Ko sauc par taisngrieža diodi. Tranzistora parametri. Informācija, kas nepieciešama darba veikšanai

2. laboratorija

« taisngrieža diode»

Mērķis:

taisngriežu diožu galveno voltampēru raksturlielumu noņemšana un temperatūras ietekmes uz šiem raksturlielumiem izpēte.

1. Galvenā informācija

1.1. pusvadītāju diode

visvienkāršākā pusvadītāju ierīce ir diode. Tas ir aprīkots ar diviem elektrodiem, ko sauc par anodu un katodu, un lieto plkst ir vienvirziena (vai ventilācijas) elektriskās vadīšanas īpašība esky pāreja.

Kā šāda pāreja, visizplatītākā p - n pāreja veidojas pusvadītāju kristālā uz gr a divu slāņu slānis, no kuriem vienam ir raksturīga caurumu vadītspēja par stu (p-slānis) un otrs elektroniskais ( n - slānis). Pie slāņu robežas iekšā pastāv apstākļi, kas novērš galveno lādiņnesēju savstarpēju iespiešanos no apm d slāni uz otru.

Tas izskaidrojams ar to, ka caurumu difūzijas laikā p-slāņa galvenie lādiņnesēji, n slānis un elektro jauni, lielākā daļa lādiņu nesēji n -slāņa nekompensēti nekustīgu jonu lādiņi veidojas p-slānī abās robežas pusēs: n -slāņa caurumus neitralizē elementi uz šī slāņa troni, kā rezultātā pozitīvā pārpalikums a rindas, un elektroni, kas nonāca p-slānī, tiek neitralizēti ar šī slāņa caurumiem, kā rezultātā t ir negatīvo lādiņu pārpalikums.

Tātad b uzreiz iekšā nekompensēts pozitīvs lādiņš n - slānis novērš caurumu tālāku difūziju no p-slāņa, un nekompensētais negatīvais lādiņš p-slānī novērš t ir atbildīgs par elektronu difūziju no n-slānis, tas ir, p - n pāreju rada par potenciālā barjera.

1. att. Pusvadītāju diode: a- strukturālā shēma, b - ķēdes apzīmējums

Diodē ar p - n ar pāreju anoda elektrods ir savienots ar p - slāni, katods - ar n - slānis, kā parādīts 1.a attēlā. Shēmas apzīmējums pusvadītājs par kreisā diode ir parādīta att. 1b.

Diodes vārtu īpašība ir atstarojoša a tā strāvas-sprieguma raksturlielums parādīts att. 2a. Ar pozitīvu spriegumu (anodam ir lielāks potenciāls nekā katodam) diode ir atvērta: zem pielietotā n a lādiņu nesēji pārvar potenciālo latiņu b ep un caur p - n pārejas strāva plūst, kas ir saistīta ar pārnesi, galvenokārt arr. a zom, p-slāņa galvenie lādiņnesēji, caurumi. Sprieguma kritums uz t pārklāta diode (sadaļa es 2.a) ir mazs un parasti nepārsniedz a ir viens volts.

Rīsi. 2 voltu ampēru raksturlielums pusvadītāju diodei:

a - citā strāvu un spriegumu skalā uz priekšu un atpakaļgaitā par th virzieni, b - tajā pašā mērogā

Ar negatīvu spriegumu (lpp par anoda potenciāls ir mazāks par katoda potenciālu), diodes strāva ir saistīta ar mazākuma lādiņu nesēju pārnesi, kuru koncentrācija ir zema. Pašreizējā vērtība uz n e cik kārtu ir mazāka par atvērtas diodes strāvu, un spriegums ir simtiem reižu lielāks. Šis fakts ir a sievas att. 2a ar dažādām skalām uz strāvu un spriegumu asīm parametru pozitīvajām un negatīvajām vērtībām. Nenozīmīgi mazas strāvas pie negatīva sprieguma norāda uz diodes slēgto stāvokli (saskaņ. un notekas II att. 2a).

Uz att. 2b zemes gabali I un II diodes strāvas-sprieguma raksturlielumi tiek parādīti tajā pašā mērogā, kad var neņemt vērā kritumu n a spriegums atvērtā stāvoklī un strāvas plūsma slēgtā stāvoklī. Pirmajā tuvinājumā mēs varam pieņemt, ka atvērtās pretestības vērtība s ka diode ir nulle, bet aizvērta - bezgalība.

II sižets strāvas-sprieguma raksturlielums diodei (2.a att.) pie SW e pieliekot negatīvo spriegumu, tas nonāk sekcijā III , kur ir spēcīgs strāvas pieaugums ar nelielu sprieguma pieaugumu. Šajā jomā in p - n pārejā notiek elektrisks pārrāvums, tas ir, lavīnai līdzīgs strāvas pieaugums. raksturīga iezīmešāds sadalījums ir pretējs un tilts: kad spriegums tiek noņemts un tam sekojošs pieaugums, strāvas-sprieguma raksturlieluma gaita nemainās, ierīce saglabā savu veiktspēju. Elektriskās pārrāvuma strāvas-sprieguma diagramma x a īpašības iekļaujas sižetā IV kur notiek termiskais sadalījums p - n pāreja, kurā kristāla karsēšana noved pie pārejas iznīcināšanas, kā rezultātā h e th diode nedarbojas.

I un II zemes gabals strāvas-sprieguma raksturlielums att. 2a lietošana t Xia maiņstrāvas sprieguma iztaisnošanai, kura principu var ilustrēt ar ķēdes piemēru, kas parādīts attēlā. 3a. Ķēdes ieejai tiek pielikts maiņspriegums, ko attēlo sinusoidāls un doi attēlā. 3b laika diagramma. Fāzes intervālā diodes anodam tiek pielikts pozitīvs spriegums, bet katodam - negatīvs spriegums. b Noa. Diode ir atvērtā stāvoklī, un strāva plūst caur slodzi virknē ar to. Ja pieņemam nulles pretestību par atvērtas diodes pretestība, tad iedarbojas viss tai piegādātais spriegums a tiek piemērots slodzei, kas parādīta attēlā. 3c. Ar negatīvu lpp par Ieejas sprieguma cikla laikā (fāzes intervālā) diode ir aizvērta, un spriegums caur to nenonāk slodzei. Tādējādi uz slodzi h Ja tiek pielietots tikai pozitīvs spriegums, laika aizkave un kura tilts parādīts att. 3c. Tā kā tas darbojas laikā e viena puscikla ieeja par spriegums, diagramma att. 3a ir pusviļņs.

3. att. Pusviļņu taisngriezis: taisngrieža ķēde; b, c laika diagrammas, kas ilustrē tā darbību

Jāpatur prātā, ka diodes pāreja no slēgta stāvokļa uz atvērtu stāvokli un otrādi notiek ar laika aizkavi, ko izskaidro ar t vajadzīgās koncentrācijas uzkrāšanās procesu inerces dēļ un sērija reģionā p - n pāreja tās atvēršanas brīdī un šī lādiņa rezorbcija Es jā slēdzot.

Rīsi. 4. a. Pusvadītāju diodes ekvivalentā ķēde.

B. Shēma, kas ilustrē elektriskā dubultā slāņa veidošanos slēgtā p - n pāreja

Uz att. 4a parāda līdzvērtīgu ķēdi p - n krustojums, galvenais diodes elements, kas darbojas zonās es un P volt-ampēra raksturs e ristis. Atslēgas K klātbūtne shēmā atspoguļo iespēju palikt e pāreja divos stāvokļos. Atslēgas pozīcija "a" atbilst atvērtajam stāvoklim, kurā pāreju raksturo ļoti maza pretestība. Atslēgas pozīcija "b" atbilst slēgtajam stāvoklim es jonu, kurā pāreja ir līdzvērtīga akti paralēlam savienojumam iekšā ļoti lielas vērtības un kapacitātes pretestība, kas saņēma n a nosaucot "barjeru". Šī kapacitāte atspoguļo dubultā elektriskās strāvas veidošanās faktu e slānis slēgtā p - n pāreja, kas parādīta attēlā. 4b, kat par acs ir saistīts ar potenciālo barjeru, kas novērš o difūziju Ar jauni lādiņnesēji, izmantojot pāreju.

Taisngrieža diodes uzticama darbība tiek nodrošināta tikai tad, ja tā darbojas plkst elektriskie parametri, vērtības kat par ryh nepārsniedz pieļaujamās vērtības. Šīs vērtības ir norādītas atsauces datos. Parasti tiek ņemti vērā šādi taisngrieža diodes parametri:

• maksimālais apgrieztais spriegums, kas pielikts slēgtajai di par du, pirms ierīces bojājuma rašanās
• maksimālās pieļaujamās vidējo un impulsu strāvu vērtības, pie kurām ierīce nepārkarst atvērtā stāvoklī man vajag.

Pēc jaudas līmeņa diodes iedala mazjaudas ierīcēs. sch nye, vidēja un liela jauda. Mazjaudas diodēs vidējā vērtība d tā strāva nepārsniedz 0,3A, vidējas jaudas diodēs strāvas vērtības ir diapazonā no 0,3 - 10A, bet lielas jaudas diodēs strāvas vērtība m par var sasniegt 1000A un vairāk.

Elektriskās avārijas režīmā plkst zems spriegums diode var palikt ilgu laiku. Tāpēc sižets III uz pusvadītāju diodes strāvas-sprieguma raksturlielumu att. 2a var izmantot sprieguma stabilizēšanai. Šis režīms tiek īstenots īpašās diodēs, ko sauc par zenera diodēm. Šajās ierīcēs tiek nodrošināts diezgan plašs anoda strāvu diapazons, kurā sprieguma vērtība praktiski nemainās.

1.2. Pusvadītāju diožu termiskās īpašības.

Elektrovadītspējai pusvadītāju diodes temperatūrai ir būtiska ietekme. Temperatūrai paaugstinoties, palielinās lādiņnesēju pāru veidošanās; nesēja koncentrācija palielinās un vadītspēja palielinās.

Uz att. 5. germānija diodei ( Ge ). var redzēt, ka straumes Es pr un es op aug. Tas izskaidrojams ar elektronu un caurumu ģenerēšanas uzlabošanos. Priekš Ge diodes I op aptuveni dubultojas uz katriem desmit temperatūras paaugstināšanās grādiem.

Rīsi. 5

Vu Si diodes sildot par katriem 10 grādiem Es op palielinās 2,5 reizes, un e-pasta spriegums. sadalījums vispirms palielinās un pēc tam samazinās.

Es pr sildot neaug tik daudz kā otrādi. Tās ir sekas tam, ka Es pr rodas galvenokārt piemaisījumu vadītspējas dēļ, un to koncentrācija nav atkarīga no temperatūras.

2. Eksperimentālā daļa

6. att . Laboratorijas iekārtojuma shēma

Laboratorijas ķēdes elementi

• Diode D226B
• Potenciometrs B5K
• Rezistors 2,4 kΩ

7. att. Diode D226B

1. tabula. Diodes D226B raksturlielumi

Diodes tips	taisngriezis
Maksimālais pastāvīgais apgrieztais spriegums, V
Maksimālā līdzstrāva (taisnota pusciklam), A
Maksimālā līdzstrāva (taisnota pusciklam), A
Maksimālais atkopšanas laiks, µs
Maksimālais impulsa reversais spriegums, V
Maksimālā pieļaujamā tiešā impulsa strāva, A
Maksimālā reversā strāva, uA
Maksimālais priekšējais spriegums, V
pie Ipr.,A
Darba frekvence, kHz
Kopējā jauda, ​​Sd.pF
Darba temperatūra, С	60...80
Montāžas metode	caurumā
Rāmis	kdu91
Ražotājs	Krievija

2. tabula . D226B diodes tiešais CVC (istabas temperatūrā)

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, V
	4,86	0,64
	3,34	0,62
	2,23
	1,59	0,58
	1,09	0,56
		0,52
	0,42

3. tabula. Diodes D226B reversais CVC (istabas temperatūrā)

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, 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

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, 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

5. tabula. Diodes D226B reversais CVC ( T = 35˚C)

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, 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

6. tabula . Diodes D226B tiešais CVC ( T = 50˚C)

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, 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

7. tabula. Apgrieztais CVC ( t = 50˚C)

	Pašreizējā vērtība, mA	Sprieguma vērtība, V
	2,64
	2,12
	1,85
	1,55
	1,26
	0,97
	0,69
	0,42
	0,29
	0,19
	0,12

Diodes D226B izmērītā voltu ampēru raksturlieluma grafiks pie dažādiem temperatūras apstākļi attēlā parādīts. astoņi.

Secinājums

Izpildes rezultātā laboratorijas darbi D226B diodes voltampēru raksturlielumi tika ņemti normālas darbības laikā un uzkarsējot līdz 35˚С un 50˚С temperatūrai.

Tika konstatēts, ka diodes strāva ir atkarīga no temperatūras vidi. Kad diode tiek uzkarsēta, tiešā strāva nepalielinās tik daudz kā pretējā strāva. Tas izskaidrojams ar to, ka līdzstrāva rodas galvenokārt piemaisījumu vadītspējas dēļ, un piemaisījumu koncentrācija nav atkarīga no temperatūras.

Germānija diodēm reversā strāva palielinās par aptuveni 2 reizēm par katru 10ºC temperatūras paaugstināšanos.

Silīcija diodēm, sildot par katriem 10ºС, reversā strāva palielinās par 2,5 reizēm, un elektriskās pārrāvuma spriegums vispirms nedaudz palielinās, palielinoties temperatūrai, un pēc tam samazinās.

Bibliogrāfija

1. Elektrotehnika un elektronikas pamati / O.A. Antonova, O.P. Gludkins, P.D. Davidovs. Ed. O.P. Gludkins, V.P. Sokolovs. M.: Augstskola, 1998. gads
2. Žerebcovs IP Elektronikas pamati. L. Energoatomizdat, 1999. gads

3. Zabrodin Yu.S. Rūpnieciskā elektronika: mācību grāmata universitātēm / Yu.S. Zabrodin. Maskava: Augstskola, 1982.

4. Gorbačovs G.N. Rūpnieciskā elektronika: mācību grāmata universitātēm / G.N. Gorbačovs, E.E. Čaplygins. Maskava: Energoatomizdat, 1988.

5. Rūpnieciskās elektronikas pamati: mācību grāmata. pabalsts augstskolām / red. V. G. Gerasimovs. Maskava: Augstskola, 1986.

6. Artjuhovs I.I. Taisngriežu tehnoloģijas pamati: mācību grāmata. pabalsts / I.I. Artjuhovs, M.A. Fursajevs. Saratova: SGTU, 2005.

1) Statiskās strāvas pastiprinājums OB ķēdē

= eskr/esuh(12.17)

Parasti  =0,9–0,99.

Statiskās strāvas pastiprinājumam OE ķēdē ir atšķirīga izteiksme. To var iegūt no attiecības esk= ese+esuz, ja mēs aizstājam izteiksmi ese=esb+esuz. Tad esk= (esb+esj)+esuz, kur:

Ik=( /(1–  ))Ib+Iko/(1– ), (12.18)

esk= esb+escoe,(12.19)

=  /(1–  ), (12.20)

kur  =  /(1–  ) statiskās strāvas pieaugums OE ķēdē, izteikts .

No (12.9) vienādojuma var konstatēt, ka OE ķēdei ir liels strāvas pastiprinājums. Piemēram, ja  =0,985, tad  =66.

Kolektora savienojuma reversā strāva OE ķēdē.

escoe=esko/(1– )=(1+  ) esuz(12.21)

Likmes  un  ir vissvarīgākie tranzistoru parametri. Tos bieži dēvē par emitera strāvas pārvades koeficientiem. ( ) un bāzes strāva ( ) .

2) Sprieguma atgriezeniskās saites koeficients. Shēmā ar OB tas ir vienāds ar

=  Ueb/ Ukb , (12.22)

shēmā ar OE

=  Ubae/ Uke, (12.23)

kur  Ueb, Ubae, Ukb, Uke- attiecīgi emitera, bāzes un kolektora sprieguma pieaugums.

3) Ieejas pretestība. Shēmā ar OB tas ir vienāds ar:

Rvhb= Uev/ esuh,(12.23)

shēmā ar OE

Rkurš = Ubae/ esb , (12.24)

kur  esuh un  esb ir attiecīgi emitera strāvas un bāzes strāvas pieaugumi.

4) Izejas pretestība. Shēmā ar OB ir vienāds ar

Rexb = Ukb/ esuz,(12.25)

shēmā ar OE

Rārā= Uke/ esuz(12.26)

Uz att. 12-17 parāda tranzistora ieejas un izejas statiskos raksturlielumus, kas savienoti saskaņā ar OB un OE ķēdēm

Rīsi. 12-17. Tranzistora ieejas (a, b) un izejas (c, d) statiskie raksturlielumi, kas savienoti saskaņā ar ķēdi ar OB (a, c) un saskaņā ar ķēdi ar OE (b, d)

P-n-p tranzistoru ekvivalentās shēmas

Tranzistoru ekvivalentās shēmas ir veidotas, pamatojoties uz to, ka emitera savienojuma pretestība ir līdz desmitiem omu, kolektora savienojuma pretestība ir līdz simtiem kiloomu, un bāzes reģiona pretestība ir līdz simtiem omu. .

Rīsi. 12-18. Tranzistora ekvivalenta ķēdelpp- n- lppiekļauts saskaņā ar shēmu ar PAR.

OB ķēdē (12.-18. att.) ieejas spriegums ir vienāds ar sprieguma kritumu summu pretestībām Re un Rb, ejot caur tām strāvu, attiecīgi emitētāja un bāzes strāvu. Kā liecina aprēķini, saskaņā ar iepriekš minēto shēmu Rinb sakrīt ar aprēķiniem Rinb = Ueb/ Ti desmitiem omu.

Līdzīgus aprēķinus var veikt pēc līdzvērtīgām tranzistoru shēmām, kas savienotas atbilstoši shēmām ar OK un ar OE (12.-19. att., a, b)

Attēls 12-19. a) Tranzistoru ekvivalentās shēmaslpp- n- lppiekļauts saskaņā ar shēmu ar OK.

Attēls 12-19. b) Tranzistoru ekvivalentās shēmaslpp- n- lppiekļauts saskaņā ar shēmu ar OE.

Tranzistora H parametri. Aprēķinos tranzistoru bieži uzskata par jaudu pastiprinošu ierīci, kuras ieejā ir spriegums U 1 un strāva I 1, bet izejā - U 2 un I 2. Šādu modeli sauc par aktīvo kvadripolu. (12.-20. att.)

Rīsi. 12-20. Tranzistors kā aktīvs četru termināls, kas savienots saskaņā ar shēmu ar OE.

Apsveriet tranzistora H parametrus, kas savienoti saskaņā ar shēmu ar OE (12.-20. att.)

Maiņstrāvas ieejas pretestība VT:

H 11 = Ube/ ib (Uke=const) (12.27)