvas sprieguma frekvence.Turklāt pie augstām frekvencēm sāk parādīties barjeras manevrēšanas efekts un p-n pārejas difūzijas kapacitātes, kas samazina tās labojošās īpašības. Aprēķinot taisngriežu režīmu, tiek izmantota statiskā pretestība līdzstrāvai un diožu diferenciālā pretestība pret maiņstrāvu. Diodes kapacitātes būtiski ietekmē to darbību augstās frekvencēs un impulsu režīmos. Diožu pasu datos parasti ir norādīta diodes Cd kopējā kapacitāte, kas papildus barjeras un difūzijas kapacitātei ietver arī ierīces korpusa kapacitāti.Šo kapacitāti mēra starp diodes ārējiem lejupvadiem plkst. dotais apgrieztā slīpuma spriegums un strāvas frekvence 3. TĒMA. PUSVADĪTĀJU DIODES Pusvadītāju diode ir elektriska pusvadītāju ierīce ar vienu elektrisko savienojumu un diviem vadiem, kas izmanto p-n-pārejas īpašības. Pusvadītāju diodes tiek klasificēti: 1) pēc mērķa: taisngriezis, augstfrekvences un mikroviļņu (HF un mikroviļņu diodes), impulsa, pusvadītāju zenera diodes (atsauces diodes), tunelis, apgriezts, varikaps utt.; 2) pēc konstrukcijas un tehnoloģiskajām pazīmēm: plakanā un smailā; 3) pēc izejmateriāla veida: germānija, silīcijs, arsenīds - gallijs u.c. Attēls 3.1 - Punktu diožu ierīce Punkta diode izmanto germānija vai silīcija plāksni ar n-veida elektrovadītspēju (3.1. att.), 0,1 ... 0,6 mm biezu un 0,5 ... 1,5 mm2 laukumu; smaila stieple (adata), uz kuras nogulsnēts piemaisījums, nonāk saskarē ar plāksni. Šajā gadījumā piemaisījumi izkliedējas no adatas galvenajā pusvadītājā, kas rada reģionu ar cita veida elektrovadītspēju. Tādējādi adatas tuvumā veidojas miniatūrs puslodes formas p-n-krustojums. Germānija punktveida diožu ražošanai ar indiju pārklāta volframa stieple tiek metināta uz germānija plāksnes. Indijs ir germānija akceptors. Iegūtais p-tipa germānija reģions ir izstarotājs. Silīcija punktveida diodes ir izgatavotas no n-veida silīcija un stieples, kas pārklātas ar alumīniju, kas kalpo kā silīcija akceptors. Plakanajās diodēs pn savienojumu veido divi pusvadītāji ar dažāda veida elektrovadītspēju, un savienojuma laukums dažāda veida diodēm svārstās no kvadrātmilimetra simtdaļām līdz vairākiem desmitiem kvadrātcentimetru (jaudas diodēm). Plakanās diodes tiek ražotas ar saplūšanas (saplūšanas) vai difūzijas metodēm (3.2. att.). 3.2. attēls. Plakano diožu ierīce, kas izgatavota ar sakausējumu (a) un difūzijas metodi (b) Indija pilienu apmēram 500 ° C temperatūrā izkausē n-veida germānija plāksnē (3.2. att., a), kas, sakausējot ar germāniju, veido p-tipa germānija slāni. Reģionam ar p-tipa elektrisko vadītspēju ir augstāka piemaisījumu koncentrācija nekā galvenajā plāksnē, un tāpēc tas ir emitētājs. Svina vadi ir pielodēti pie galvenās germānijas plāksnes un indija, parasti no niķeļa. Ja par izejmateriālu ņem p-tipa germāniju, tad tajā iekausē antimonu un tad iegūst n-tipa emitera apgabalu. Difūzijas metode p-n savienojuma izgatavošanai ir balstīta uz faktu, ka piemaisījumu atomi difundē galvenajā pusvadītājā (3.2. att., b). Lai izveidotu p-slāni, tiek izmantota akceptora elementa (silīcijam bora vai alumīnija, germānijas gadījumā indija) difūzija caur izejmateriāla virsmu. 3.1 Taisngriežu diodes Taisngrieža pusvadītāju diode ir pusvadītāju diode, kas paredzēta maiņstrāvas pārvēršanai līdzstrāvā. Taisngriežu diodes ir izgatavotas, pamatojoties uz p-n-pāreju, un tām ir divi apgabali, no kuriem viens ir vairāk pretestības (satur augstu piemaisījumu koncentrāciju), un to sauc par emitētāju. Cita zona, bāze, ir ar lielāku pretestību (satur mazāku piemaisījumu koncentrāciju). Taisngriežu diožu darbība balstās uz p-n-pārejas vienpusējas vadītspējas īpašību, kas slēpjas faktā, ka pēdējais labi vada strāvu (ar zemu pretestību), kad tas ir tieši ieslēgts un praktiski nevada strāvu (ir ļoti augsta pretestība), kad to atkal ieslēdz. Kā zināms, diodes tiešo strāvu rada galvenais, bet pretējo - negalveno lādiņu nesēju. Lielāko lādiņu nesēju koncentrācija ir par vairākām kārtām lielāka nekā nelielo nesēju koncentrācija, kas nosaka diodes aizbīdņu īpašības. Galvenie taisngriežu pusvadītāju diožu parametri ir: diodes Ipr līdzstrāva, kas tiek normalizēta pie noteikta tiešā sprieguma (parasti Upr = 1 ... 2V); Maksimāli pieļaujamā tiešās strāvas Ipr max diode; maksimālais pieļaujamais diodes reversais spriegums Urev max, pie kura diode joprojām var normāli darboties ilgu laiku; · tiešā reversā strāva Iobr, kas plūst caur diodi ar pretējo spriegumu, kas vienāds ar Uobr max; vidējā rektificētā strāva Ivp.sr, kas ilgstoši var iziet cauri diodei pieņemamā tās sildīšanas temperatūrā; · maksimālā pieļaujamā diodes izkliedētā jauda Pmax, pie kuras tiek nodrošināta norādītā diodes uzticamība. Pēc maksimālās pieļaujamās vidējās rektificētās strāvas vērtības diodes iedala mazjaudas (Ivp.sr £ 0,3A), vidējas jaudas (0,3A) Lai saglabātu germānija diodes efektivitāti, tā temperatūra nedrīkst pārsniegt + 85 ° C. Silīcija diodes var darboties temperatūrā līdz +150°C. 3.3. attēls - Pusvadītāju diodes volt-ampēru raksturlielumu izmaiņas no temperatūras: a - germānija diodei; b - silīcija diodei Sprieguma kritums, virzot strāvu uz priekšu germānija diodēm, ir DUpr \u003d 0,3 ... 0,6 V, silīcija diodēm - DUpr \u003d 0,8 ... 1,2 V. Lieli sprieguma kritumi tiešās strāvas pārejā caur silīcija diodēm, salīdzinot ar tiešā sprieguma kritumu germānija diodēs, ir saistīti ar silīcijā izveidoto pn savienojumu augstāku potenciāla barjeru. Palielinoties temperatūrai, tiešā sprieguma kritums samazinās, kas ir saistīts ar potenciālās barjeras augstuma samazināšanos. Ja pusvadītāju diodei tiek pielikts apgrieztais spriegums, tajā rodas neliela apgrieztā strāva, kas saistīta ar negalveno lādiņu nesēju kustību caur pn savienojumu. Palielinoties p-n-pārejas temperatūrai, palielinās mazāko lādiņu nesēju skaits, jo daļa elektronu pāriet no valences joslas uz vadīšanas joslu un veidojas elektronu caurumu lādiņnesēju pāri. Tāpēc diodes reversā strāva palielinās. Ja diodei tiek pielikts vairāku simtu voltu apgrieztais spriegums, ārējais elektriskais lauks bloķējošā slānī kļūst tik spēcīgs, ka var izvilkt elektronus no valences joslas vadīšanas joslā (Zener efekts). Šajā gadījumā apgrieztā strāva strauji palielinās, kas izraisa diodes sildīšanu, turpmāku strāvas palielināšanos un, visbeidzot, pn savienojuma termisko sadalījumu (iznīcināšanu). Lielākā daļa diožu var droši darboties ar pretējo spriegumu, kas nepārsniedz (0,7 ... 0,8) Upprob. Germānija diožu pieļaujamais reversais spriegums sasniedz - 100 ... 400 V, bet silīcija diodes - 1000 ... 1500 V. Vairākās jaudīgās pārveidotāju instalācijās prasības tiešās strāvas un reversās sprieguma vidējai vērtībai pārsniedz esošo diožu parametru nominālvērtību. Šajos gadījumos problēma tiek atrisināta ar diožu paralēlu vai virknes savienojumu. Diožu paralēlais savienojums tiek izmantots, ja nepieciešams iegūt līdzstrāvu, kas ir lielāka par vienas diodes strāvas ierobežojumu. Bet, ja viena veida diodes ir vienkārši savienotas paralēli, tad I–V raksturlielumu tiešo atzaru neatbilstības dēļ tās tiks noslogotas atšķirīgi, un dažos gadījumos līdzstrāva būs lielāka par robežu. Attēls 3.4 - Taisngriežu diožu paralēlais savienojums Strāvu izlīdzināšanai izmanto diodes ar nelielu atšķirību I–V raksturlīkņu tiešajos zaros (tās izvēlas) vai virknē ar diodēm tiek savienoti izlīdzinošie rezistori ar omu vienību pretestību. Dažkārt tiek iekļauti papildu rezistori (3.4. att., c) ar pretestību, kas vairākas reizes lielāka par diožu tiešo pretestību, tā ka strāvu katrā diodē nosaka galvenokārt pretestība Rd, t.i. Rd>>rpr vd. Rd vērtība ir simtiem omu. Diožu seriālais savienojums tiek izmantots, lai palielinātu kopējo pieļaujamo reverso spriegumu. Kad tiek pielikts apgrieztais spriegums, caur virknē savienotajām diodēm plūst tāda pati reversā strāva Iobr. tomēr IV raksturlielumu reverso zaru atšķirību dēļ kopējais spriegums pa diodēm tiks sadalīts nevienmērīgi. Diodei, kurā I–V raksturlīknes reversais atzars ir augstāks, tiks pielikts lielāks spriegums. Tas var būt augstāks par robežu, kas izraisīs diožu bojājumus. Attēls 3.5 - Taisngriežu diožu sērijveida savienojums Lai apgrieztais spriegums būtu vienmērīgi sadalīts starp diodēm, neatkarīgi no to pretestības, diodes tiek šuntētas ar rezistoriem. Rezistoru pretestībām Rsh jābūt vienādām un ievērojami mazākām par mazāko no diožu reversajām pretestībām Rsh< 3.2 Zenera diodes Pusvadītāju zenera diode ir pusvadītāju diode, kuras spriegums elektriskā pārrāvuma reģionā ir vāji atkarīgs no strāvas un tiek izmantots sprieguma stabilizēšanai. Pusvadītāju zenera diodes izmanto īpašību, kas rada nelielas pretējās sprieguma izmaiņas pn krustojumā elektriskās (lavīnas vai tuneļa) pārrāvuma laikā. Tas ir saistīts ar faktu, ka neliels sprieguma pieaugums pn krustojumā elektriskā pārrāvuma režīmā izraisa intensīvāku lādiņu nesēju ģenerēšanu un ievērojamu reversās strāvas pieaugumu. Zemsprieguma Zener diodes ir izgatavotas, pamatojoties uz stipri leģētu (zemas pretestības) materiālu. Šajā gadījumā veidojas šaurs plaknes krustojums, kurā pie relatīvi zemiem reversajiem spriegumiem (mazāk par 6 V) notiek tuneļa elektriskais pārrāvums. Augstsprieguma zenera diodes ir izgatavotas uz viegli leģēta (augstas pretestības) materiāla bāzes. Tāpēc to darbības princips ir saistīts ar lavīnas elektrisko bojājumu. Zenera diožu galvenie parametri: stabilizācijas spriegums Ust (Ust = 1 ... 1000V); Minimālās Ist min un maksimālās Ist max stabilizācijas strāvas (Ist min "1,0 ... 10mA, Ist max" 0,05 ... 2,0A); maksimālā pieļaujamā izkliedētā jauda Rmax; diferenciālā pretestība stabilizācijas sekcijā rd = DUst / DIst, (rd" 0,5 ... 200 Ohm); sprieguma temperatūras koeficients stabilizācijas sekcijā: Zenera diodes TKU parāda, cik daudz mainīsies stabilizējošais spriegums, kad pusvadītāja temperatūra mainīsies par 1 ° C (TKU= -0,5…+0,2%/°С). 3.6. attēls. Zenera diodes voltu ampēru raksturlielums un tās parastais grafiskais apzīmējums Zenera diodes tiek izmantotas, lai stabilizētu barošanas avotu spriegumu, kā arī fiksētu sprieguma līmeņus dažādās ķēdēs. Zemsprieguma sprieguma stabilizāciju diapazonā no 0,3 ... 1 V var iegūt, izmantojot silīcija diožu CVC tiešo atzaru. Diode, kurā sprieguma stabilizēšanai tiek izmantota tieša I–V raksturīgā atzara, sauc par stabistoru. Ir arī abpusējas (simetriskas) Zener diodes, kurām ir simetrisks CVC attiecībā pret izcelsmi. Zenera diodes nodrošina sērijveida savienojumu, savukārt iegūtais stabilizējošais spriegums ir vienāds ar Zenera diožu spriegumu summu: Ust \u003d Ust1 + Ust2 + ... Zener diožu paralēlais savienojums ir nepieņemams, jo. visu paralēli pieslēgto zenera diožu raksturlielumu un parametru izplatības dēļ strāva radīsies tikai tajā, kurai ir viszemākais stabilizējošais spriegums Ust, kas izraisīs zenera diodes pārkaršanu. 3.3 Tuneļa un reversās diodes Tuneļdiode ir pusvadītāju diode, kuras pamatā ir deģenerēts pusvadītājs, kurā tuneļa efekts izraisa negatīvas diferenciālās pretestības sadaļas parādīšanos strāvas-sprieguma raksturlīknē ar tiešo spriegumu. Tuneļdiode ir izgatavota no germānija vai gallija arsenīda ar ļoti augstu piemaisījumu koncentrāciju, t.i. ar ļoti zemu pretestību. Šādus pusvadītājus ar zemu pretestību sauc par deģenerētiem. Tas ļauj iegūt ļoti šauru p-n krustojumu. Šādās pārejās rodas apstākļi relatīvi brīvai elektronu tunelēšanai caur potenciāla barjeru (tunelēšanas efekts). Tuneļa efekts noved pie tā, ka diodes CVC tiešajā atzarā parādās sadaļa ar negatīvu diferenciālo pretestību. Tuneļa efekts sastāv no tā, ka pietiekami zemā potenciālās barjeras augstumā elektroni var iekļūt caur barjeru, nemainot savu enerģiju. Tuneļa diožu galvenie parametri: Maksimālā strāva Ip - līdzstrāva maksimālā CVC punktā; zemākā strāva Iv - līdzstrāva minimālā CVC punktā; · tuneļdiodes Iп/Iв strāvu attiecība; Maksimālais spriegums Up - priekšējais spriegums, kas atbilst maksimālajai strāvai; zemākais spriegums Uv - tiešais spriegums, kas atbilst zemākajai strāvai; šķīduma spriegums Urr. Tuneļdiodes izmanto elektromagnētisko svārstību ģenerēšanai un pastiprināšanai, kā arī ātrgaitas komutācijas un impulsu ķēdēs. 3.7. attēls. Tuneļa diodes strāvas-sprieguma raksturlielums Apgrieztā diode - uz pusvadītāja bāzes veidota diode ar kritisku piemaisījumu koncentrāciju, kurā vadītspēja pie apgrieztā sprieguma tuneļa efekta dēļ ir daudz lielāka nekā pie tiešā sprieguma. Apgrieztās diodes darbības princips ir balstīts uz tuneļa efekta izmantošanu. Bet apgrieztajās diodēs piemaisījumu koncentrācija ir mazāka nekā parastajās tuneļdiodēs. Tāpēc apgriezto diožu kontakta potenciālu starpība ir mazāka, un pn krustojuma biezums ir lielāks. Tas noved pie tā, ka tiešā sprieguma iedarbībā netiek radīta tiešā tuneļa strāva. Tiešā strāva apgrieztajās diodēs tiek radīta, caur pn pāreju iesmidzinot neprimāros lādiņnesējus, t.i. līdzstrāva ir difūzija. Ar pretējo spriegumu caur krustojumu plūst ievērojama tuneļa strāva, ko rada elektronu kustība caur potenciāla barjeru no p-apgabala uz n-apgabalu. Apgrieztās diodes CVC darba daļa ir apgrieztā atzara. Tādējādi apgrieztajām diodēm ir taisnošanas efekts, bet caurejošais (vadošais) virziens tajās atbilst reversajam savienojumam, bet bloķējošais (nevadošais) virziens atbilst tiešajam savienojumam. Attēls 3.8. Strāvas-sprieguma raksturlielums apgrieztai diodei Impulsu ierīcēs izmanto apgrieztās diodes, kā arī radiotehnikas ierīcēs signālu pārveidotājus (maisītājus un detektorus). 3.4 Varicaps Varicap ir pusvadītāju diode, kas izmanto kapacitāti pret reverso spriegumu un ir paredzēta izmantošanai kā elektriski vadāms kapacitātes elements. Pusvadītāju materiāls varikapu ražošanai ir silīcijs. Galvenie varikapu parametri: Nominālā kapacitāte Sv - kapacitāte pie noteiktā reversā sprieguma (Sv = 10 ... 500 pF); · kapacitātes pārklāšanās koeficients; (Кс = 5…20) – varikapa kapacitātes attiecība pie divām norādītajām reverso spriegumu vērtībām. Varikapus plaši izmanto dažādās shēmās automātiskai frekvences kontrolei, parametriskajos pastiprinātājos. 3.9. attēls — varikapa Volt-farad raksturlielums 3.5 Elektrisko ķēžu aprēķins ar pusvadītāju diodēm. Praktiskajās shēmās kāda slodze, piemēram, rezistors, ir iekļauta diodes ķēdē (3.10. att., a). Uz priekšu plūst strāva, ja anodam ir pozitīvs potenciāls attiecībā pret katodu. Diodes režīmu ar slodzi sauc par darbības režīmu. Ja diodei būtu lineāra pretestība, tad strāvas aprēķins šādā ķēdē nebūtu grūts, jo ķēdes kopējā pretestība ir vienāda ar diodes pretestības pret līdzstrāvu Ro un slodzes pretestības summu. rezistors Rn. Bet diodei ir nelineāra pretestība, un Ro vērtība mainās, mainoties strāvai. Tāpēc strāvas aprēķins tiek veikts grafiski. Uzdevums ir šāds: ir zināmas E, Rn vērtības un diodes raksturlielums, nepieciešams noteikt strāvu ķēdē I un spriegumu pāri diodei Ud. 3.10. attēls Diodes raksturlielums jāuzskata par kāda vienādojuma grafiku, kas attiecas uz I un U vērtībām. Un pretestībai Rn līdzīgs vienādojums ir Ohma likums: Tātad ir divi vienādojumi ar diviem nezināmajiem I un U, un viens no vienādojumiem ir dots grafiski. Lai atrisinātu šādu vienādojumu sistēmu, nepieciešams uzzīmēt otrā vienādojuma grafiku un atrast abu grafiku krustošanās punkta koordinātas. Pretestības Rn vienādojums ir pirmais jaudas vienādojums I un U. Tā diagramma ir taisna līnija, ko sauc par slodzes līniju. Tas ir veidots uz diviem punktiem uz koordinātu asīm. Ja I= 0, no (3.1) vienādojuma iegūstam: E − U= 0 vai U= E, kas atbilst punktam A attēlā. 3.10b. Un, ja U= 0, tad I= E/Rн. mēs atlikam šo strāvu uz y ass (punkts B). caur punktiem A un B novelkam taisnu līniju, kas ir slodzes līnija. Punkta D koordinātas dod problēmas risinājumu. Jāņem vērā, ka diodes darbības režīma grafisko aprēķinu var izlaist, ja Rн >> Rо. Šajā gadījumā ir pieļaujams neņemt vērā diodes pretestību un aptuveni noteikt strāvu: I "E / Rn. Aplūkoto līdzstrāvas sprieguma aprēķināšanas metodi var piemērot amplitūdas vai momentānām vērtībām, ja avots dod maiņspriegumu. Tā kā pusvadītāju diodes labi vada strāvu virzienā uz priekšu un slikti pretējā virzienā, lielākā daļa pusvadītāju diožu tiek izmantotas maiņstrāvas iztaisnošanai. Vienkāršākā shēma maiņstrāvas iztaisnošanai ir parādīta attēlā. 3.11. Tajā virknē ir savienots mainīgā EMF avots - e, diode VD un slodzes rezistors Rn. Šo ķēdi sauc par pusviļņu. Vienkāršākā taisngrieža darbība ir šāda. Viena pusperioda laikā spriegums diodei ir tiešs un strāva iet, radot sprieguma kritumu UR pāri rezistoram Rn. Nākamajā pusciklā spriegums tiek apgriezts, praktiski nav strāvas un UR \u003d 0. Tādējādi caur diodi slodzes rezistors izlaiž pulsējošu strāvu impulsu veidā, kas ilgst pusi cikla. Šo strāvu sauc par taisnvirziena strāvu. Tas rada rektificētu spriegumu pāri rezistoram Rn. Grafiki att. 3.11, b ilustrē procesus taisngriežā. 3.11.attēls Diodes pozitīvo pusviļņu amplitūda ir ļoti maza. Tas ir saistīts ar faktu, ka, pārejot uz priekšu, lielākā daļa avota sprieguma samazinās pāri slodzes rezistoram Rн, kura pretestība ir daudz lielāka par diodes pretestību. Šajā gadījumā Parastajām pusvadītāju diodēm tiešais spriegums nav lielāks par 1 ... 2 V. Piemēram, lai avota efektīvais spriegums ir E = 200 V un Ar negatīvu pusviļņu praktiski nav ieejas sprieguma, un sprieguma kritums uz rezistora Rn ir nulle. Viss avota spriegums tiek pielietots diodei, un tas ir tai apgrieztais spriegums. Tādējādi apgrieztā sprieguma maksimālā vērtība ir vienāda ar avota emf amplitūdu. Vienkāršākā Zenera diodes izmantošanas shēma ir parādīta attēlā. 3.12., a. Slodze (patērētājs) ir savienota paralēli Zener diodei. Tāpēc stabilizācijas režīmā, kad Zener diodes spriegums ir gandrīz nemainīgs, slodzei būs tāds pats spriegums. Parasti Rogr aprēķina Zenera diodes raksturlieluma viduspunktam T. Apsveriet gadījumu, kad E = const, un Rн mainās no Rн min līdz Rн max. Rlimit vērtību var atrast, izmantojot šādu formulu: kur Iav \u003d 0,5 (Ist min + Ist max) - Zenera diodes vidējā strāva; In \u003d Ust / Rn - slodzes strāva (pie Rn \u003d const); In.av = 0,5 (min + In max), (pie Rn = var), un 3.12. attēls Ķēdes darbību šajā režīmā var izskaidrot šādi. Tā kā Rlimit ir nemainīgs un sprieguma kritums uz tā, kas vienāds ar (E - Ust), arī ir nemainīgs, tad strāvai Rlimit, kas vienāda ar (Ist + Il.av), jābūt nemainīgai. Bet pēdējais ir iespējams tikai tad, ja Zenera diodes strāva I un slodzes strāva Iн mainās tādā pašā mērā, bet pretējos virzienos. Piemēram, ja In palielinās, tad strāva I samazinās par tādu pašu daudzumu, un to summa paliek nemainīga. Apskatīsim Zenera diodes darbības principu, izmantojot ķēdes piemēru, kas sastāv no virknē savienota mainīga EMF avota - e, Zenera diodes VD un rezistora R (3.13. att., a). Pozitīvajā pusciklā Zenera diodei tiek pielikts apgrieztais spriegums, un līdz Zenera diodes pārrāvuma spriegumam viss spriegums tiek pievadīts Zenera diodei, jo strāva ķēdē ir nulle. Pēc Zenera diodes elektriskā pārrāvuma Zenera diodes VD spriegums paliek nemainīgs un viss atlikušais EMF avota spriegums tiks pievadīts rezistoram R. Negatīvā pusperiodā Zenera diode tiek ieslēgta. vadošs virziens, sprieguma kritums tajā ir aptuveni 1 V, un atlikušais EMF avota spriegums tiek pievadīts rezistoram R. Pusvadītāju diode ir pusvadītāju ierīce ar vienu elektrisko savienojumu un diviem spailēm, kas izmanto vienu vai otru elektriskā savienojuma īpašību. Elektriskais savienojums var būt elektronu-caurumu savienojums, metāla-pusvadītāja kontakts vai heterosavienojums. Diodes pusvadītāju kristāla apgabalu, kurā ir lielāka piemaisījumu koncentrācija (tātad, galvenie lādiņnesēji), sauc par emitētāju, bet otru, kura koncentrācija ir mazāka, sauc par bāzi. Diodes pusi, kurai tiešā savienojuma laikā ir pievienots barošanas avota negatīvais pols, bieži sauc par katodu, bet otru pusi sauc par anodu. Pēc mērķa diodes iedala: 1. taisngriezis (jauda), kas paredzēts rūpniecisko frekvenču barošanas avotu maiņstrāvas sprieguma pārvēršanai tiešā; 2. Zener diodes (atsauces diodes), kas paredzētas spriegumu stabilizēšanai ,
kam CVC reversajā atzarā ir sekcija ar vāju sprieguma atkarību no plūstošās strāvas: 3. Varikaps, ko paredzēts izmantot kā kapacitāti, ko kontrolē ar elektrisko spriegumu; 4. impulss, paredzēts darbam ātrgaitas impulsu ķēdēs; 5. tunelis un reverss, kas paredzēti augstfrekvences svārstību pastiprināšanai, ģenerēšanai un pārslēgšanai; 6. mikroviļņu krāsns, kas paredzēts mikroviļņu svārstību pārveidošanai, pārslēgšanai, ģenerēšanai; 7. gaismas diodes, kas paredzētas elektriskā signāla pārvēršanai gaismas enerģijā; 8. fotodiodes, kas paredzētas gaismas enerģijas pārvēršanai elektriskā signālā. Tehniskajos aprakstos iekļautā un pusvadītāju diožu īpašības raksturojošā sistēma un parametru saraksts tiek izvēlēts, ņemot vērā to fizikālās un tehnoloģiskās īpašības un pielietojumu. Vairumā gadījumu svarīga ir informācija par to statiskajiem, dinamiskajiem un ierobežojošajiem parametriem. Statiskie parametri raksturo ierīču uzvedību pie līdzstrāvas, dinamiskie parametri raksturo to laika un frekvences īpašības, ierobežojošie parametri nosaka stabilas un uzticamas darbības zonu. Diodes strāvas-sprieguma raksturlielums (CVC) ir līdzīgs strāvas-sprieguma raksturlielumam pn-pāreja, un tai ir divas filiāles - tiešā un reversā. Diodes CVC ir parādīts 5. attēlā. Ja diode ir pievienota virzienā uz priekšu ("+" - apgabalam R, un "-" — apgabalam n), tad, kad tiek sasniegts sliekšņa spriegums U Tad atveras diode un caur to plūst līdzstrāva. Atkārtoti ieslēdzot (“-” apgabalam R, un "+" — apgabalam n) caur diodi plūst neliela reversā strāva, tas ir, patiesībā diode ir aizvērta. Tāpēc mēs varam pieņemt, ka diode laiž strāvu tikai vienā virzienā, kas ļauj to izmantot kā taisngrieža elementu. Tiešās un apgrieztās strāvas vērtības atšķiras par vairākām kārtām, un tiešā sprieguma kritums nepārsniedz dažus voltus salīdzinājumā ar pretējo spriegumu, kas var būt simtiem vai vairāk voltu. Jo labākas ir diožu taisnošanas īpašības, jo mazāka ir apgrieztā strāva noteiktam reversajam spriegumam un jo mazāks ir sprieguma kritums noteiktai tiešai strāvai. CVC parametri ir: diodes dinamiskā (diferenciālā) pretestība pret maiņstrāvu un statiskā pretestība līdzstrāvai. Diodes statiskā pretestība līdzstrāvai tiešā un pretējā virzienā tiek izteikta ar attiecību: kur U un es norādiet konkrētus punktus uz diodes I–V raksturlieluma, kurā aprēķina pretestību. Dinamiskā maiņstrāvas pretestība nosaka strāvas izmaiņas caur diode ar sprieguma izmaiņām netālu no izvēlētā darbības punkta diodes raksturlīknē: Tā kā tipiskajam diodes I-V raksturlielumam ir sadaļas ar palielinātu linearitāti (viena uz priekšējā atzara, viena pretējā), r d aprēķina kā attiecību starp nelielu sprieguma pieaugumu pāri diodei un nelielu strāvas pieaugumu caur to noteiktā režīmā: Lai iegūtu izteiksmi priekš r e, ir ērtāk pieņemt strāvu kā argumentu es, un uzskata spriegumu par tā funkciju un, ņemot (1) vienādojuma logaritmu, izveido to formā: No tā izriet, ka, palielinoties līdzstrāvai r q strauji samazinās, jo ar tiešu diodes savienojumu es>>es S . I-V raksturlīknes lineārajā daļā ar tiešu diodes savienojumu statiskā pretestība vienmēr ir lielāka par dinamisko pretestību:
R st > r e. Kad diode ir atkal ieslēgta R st <
r d. Tādējādi diodes elektriskā pretestība virzienā uz priekšu ir daudz mazāka nekā pretējā virzienā. Tāpēc diodei ir vienvirziena vadītspēja, un to izmanto maiņstrāvas iztaisnošanai.
(3.1)
. Ja Upr max= 2V, tad URmax= 278V.
(3.3)
un 
.
1.5. Diodes strāvas-sprieguma raksturlielums
, (2)
. (3)
. (4)
. (5)
. (6)