Stanovenie maximálneho spätného napätia diód. Súčasná náprava

Dobrý deň, milí čitatelia stránky sesaga.ru. V prvej časti článku sme prišli na to, čo je to polovodič a ako v ňom vzniká prúd. Dnes budeme pokračovať v načatej téme a povieme si o princípe fungovania polovodičových diód.

Dióda je polovodičové zariadenie s jedným pn prechodom, ktoré má dva vývody (anódu a katódu) a je určené na usmernenie, detekciu, stabilizáciu, moduláciu, obmedzenie a konverziu. elektrické signály.

Svojím spôsobom funkčný účel diódy delíme na usmerňovacie, univerzálne, impulzné, mikrovlnné diódy, zenerove diódy, varikapy, spínacie, tunelové diódy atď.

Teoreticky vieme, že dióda prechádza prúdom v jednom smere a nie v druhom. Ale ako a akým spôsobom to robí, mnohí nevedia a nechápu.

Schematicky môže byť dióda znázornená ako kryštál pozostávajúci z dvoch polovodičov (regiónov). Jedna oblasť kryštálu má vodivosť typu p a druhá má vodivosť typu n.

Na obrázku sú diery, ktoré prevládajú v oblasti typu p, bežne znázornené ako červené kruhy a elektróny, ktoré prevládajú v oblasti typu n, sú znázornené modrou farbou. Tieto dve oblasti sú anóda a katóda elektród diódy:

Anóda je kladná elektróda diódy, v ktorej sú hlavnými nosičmi náboja otvory.

Katóda je záporná elektróda diódy, v ktorej sú hlavnými nosičmi náboja elektróny.

Na vonkajšie plochy plôch sú nanesené kontaktné kovové vrstvy, na ktoré sú prispájkované drôtové vývody diódových elektród. Takéto zariadenie môže byť iba v jednom z dvoch stavov:

1. Otvorené - keď dobre vedie prúd; 2. Uzavretý - keď zle vedie prúd.

Priame pripojenie diódy. Priamy prúd.

Ak k elektródam diódy pripojíte zdroj konštantného napätia: na „plus“ svorku anódy a na „mínusovú“ svorku katódy, potom bude dióda v otvorenom stave a bude ňou prechádzať prúd , ktorého veľkosť bude závisieť od použitého napätia a vlastností diódy.

Pri takejto polarite spojenia sa elektróny z oblasti typu n budú ponáhľať smerom k otvorom v oblasti typu p a diery z oblasti typu p sa budú pohybovať smerom k elektrónom v oblasti typu n. Na rozhraní medzi oblasťami, nazývanom elektrón-diera alebo p-n prechod, sa stretnú, kde dochádza k ich vzájomnej absorpcii alebo rekombinácii.

Napríklad. Väčšinové nosiče náboja v oblasti typu n, elektróny, ktoré prekonávajú p-n prechod, vstupujú do oblasti dier typu p, v ktorej sa stávajú menšinovými. Keď sa stanú menšinovými elektrónmi, budú absorbované väčšinovými nosičmi v oblasti dier - dier. Rovnakým spôsobom sa diery vstupujúce do oblasti elektroniky typu n stanú menšinovými nosičmi náboja v tejto oblasti a budú tiež absorbované väčšinovými nosičmi - elektrónmi.

Diódový kontakt pripojený k zápornému pólu zdroja konštantného napätia odovzdá takmer neobmedzený počet elektrónov do oblasti typu n, čím sa doplní pokles elektrónov v tejto oblasti. A kontakt pripojený k kladnému pólu zdroja napätia je schopný prijať rovnaký počet elektrónov z oblasti typu p, vďaka čomu sa obnoví koncentrácia otvorov v oblasti typu p. Teda vodivosť p-n križovatka sa zväčší a odpor voči prúdu bude malý, čo znamená, že cez diódu bude pretekať prúd, nazývaný dopredný prúd diódy Ipr.

Reverzné zapojenie diódy. Reverzný prúd.

Zmeňme polaritu zdroja konštantného napätia - dióda bude v zatvorenom stave.

V tomto prípade sa elektróny v oblasti typu n budú pohybovať smerom ku kladnému pólu zdroja energie a budú sa pohybovať preč od p-n prechodu a diery v oblasti typu p sa budú tiež pohybovať preč od p-n prechodu smerom k zápornému pólu. pól zdroja energie. V dôsledku toho sa bude zdať, že sa hranica regiónov rozšíri, čo vytvorí zónu ochudobnenú o diery a elektróny, čo poskytne veľkú odolnosť voči prúdu.

Ale keďže menšinové nosiče náboja sú prítomné v každej oblasti diódy, medzi oblasťami stále dôjde k malej výmene elektrónov a dier. Preto bude cez diódu pretekať prúd mnohonásobne menší ako dopredný prúd a takýto prúd sa nazýva spätný prúd diódy (Irev). Spravidla sa v praxi spätný prúd p-n prechodu zanedbáva a z toho usudzujeme, že p-n prechod má len jednosmernú vodivosť.

Dopredné a spätné napätie diódy.

Napätie, pri ktorom sa dióda otvára a cez ňu preteká dopredný prúd, sa nazýva vpred (Upr) a napätie s obrátenou polaritou, pri ktorom sa dióda zatvára a preteká ňou spätný prúd, sa nazýva spätné (Urev).

Pri priepustnom napätí (Upr) odpor diódy nepresahuje niekoľko desiatok ohmov, ale pri spätnom napätí (Urev) sa odpor zvyšuje na niekoľko desiatok, stoviek a dokonca tisícok kiloohmov. To nie je ťažké overiť, ak pomocou ohmmetra zmeriate spätný odpor diódy.

Odpor p-n prechodu diódy nie je konštantný a závisí od priepustného napätia (Upr), ktoré je privádzané do diódy. Čím väčšie je toto napätie, tým menší odpor má p-n prechod, tým väčší priepustný prúd Ipr preteká diódou. V zatvorenom stave takmer všetko napätie klesá na dióde, preto je spätný prúd prechádzajúci cez ňu malý a odpor p-n prechodu je vysoký.

Napríklad. Ak do obvodu pripojíte diódu striedavý prúd, potom sa otvorí pri kladných polcykloch na anóde, voľne prechádzajúcim dopredným prúdom (Ipr) a zatvára sa pri záporných polcykloch na anóde, takmer bez prechodu prúdu v opačnom smere - spätný prúd (Ibr). Tieto vlastnosti diód sa využívajú na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd a takéto diódy sa nazývajú usmerňovacie diódy.

Prúdová charakteristika polovodičovej diódy.

Závislosť prúdu prechádzajúceho cez pn prechod od veľkosti a polarity napätia na ňom aplikovaného je znázornená vo forme krivky nazývanej prúdovo-napäťová charakteristika diódy.

Nižšie uvedený graf ukazuje takúto krivku. Pozdĺž vertikálnej osi v hornej časti sú uvedené hodnoty dopredného prúdu (Ipr) a v dolnej časti - spätný prúd (Irev). Horizontálna os na pravej strane označuje hodnoty dopredného prúdu napätie Up, a vľavo - spätné napätie (Urev).

Prúdovo-napäťová charakteristika pozostáva z dvoch vetiev: dopredná vetva v pravej hornej časti zodpovedá doprednému (priechodnému) prúdu diódou a spätná vetva v ľavej dolnej časti zodpovedá spätnej (zatvorená) prúd cez diódu.

Predná vetva ide strmo nahor, tlačí proti vertikálnej osi a charakterizuje rýchly rast priepustného prúdu cez diódu so zvýšením priepustného napätia.Spätná vetva prebieha takmer rovnobežne s horizontálnou osou a charakterizuje pomalý rast priepustného prúdu diódou. spätný prúd. Čím je predná vetva strmšia k zvislej osi a čím bližšie je spätná vetva k horizontále, tým lepšie sú usmerňovacie vlastnosti diódy. Prítomnosť malého spätného prúdu je nevýhodou diód. Z charakteristiky prúd-napätie je zrejmé, že dopredný prúd diódy (Ipr) je stokrát väčší ako spätný prúd (Irev).

Keď sa dopredné napätie na prechode pn zvyšuje, prúd sa spočiatku zvyšuje pomaly a potom začína úsek rýchleho rastu prúdu. To je vysvetlené skutočnosťou, že germániová dióda sa otvorí a začne viesť prúd pri prednom napätí 0,1 - 0,2 V a kremíková dióda pri 0,5 - 0,6 V.

Napríklad. Pri priepustnom napätí Upr = 0,5 V sa priepustný prúd Ipr rovná 50 mA (bod „a“ na grafe) a už pri napätí Upr = 1 V sa prúd zvýši na 150 mA (bod „b“ na grafe).

Ale takéto zvýšenie prúdu vedie k zahrievaniu polovodičovej molekuly. A ak je množstvo generovaného tepla väčšie ako to, ktoré sa z kryštálu odstráni prirodzene alebo s pomocou špeciálne zariadenia ochladzovanie (radiátory), potom môžu v molekule vodiča nastať nezvratné zmeny až po deštrukciu kryštálovej mriežky. Preto je dopredný prúd p-n prechodu obmedzený na úroveň, ktorá zabraňuje prehriatiu polovodičovej štruktúry. Na tento účel použite obmedzovací odpor zapojený do série s diódou.

Pre polovodičové diódy nepresahuje priepustné napätie Upr pri všetkých prevádzkových prúdoch: pre germániové diódy - 1V; pre kremíkové diódy - 1,5V.

So zvýšením spätného napätia (Urev) aplikovaného na p-n prechod sa prúd mierne zvyšuje, čo dokazuje spätná vetva charakteristiky prúd-napätie. Zoberme si diódu s parametrami: Urev max = 100V, Irev max = 0,5 mA, kde:

Urev max – maximálne konštantné spätné napätie, V; Irev max – maximálny spätný prúd, µA.

S postupným zvyšovaním spätného napätia na hodnotu 100V môžete vidieť, ako sa spätný prúd mierne zvyšuje (bod „c“ na grafe). Ale s ďalším zvýšením napätia, nad maximum, pre ktoré je p-n prechod diódy navrhnutý, dochádza k prudkému zvýšeniu spätného prúdu (prerušovaná čiara), zahrievaniu polovodičového kryštálu a v dôsledku toho k rozpadu dochádza k p-n prechodu.

Poruchy p-n križovatky.

Porucha pn prechodu je jav prudkého nárastu spätného prúdu, keď spätné napätie dosiahne určitú kritickú hodnotu. Dochádza k elektrickým a tepelným poruchám p-n prechodu. Elektrická porucha je zase rozdelená na tunelovú a lavínovú poruchu.

Elektrická porucha.

Elektrický prieraz nastáva v dôsledku vystavenia silnému elektrickému poľu v pn prechode. Takáto porucha je reverzibilná, to znamená, že nepoškodí križovatku a keď sa spätné napätie zníži, vlastnosti diódy sa zachovajú. Napríklad. V tomto režime pracujú Zenerove diódy - diódy určené na stabilizáciu napätia.

Porucha tunela.

K rozpadu tunela dochádza v dôsledku fenoménu tunelového efektu, ktorý sa prejavuje tak, že pri silnej sile elektrického poľa pôsobiacej v p-n prechode malej hrúbky niektoré elektróny prenikajú (unikajú) cez prechod z typu p. oblasti na oblasť typu n bez zmeny ich energie . Tenké p-n prechody sú možné len pri vysokej koncentrácii nečistôt v molekule polovodiča.

V závislosti od výkonu a účelu diódy sa hrúbka spojenia elektrón-diera môže pohybovať od 100 nm (nanometre) do 1 mikrometra (mikrometer).

Rozbitie tunela je charakterizované prudkým nárastom spätného prúdu pri nevýznamnom spätnom napätí - zvyčajne niekoľko voltov. Na základe tohto efektu fungujú tunelové diódy.

Pre svoje vlastnosti sa tunelové diódy používajú v zosilňovačoch, generátoroch sínusových relaxačných kmitov a spínacích zariadeniach pri frekvenciách až stovky a tisíce megahertzov.

Lavínový rozpad.

Lavínový rozpad spočíva v tom, že pod vplyvom silného elektrického poľa sú menšinové nosiče náboja pod vplyvom tepla v p-n prechode zrýchlené natoľko, že sú schopné vyradiť jeden z jeho valenčných elektrónov z atómu a vrhnúť ho do vedenia. pás, čím sa vytvorí pár elektrón-diera. Výsledné nosiče náboja sa tiež začnú zrýchľovať a zrážať sa s inými atómami, čím sa vytvoria nasledujúce páry elektrón-diera. Proces nadobúda lavínovitý charakter, čo vedie k prudkému zvýšeniu spätného prúdu pri prakticky konštantnom napätí.

Diódy využívajúce efekt lavínového rozpadu sa používajú vo výkonných usmerňovacích jednotkách používaných v hutníckom a chemickom priemysle, železničnej doprave a iných elektrotechnických výrobkoch, v ktorých sa môže vyskytnúť vyššie než prípustné spätné napätie.

Tepelný rozpad.

V dôsledku toho dochádza k tepelnému rozpadu prehrievanie p-n prechodu v momente, keď ním preteká veľký prúd a s nedostatočným odvodom tepla, čo nezabezpečuje stabilitu tepelného režimu prechodu.

Keď sa spätné napätie (Urev) aplikované na p-n prechod zvyšuje, stratový výkon na prechode sa zvyšuje. To vedie k zvýšeniu teploty prechodu a priľahlých oblastí polovodiča, zvyšujú sa vibrácie kryštálových atómov a oslabuje sa väzba valenčných elektrónov s nimi. Existuje možnosť pohybu elektrónov do vodivého pásma a vytváranie ďalších párov elektrón-diera. Za zlých podmienok pre prenos tepla z pn prechodu dochádza k lavínovitému zvýšeniu teploty, čo vedie k deštrukcii spojenia.

Skončime tu a v ďalšej časti sa pozrieme na konštrukciu a činnosť usmerňovacích diód a diódového mostíka Veľa šťastia!

Zdroj:

1. Borisov V.G - Mladý rádioamatér. 19852. Goryunov N.N. Nosov Yu.R - Polovodičové diódy. Parametre, metódy merania. 1968

sesaga.ru

Základné parametre diód, priepustný prúd diódy, napätie spätnej diódy

Hlavnými parametrami diód sú priepustný prúd diódy (Ipr) a maximálne napätie spätnej diódy (Urev). Toto sú tie, ktoré potrebujete vedieť, ak je úlohou vyvinúť nový usmerňovač pre zdroj energie.

Dopredný prúd diódy

Prúd diódy v priepustnom smere sa dá ľahko vypočítať, ak je známy celkový prúd, ktorý odoberie záťaž nového zdroja. Potom, aby sa zabezpečila spoľahlivosť, je potrebné túto hodnotu mierne zvýšiť a dostanete prúd, pre ktorý musíte vybrať diódu pre usmerňovač. Napríklad napájací zdroj musí vydržať prúd 800 mA. Preto volíme diódu, ktorej dopredný prúd diódy je 1A.

Reverzné napätie diódy

Maximálne spätné napätie diódy je parameter, ktorý závisí nielen od hodnoty vstupného striedavého napätia, ale aj od typu usmerňovača. Na vysvetlenie tohto tvrdenia zvážte nasledujúce obrázky. Zobrazujú všetky základné obvody usmerňovača.

Ryža. 1

Ako sme už povedali, napätie na výstupe usmerňovača (na kondenzátore) sa rovná efektívnemu napätiu sekundárneho vinutia transformátora vynásobenému √2. V polvlnnom usmerňovači (obr. 1), keď je napätie na anóde diódy na kladnom potenciáli voči zemi, filtračný kondenzátor sa nabíja na napätie, ktoré je 1,4-násobkom efektívneho napätia na vstupe usmerňovača. Počas nasledujúceho polcyklu je napätie na anóde diódy voči zemi záporné a dosahuje hodnotu amplitúdy a na katóde je kladné voči zemi a má rovnakú hodnotu. Počas tohto polcyklu sa na diódu aplikuje spätné napätie, ktoré sa získa vďaka sériovému zapojeniu vinutia transformátora a nabitého filtračného kondenzátora. Tie. Spätné napätie diódy nesmie byť menšie ako dvojnásobok amplitúdového napätia sekundárneho transformátora alebo 2,8-krát vyššie ako jeho efektívna hodnota. Pri výpočte takýchto usmerňovačov je potrebné vybrať diódy s maximálnym spätným napätím 3-krát vyšším ako efektívna hodnota striedavého napätia.

Ryža. 2

Obrázok 2 znázorňuje celovlnný usmerňovač so stredovým výstupom. V ňom, rovnako ako v predchádzajúcom, musia byť diódy zvolené so spätným napätím 3-krát vyšším ako je efektívna vstupná hodnota.

Ryža. 3

Iná situácia je v prípade plnovlnného mostíkového usmerňovača. Ako je možné vidieť na obr. 3, v každej polovici cyklu sa na dve nevodivé diódy zapojené v sérii privedie dvojnásobné napätie.

katod-anod.ru

Princíp činnosti a účel diód

Dióda je jedným z typov zariadení navrhnutých na polovodičovom základe. Má jeden p-n prechod, ako aj anódové a katódové terminály. Vo väčšine prípadov je určený na moduláciu, usmernenie, konverziu a iné akcie s prichádzajúcimi elektrickými signálmi.

Princíp činnosti:

1. Na katódu pôsobí elektrický prúd, ohrievač začne žiariť a elektróda začne vyžarovať elektróny.
2. Medzi dvoma elektródami sa vytvorí elektrické pole.
3. Ak má anóda kladný potenciál, začne k sebe priťahovať elektróny a výsledné pole je katalyzátorom tento proces. V tomto prípade vzniká emisný prúd.
4. Medzi elektródami sa vytvára negatívny priestorový náboj, ktorý môže interferovať s pohybom elektrónov. To sa stane, ak je anódový potenciál príliš slabý. V tomto prípade niektoré elektróny nedokážu prekonať vplyv negatívneho náboja a začnú sa pohybovať opačným smerom a opäť sa vrátia ku katóde.
5. Všetky elektróny, ktoré dosiahnu anódu a nevrátia sa na katódu, určujú parametre katódového prúdu. Preto tento indikátor priamo závisí od kladného anódového potenciálu.
6. Tok všetkých elektrónov, ktoré sa dokázali dostať k anóde, sa nazýva anódový prúd, ktorého indikátory v dióde vždy zodpovedajú parametrom katódového prúdu. Niekedy môžu byť oba indikátory nulové; to sa stáva v situáciách, keď má anóda záporný náboj. V tomto prípade pole, ktoré vzniká medzi elektródami, častice nezrýchľuje, ale naopak spomaľuje a vracia späť na katódu. Dióda v tomto prípade zostáva v zablokovanom stave, čo vedie k prerušeniu obvodu.

Zariadenie

Nižšie je Detailný popis diódové zariadenia, štúdium týchto informácií je potrebné na ďalšie pochopenie princípov fungovania týchto prvkov:

1. Puzdro je vákuový valec, ktorý môže byť vyrobený zo skla, kovu alebo odolného keramického materiálu.
2. Vo vnútri valca sú 2 elektródy. Prvou je vyhrievaná katóda, ktorá je určená na zabezpečenie procesu emisie elektrónov. Najjednoduchšia katóda v dizajne je vlákno s malým priemerom, ktoré sa počas prevádzky zahrieva, ale dnes sú bežnejšie nepriamo zahrievané elektródy. Sú to valce vyrobené z kovu a majú špeciálnu aktívnu vrstvu schopnú emitovať elektróny.
3. Vo vnútri nepriamo vyhrievanej katódy je špecifický prvok - drôt, ktorý žiari pod vplyvom elektrický prúd, volá sa to ohrievač.
4. Druhá elektróda je anóda, je potrebná na príjem elektrónov, ktoré boli uvoľnené katódou. Aby to bolo možné, musí mať potenciál, ktorý je kladný vzhľadom na druhú elektródu. Vo väčšine prípadov je anóda tiež valcová.
5. Obidve elektródy vákuových zariadení sú úplne identické s žiaričom a bázou polovodičových rôznych prvkov.
6. Na výrobu diódového kryštálu sa najčastejšie používa kremík alebo germánium. Jedna z jeho častí je elektricky vodivá typu p a má nedostatok elektrónov, ktorý vzniká umelou metódou. Opačná strana kryštálu má tiež vodivosť, ale je typu n a má prebytok elektrónov. Medzi týmito dvoma oblasťami existuje hranica, ktorá sa nazýva p-n križovatka.

Takéto vlastnosti vnútorná štruktúra diódy sú obdarené svojou hlavnou vlastnosťou - schopnosťou viesť elektrický prúd iba jedným smerom.

Účel

Nižšie sú uvedené hlavné oblasti použitia diód, z ktorých je jasný ich hlavný účel:

1. Diódové mostíky sú 4, 6 alebo 12 vzájomne prepojených diód, ich počet závisí od typu obvodu, ktorý môže byť jednofázový, trojfázový polomostíkový alebo trojfázový plnomostíkový. Vykonávajú funkcie usmerňovačov, táto možnosť sa najčastejšie používa v automobilových generátoroch, pretože zavedenie takýchto mostov, ako aj použitie jednotiek zberača kief s nimi, umožnilo výrazne znížiť veľkosť. tohto zariadenia a zvýšiť jeho spoľahlivosť. Ak je zapojenie uskutočnené v sérii a v jednom smere, zvyšuje sa tým minimálne napätie potrebné na odblokovanie celého diódového mostíka.
2. Diódové detektory sa získavajú kombináciou týchto zariadení s kondenzátormi. Je to potrebné, aby bolo možné izolovať nízkofrekvenčnú moduláciu od rôznych modulovaných signálov, vrátane amplitúdovo modulovanej rozmanitosti rádiového signálu. Takéto detektory sú súčasťou dizajnu mnohých domácich spotrebičov, ako sú televízory alebo rádiá.
3. Zabezpečenie ochrany spotrebiteľov pred nesprávnou polaritou pri zapínaní vstupov obvodu pred vznikom preťaženia alebo spínačov pred poruchou elektromotorickou silou, ku ktorej dochádza pri samoindukcii, ku ktorej dochádza pri vypnutí indukčnej záťaže. Na zaistenie bezpečnosti obvodov pred preťažením, ktoré sa vyskytuje, sa používa reťaz pozostávajúca z niekoľkých diód pripojených k napájacím zberniciam v opačnom smere. V tomto prípade musí byť vstup, na ktorý sa poskytuje ochrana, pripojený k stredu tohto reťazca. Pri normálnej prevádzke obvodu sú všetky diódy v uzavretom stave, ak však zistili, že vstupný potenciál prekročil povolené napäťové limity, aktivuje sa jeden z ochranných prvkov. V dôsledku toho je tento prípustný potenciál obmedzený v rámci prípustného napájacieho napätia v kombinácii s priamym poklesom napätia na ochrannom zariadení.
4. Prepínače na báze diód sa používajú na spínanie vysokofrekvenčných signálov. Takýto systém je riadený pomocou jednosmerného elektrického prúdu, vysokofrekvenčného oddelenia a dodávky riadiaceho signálu, ku ktorému dochádza v dôsledku indukčnosti a kondenzátorov.
5. Vytvorenie ochrany diódy pred iskrou. Používajú sa bočné diódové bariéry, ktoré poskytujú bezpečnosť obmedzením napätia v príslušnom elektrickom obvode. V kombinácii s nimi sa používajú odpory obmedzujúce prúd, ktoré sú potrebné na obmedzenie elektrického prúdu prechádzajúceho sieťou a zvýšenie stupňa ochrany.

Použitie diód v elektronike je dnes veľmi rozšírené, pretože bez týchto prvkov sa nezaobíde prakticky žiadny moderný typ elektronického zariadenia.

Priame pripojenie diódy

P-n prechod diódy môže byť ovplyvnený napätím dodávaným z externých zdrojov. Indikátory ako veľkosť a polarita ovplyvnia jeho správanie a elektrický prúd, ktorý ním prechádza.

Nižšie podrobne zvážime možnosť, v ktorej je kladný pól pripojený k oblasti typu p a záporný pól k oblasti typu n. V tomto prípade dôjde k priamemu prepnutiu:

1. Vplyvom napätia z vonkajšieho zdroja sa v p-n prechode vytvorí elektrické pole, ktorého smer bude opačný ako vnútorné difúzne pole.
2. Napätie poľa sa výrazne zníži, čo spôsobí prudké zúženie blokujúcej vrstvy.
3. Pod vplyvom týchto procesov sa značný počet elektrónov bude môcť voľne pohybovať z p-oblasti do n-oblasti, ako aj v opačnom smere.
4. Indikátory driftového prúdu počas tohto procesu zostávajú rovnaké, pretože priamo závisia iba od počtu menšinových nabitých nosičov umiestnených v oblasti pn prechodu.
5. Elektróny majú zvýšenú úroveň difúzie, čo vedie k vstrekovaniu menšinových nosičov. Inými slovami, v n-oblasti dôjde k zvýšeniu počtu dier a v oblasti p bude zaznamenaná zvýšená koncentrácia elektrónov.
6. Nedostatočná rovnováha a zvýšený počet menšinových nosičov spôsobuje, že sa dostanú hlboko do polovodiča a zmiešajú sa s jeho štruktúrou, čo v konečnom dôsledku vedie k zničeniu jeho vlastností elektrickej neutrality.
7. V tomto prípade je polovodič schopný obnoviť svoj neutrálny stav, k tomu dochádza v dôsledku príjmu nábojov z pripojeného externého zdroja, čo prispieva k vzniku jednosmerného prúdu vo vonkajšom elektrickom obvode.

Reverzné pripojenie diódy

Teraz zvážime iný spôsob zapnutia, počas ktorého sa mení polarita externého zdroja, z ktorého sa prenáša napätie:

1. Hlavným rozdielom od priameho spojenia je, že vytvorené elektrické pole bude mať smer, ktorý sa úplne zhoduje so smerom vnútorného difúzneho poľa. V dôsledku toho sa bariérová vrstva už nebude zužovať, ale naopak rozširovať.
2. Pole nachádzajúce sa v pn prechode bude mať zrýchľujúci účinok na množstvo menšinových nosičov náboja, z tohto dôvodu zostanú indikátory driftového prúdu nezmenené. Určí parametre výsledného prúdu, ktorý prechádza cez pn prechod.
3. Keď sa spätné napätie zvýši, elektrický prúd pretekajúci cez križovatku bude mať tendenciu dosiahnuť svoje maximum. Má špeciálny názov - saturačný prúd.
4. V súlade s exponenciálnym zákonom sa s postupným zvyšovaním teploty zvýšia aj ukazovatele saturačného prúdu.

Dopredné a spätné napätie

Napätie, ktoré ovplyvňuje diódu, je rozdelené podľa dvoch kritérií:

1. Jednosmerné napätie je také, pri ktorom sa dióda otvorí a začne ňou pretekať jednosmerný prúd, pričom odpor zariadenia je extrémne nízky.
2. Spätné napätie je napätie, ktoré má opačnú polaritu a zaisťuje, že sa dióda uzavrie spätným prúdom, ktorý ňou prechádza. Súčasne sa indikátory odporu zariadenia začnú prudko a výrazne zvyšovať.

Odpor pn prechodu je neustále sa meniaci indikátor, primárne ovplyvnený priepustným napätím aplikovaným priamo na diódu. Ak sa napätie zvýši, potom sa prechodový odpor úmerne zníži.

To vedie k zvýšeniu parametrov dopredného prúdu prechádzajúceho diódou. Keď je toto zariadenie zatvorené, je naň aplikované prakticky celé napätie, z tohto dôvodu je spätný prúd prechádzajúci diódou nevýznamný a prechodový odpor dosahuje špičkové parametre.

Činnosť diódy a jej prúdovo-napäťové charakteristiky

Prúdovo-napäťová charakteristika týchto zariadení sa chápe ako zakrivená čiara, ktorá znázorňuje závislosť elektrického prúdu pretekajúceho cez p-n prechod od objemu a polarity napätia, ktoré naň pôsobí.

Takýto graf možno opísať takto:

1. Os je umiestnená vertikálne: horná oblasť zodpovedá dopredným hodnotám prúdu, spodná oblasť parametrom spätného prúdu.
2. Horizontálna os: Oblasť napravo je určená pre hodnoty napätia v priepustnom smere; oblasť vľavo pre parametre spätného napätia.
3. Priama vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky odráža prechádzajúci elektrický prúd cez diódu. Smeruje nahor a prebieha v tesnej blízkosti zvislej osi, pretože predstavuje zvýšenie dopredného elektrického prúdu, ku ktorému dochádza pri zvýšení zodpovedajúceho napätia.
4. Druhá (reverzná) vetva zodpovedá a zobrazuje stav uzavretého elektrického prúdu, ktorý tiež prechádza zariadením. Jeho poloha je taká, že prebieha prakticky rovnobežne s horizontálnou osou. Čím strmšie sa táto vetva blíži k vertikále, tým vyššie sú usmerňovacie schopnosti konkrétnej diódy.
5. Podľa grafu možno pozorovať, že po zvýšení priepustného napätia pretekajúceho cez p-n prechod nastáva pomalý nárast elektrického prúdu. Postupne sa však krivka dostáva do oblasti, v ktorej je badateľný skok, po ktorom dochádza k zrýchlenému nárastu jej ukazovateľov. Je to spôsobené otvorením diódy a vedením prúdu pri priepustnom napätí. Pri zariadeniach vyrobených z germánia k tomu dochádza pri napätí 0,1V až 0,2V (maximálna hodnota 1V) a pri kremíkových prvkoch je potrebná vyššia hodnota od 0,5V do 0,6V (maximálna hodnota 1,5V).
6. Uvedené zvýšenie hodnôt prúdu môže viesť k prehriatiu polovodičových molekúl. Ak je odvod tepla, ku ktorému dochádza v dôsledku prírodných procesov a prevádzky radiátorov, menší ako úroveň jeho uvoľňovania, potom môže byť štruktúra molekúl zničená a tento proces bude nezvratný. Z tohto dôvodu je potrebné obmedziť parametre priepustného prúdu, aby sa zabránilo prehriatiu polovodičového materiálu. Na tento účel sa do obvodu pridávajú špeciálne odpory, zapojené do série s diódami.
7. Preskúmaním reverznej vetvy si môžete všimnúť, že ak sa spätné napätie aplikované na prechod pn začne zvyšovať, potom je nárast parametrov prúdu prakticky nepostrehnuteľný. Avšak v prípadoch, keď napätie dosiahne parametre prekračujúce prípustné normy, môže dôjsť k náhlemu skoku v spätnom prúde, ktorý prehreje polovodič a prispeje k následnému rozpadu p-n prechodu.

Základné poruchy diód

Niekedy zariadenia tohto typu zlyhajú, môže k tomu dôjsť v dôsledku prirodzeného znehodnocovania a starnutia týchto prvkov alebo z iných dôvodov.

Celkovo existujú 3 hlavné typy bežných porúch:

1. Porušenie prechodu vedie k tomu, že dióda sa namiesto polovodičového zariadenia stáva v podstate veľmi obyčajným vodičom. V tomto stave stráca svoje základné vlastnosti a začína prechádzať elektrický prúd absolútne akýmkoľvek smerom. Takáto porucha sa ľahko zistí pomocou štandardného multimetra, ktorý začne pípať a ukazuje nízku úroveň odporu v dióde.
2. Keď dôjde k prerušeniu, dôjde k opačnému procesu - zariadenie vo všeobecnosti prestane prechádzať elektrickým prúdom v akomkoľvek smere, to znamená, že sa v podstate stane izolátorom. Na presné určenie prestávky je potrebné použiť testery s kvalitnými a prevádzkyschopnými sondami, inak môžu túto poruchu niekedy nesprávne diagnostikovať. V odrodách zliatinových polovodičov je takéto rozdelenie extrémne zriedkavé.
3. Únik, pri ktorom je porušené tesnenie telesa zariadenia, v dôsledku čoho nemôže správne fungovať.

Rozdelenie p-n križovatky

Takéto poruchy sa vyskytujú v situáciách, keď sa spätný elektrický prúd začne náhle a prudko zvyšovať, k čomu dochádza v dôsledku skutočnosti, že napätie zodpovedajúceho typu dosahuje neprijateľne vysoké hodnoty.

Zvyčajne existuje niekoľko typov:

1. Tepelné poruchy, ktoré sú spôsobené prudkým zvýšením teploty a následným prehriatím.
2. Elektrické poruchy, ktoré sa vyskytujú pod vplyvom prúdu na križovatke.

Graf charakteristiky prúdového napätia vám umožňuje vizuálne študovať tieto procesy a rozdiel medzi nimi.

Elektrická porucha

Následky spôsobené elektrickými poruchami nie sú nezvratné, pretože nezničia samotný kryštál. Preto s postupným poklesom napätia je možné obnoviť všetky vlastnosti a prevádzkové parametre diódy.

Zároveň sú poruchy tohto typu rozdelené do dvoch typov:

1. Poruchy tunelov sa vyskytujú, keď vysoké napätie prechádza cez úzke spoje, čo umožňuje jednotlivým elektrónom uniknúť cez ne. Zvyčajne sa vyskytujú, ak polovodičové molekuly obsahujú veľké množstvo rôznych nečistôt. Počas takejto poruchy sa spätný prúd začne prudko a rýchlo zvyšovať a zodpovedajúce napätie je na nízkej úrovni.
2. Lavínové typy rozpadov sú možné v dôsledku vplyvu silných polí, ktoré môžu urýchliť nosiče náboja na maximálnu úroveň, vďaka čomu vyradia z atómov množstvo valenčných elektrónov, ktoré potom vletia do vodivej oblasti. Tento jav má lavínový charakter, v dôsledku čoho tento typ poruchy a dostali toto meno.

Tepelný rozpad

Výskyt takéhoto rozpadu môže nastať z dvoch hlavných dôvodov: nedostatočný odvod tepla a prehriatie p-n prechodu, ku ktorému dochádza v dôsledku toku elektrického prúdu cez neho pri príliš vysokých rýchlostiach.

Zvýšenie teploty v prechodových a susedných oblastiach spôsobuje tieto dôsledky:

1. Rast vibrácií atómov, ktoré tvoria kryštál.
2. Elektróny vstupujúce do vodivého pásma.
3. Prudký nárast teploty.
4. Deštrukcia a deformácia kryštálovej štruktúry.
5. Úplná porucha a porucha celého rádiového komponentu.

slarkenergy.ru

Usmerňovacia dióda | Volt-info

Obrázok 1. Prúdová charakteristika usmerňovacej diódy.

Prúdová charakteristika usmerňovacej diódy

Na obrázku prvý kvadrant obsahuje doprednú vetvu a tretia - spätnú vetvu diódovej charakteristiky. Priama vetva charakteristiky sa odstráni pôsobením dopredného napätia, resp. spätná vetva, keď je na diódu privedené spätné napätie. Dopredné napätie na dióde je napätie, pri ktorom vzniká na katóde vyšší elektrický potenciál vzhľadom na anódu, a ak hovoríme posunkovou rečou - na katóde mínus (-), na anóde plus (+), ako znázornené na obrázku 2.

Obrázok 2. Obvod na štúdium charakteristík prúdového napätia diódy pri priamom pripojení.

Obrázok 1 zobrazuje nasledujúce symboly:

Iр – prevádzkový prúd diódy;

Ud – pokles napätia na dióde;

U® – spätné napätie diódy;

Upr – prierazné napätie;

Iу – zvodový prúd, alebo spätný prúd diódy.

Pojmy a označenia charakteristík

Prevádzkový prúd diódy (Ip) je jednosmerný elektrický prúd prechádzajúci diódou po dlhú dobu, počas ktorej zariadenie nepodlieha nevratnej deštrukcii teploty a jeho charakteristiky nepodliehajú významným kvalitatívnym zmenám. V referenčných knihách môže byť uvedený ako jednosmerný maximálny prúd. Pokles napätia na dióde (Ud) je napätie na svorkách diódy, ku ktorému dochádza, keď cez ňu prechádza jednosmerný prevádzkový prúd. V referenčných knihách môže byť označené ako priepustné napätie na dióde.

Pri priamom pripojení diódy tečie jednosmerný prúd.

Reverzné napätie diódy (U®) je prípustné spätné napätie na dióde, pôsobiace na ňu po dlhú dobu, pri ktorom nedôjde k nezvratnému zničeniu jej p-n prechodu. V referenčnej literatúre sa môže nazývať maximálne spätné napätie.

Prierazné napätie (Upr) je spätné napätie na dióde, pri ktorom dochádza k nevratnému elektrickému prerušeniu p-n prechodu a v dôsledku toho k poruche zariadenia.

Diódový spätný prúd, alebo zvodový prúd (Iу) je spätný prúd, ktorý dlhodobo nespôsobuje nevratnú deštrukciu (rozpad) p-n prechodu diódy.

Pri výbere usmerňovacích diód sa zvyčajne riadia vyššie uvedenými charakteristikami.

Prevádzka diódy

Jemnosti práca p-n prechod, téma na samostatný článok. Zjednodušme si problém a zvážme činnosť diódy z pohľadu jednosmernej vodivosti. Dióda teda funguje ako vodič pri pripojení dopredu a ako dielektrikum (izolátor) pri opačnom pripojení. Zvážte dva okruhy na obrázku 3.

Obrázok 3. Spätné (a) a predné (b) zapojenie diódy.

Obrázok ukazuje dve verzie toho istého obvodu. Na obrázku 3 (a) poloha spínačov S1 a S2 zabezpečuje elektrický kontakt diódovej anódy s mínusom zdroja energie a katódy cez žiarovku HL1 s plusom. Ako sme už rozhodli, ide o spätné zapojenie diódy. V tomto režime sa dióda bude správať ako elektricky izolačný prvok, elektrický obvod bude prakticky otvorený a lampa nebude svietiť.

Pri zmene polohy kontaktov S1 a S2, obrázok 3 (b), je elektrický kontakt medzi anódou diódy VD1 a plusom zdroja energie a katódou cez žiarovku s mínusom. V tomto prípade je splnená podmienka na priame spínanie diódy, tá sa „otvorí“ a preteká ňou prúd záťaže (lampy) ako vodičom.

Ak ste práve začali študovať elektroniku, môžete byť trochu zmätení zložitosťou spínačov na obrázku 3. Nakreslite analógiu založenú na danom popise na základe zjednodušených schém na obrázku 4. Toto cvičenie vám umožní pochopiť a trochu sa zorientovať ohľadom princípu stavby a čítania elektrické schémy.

Obrázok 4. Schéma spätného a priameho zapojenia diódy (zjednodušene).

Na obrázku 4 je zmena polarity na vývodoch diódy zabezpečená zmenou polohy diódy (pretočením).

Jednosmerné vedenie diódy

Obrázok 5. Diagramy napätia pred a za usmerňovacou diódou.

Podmienečne predpokladajme, že elektrický potenciál spínača S2 je vždy rovný 0. Potom bude na anóde diódy privedený rozdiel napätia –US1-S2 a +US1-S2 v závislosti od polohy spínačov S1 a S2. Schéma takéhoto pravouhlého striedavého napätia je znázornená na obrázku 5 (horná schéma). Keď je rozdiel napätia na anóde diódy záporný, je zablokovaná (funguje ako izolačný prvok), pričom cez výbojku HL1 netečie prúd a nehorí a napätie na výbojke je takmer nulové. Keď je rozdiel napätia kladný, dióda sa zapne (funguje ako elektrický vodič) a prúd preteká sériovým obvodom dióda-lampa. Napätie lampy sa zvýši na UHL1. Toto napätie je o niečo menšie ako napätie napájacieho zdroja, pretože časť napätia na dióde klesá. Z tohto dôvodu sa rozdiely v napätí v elektronike a elektrotechnike niekedy nazývajú "úbytky napätia". Tie. v tomto prípade, ak sa lampa považuje za záťaž, potom na nej bude napätie záťaže a pokles napätia na dióde.

Obdobia záporného rozdielu napätia sú teda diódou ignorované, prerušené a prúd preteká záťažou iba počas období kladného rozdielu napätia. Táto premena striedavého napätia na unipolárne (pulzujúce alebo priame) sa nazýva usmernenie.

volt-info.ru

1. Polovodičové diódy, princíp činnosti, vlastnosti:

POLOVODIČOVÁ DIÓDA - polovodičové zariadenie s dvoma elektródami, ktoré má jednosmernú vodivosť. Polovodičové diódy zahŕňajú širokú skupinu zariadení s p-n prechodmi, kov-polovodičovými kontaktmi atď. Najbežnejšie sú polovodičové diódy s elektrickým prevodom. Slúžiť na transformáciu a generovanie elektrické vibrácie. Jeden z hlavných moderných elektronické zariadenia. Princíp činnosti polovodičovej diódy: Princíp činnosti polovodičovej diódy je založený na vlastnostiach prechodu elektrón-diera, najmä na silnej asymetrii prúdovo-napäťovej charakteristiky voči nule. Týmto spôsobom sa rozlišuje priame a spätné spojenie. Pri priamom zapojení má dióda nízky elektrický odpor a dobre vedie elektrický prúd. Opačným spôsobom - pri napätí menšom ako prierazné napätie je odpor veľmi vysoký a prúd je zablokovaný. Charakteristika:

2. Polovodičové diódy, priame a spätné zapojenie, napätie:

Priame a spätné pripojenie:

Keď je p-n prechod priamo pripojený, vonkajšie napätie vytvára pole v prechode, ktoré je v opačnom smere ako vnútorné difúzne pole. Sila výsledného poľa klesá, čo je sprevádzané zúžením blokujúcej vrstvy. Výsledkom je, že veľké množstvo väčšinových nosičov náboja sa môže difúzne pohybovať do susednej oblasti (driftový prúd sa nemení, pretože závisí od počtu menšinových nosičov vystupujúcich na hraniciach prechodu), t.j. výsledný prúd bude prechádzať prechodom, určený hlavne difúznou zložkou. Difúzny prúd závisí od výšky potenciálnej bariéry a zvyšuje sa exponenciálne, keď klesá.

Zvýšená difúzia nosičov náboja cez spojenie vedie k zvýšeniu koncentrácie dier v oblasti typu n a elektrónov v oblasti typu p. Toto zvýšenie koncentrácie minoritného nosiča v dôsledku vplyvu externého napätia aplikovaného na spoj sa nazýva injekcia minoritného nosiča. Nerovnovážne menšinové nosiče difundujú hlboko do polovodiča a narúšajú jeho elektrickú neutralitu. Obnovenie neutrálneho stavu polovodiča nastáva v dôsledku príchodu nosičov náboja z externého zdroja. To je dôvod pre výskyt prúdu vo vonkajšom obvode, ktorý sa nazýva priamy.

Keď je pn prechod zapnutý v opačnom smere, vonkajšie spätné napätie vytvorí elektrické pole, ktoré sa zhoduje v smere s difúznym poľom, čo vedie k zvýšeniu potenciálovej bariéry a zväčšeniu šírky blokujúcej vrstvy. To všetko znižuje difúzne prúdy väčšinových nosičov. Pre menšinové nosiče zostáva pole v pn prechode zrýchľujúce, a preto sa driftový prúd nemení.

Výsledný prúd bude teda pretekať cez križovatku, určený hlavne driftovým prúdom minoritného nosiča. Keďže počet driftujúcich menšinových nosičov nezávisí od použitého napätia (ovplyvňuje iba ich rýchlosť), potom pri zvyšovaní spätného napätia prúd cez prechod smeruje k hraničnej hodnote IS, ktorá sa nazýva saturačný prúd. Čím vyššia je koncentrácia donorových a akceptorových nečistôt, tým nižší je saturačný prúd a so zvyšujúcou sa teplotou saturačný prúd exponenciálne rastie.

V grafe sú znázornené prúdovo-napäťové charakteristiky pre dopredné a spätné pripojenie diódy. Hovorí sa tiež o doprednej a spätnej vetve charakteristiky prúdového napätia. Priama vetva (Ipr a Upr) zobrazuje charakteristiky diódy pri priamom pripojení (to znamená, keď sa na anódu aplikuje „plus“). Reverzná vetva (Irev a Urev) zobrazuje charakteristiky diódy pri spätnom zapnutí (to znamená, keď sa na anódu aplikuje „mínus“).

Modrá hrubá čiara je charakteristikou germániovej (Ge) diódy a čierna tenká čiara je charakteristikou kremíkovej (Si) diódy. Na obrázku nie sú zobrazené jednotky merania prúdovej a napäťovej osi, pretože závisia od konkrétnej značky diódy.

Na začiatok definujme, ako pre každý plochý súradnicový systém, štyri súradnicové uhly (kvadranty). Pripomínam, že za prvý kvadrant sa považuje ten, ktorý sa nachádza vpravo hore (teda tam, kde máme písmená Ge a Si). Ďalej sa počítajú kvadranty proti smeru hodinových ručičiek.

Takže naše II a IV kvadranty sú prázdne. Diódu totiž môžeme zapnúť iba dvoma spôsobmi – dopredu alebo dozadu. Nie je možná situácia, keď napríklad diódou preteká spätný prúd a zároveň je zapnutá v smere dopredu, alebo inými slovami, nie je možné súčasne použiť „plus“ aj „mínus“ na jeden výstup. Presnejšie, je to možné, ale potom to bude skrat. Zostávajú do úvahy len dva prípady: priame zapojenie diódy a spätné zapojenie diódy.

Graf priameho spojenia je nakreslený v prvom kvadrante. To ukazuje, že čím väčšie je napätie, tým väčší je prúd. Navyše do určitého bodu sa napätie zvyšuje rýchlejšie ako prúd. Potom však dôjde k obratu a napätie zostane takmer nezmenené, ale prúd sa začne zvyšovať. Pre väčšinu diód sa tento bod obratu vyskytuje v rozsahu 0,5...1 V. Hovorí sa, že toto napätie „klesne“ cez diódu. Týchto 0,5...1 V je pokles napätia na dióde. Pomalý nárast prúdu na napätie 0,5...1V znamená, že v tomto úseku diódou nepreteká prakticky žiadny prúd ani v priepustnom smere.

Graf spätného prepínania je nakreslený v treťom kvadrante. Z toho je vidieť, že na významnej ploche zostáva prúd takmer nezmenený a potom sa zvyšuje ako lavína. Ak zvýšite napätie napríklad na niekoľko stoviek voltov, potom toto vysoké napätie „prerazí“ diódu a cez diódu bude pretekať prúd. Ale „rozpad“ je nezvratný proces (pre diódy). To znamená, že takéto „zlomenie“ povedie k vyhoreniu diódy a buď úplne prestane prechádzať prúdom v akomkoľvek smere, alebo naopak – bude prechádzať prúdom vo všetkých smeroch.

Charakteristiky konkrétnych diód vždy udávajú maximálne spätné napätie - to znamená napätie, ktoré dióda vydrží bez „rozpadu“, keď je zapnutá v opačnom smere. Toto je potrebné vziať do úvahy pri vývoji zariadení, ktoré používajú diódy.

Porovnaním charakteristík kremíkových a germániových diód môžeme dospieť k záveru, že v p-n spojoch kremíkovej diódy sú dopredné a spätné prúdy menšie ako v germániovej dióde (pri rovnakých hodnotách napätia na svorkách). Je to spôsobené tým, že kremík má väčšiu medzeru v pásme a na to, aby sa elektróny presunuli z valenčného pásma do vodivého pásma, je potrebné im dodať viac dodatočnej energie.

studfiles.net

Maximálne spätné napätie na diódach je určené vzorcom

Urev. max = 1,045 Uav.

V mnohých praktických aplikáciách sa tyristorové meniče používajú na usmernenie striedavého prúdu a plynulé riadenie výkonu prenášaného do záťaže. Malé riadiace prúdy zároveň umožňujú riadiť veľké záťažové prúdy.

Príklad najjednoduchšieho výkonovo riadeného tyristorového usmerňovača je na obr. 7.10.

Ryža. 7.10. Obvod tyristorového usmerňovača

Na obr. Na obrázku 7.11 sú časové diagramy, ktoré vysvetľujú princíp regulácie priemernej hodnoty usmerneného napätia.

Ryža. 7.11. Časové diagramy činnosti tyristorového usmerňovača

V tomto zapojení sa predpokladá, že vstupné napätie Uin pre nastaviteľný tyristor je generované napríklad celovlnným usmerňovačom. Ak sú na začiatku každého polcyklu dodávané riadiace impulzy Uу s dostatočnou amplitúdou ( plocha o-a na diagrame Uout), výstupné napätie bude opakovať napätie plnovlnného usmerňovača. Ak posuniete riadiace impulzy do stredu každého polcyklu, potom výstupné impulzy budú mať trvanie rovnajúce sa štvrtine polcyklu (časť b-c). Ďalšie posunutie riadiacich impulzov povedie k ďalšiemu zníženiu priemernej amplitúdy výstupných impulzov (časť d – e).

Aplikovaním riadiacich impulzov na tyristor, ktoré sú fázovo posunuté vzhľadom na vstupné napätie, môžete zmeniť sínusové napätie (prúd) na sekvenciu impulzov ľubovoľného trvania, amplitúdy a polarity, to znamená, že môžete zmeniť efektívnu hodnota napätia (prúdu) v širokom rozsahu.

7.3 Anti-aliasingové filtre

Uvažované rektifikačné obvody umožňujú získať unipolárne pulzujúce napätie, ktoré nie je vždy použiteľné pre napájanie zložitých elektronických zariadení, pretože v dôsledku veľkých pulzácií vedú k nestabilite ich prevádzky.

Na výrazné zníženie zvlnenia sa používajú vyhladzovacie filtre. Najdôležitejším parametrom vyhladzovacieho filtra je vyhladzovací koeficient S, určený vzorcom S=1/2, kde 1 a 2 sú koeficienty zvlnenia na vstupe a výstupe filtra. Faktor zvlnenia ukazuje, koľkokrát filter znižuje zvlnenie. V praktických obvodoch môže faktor zvlnenia na výstupe filtra dosiahnuť hodnoty 0,00003.

Hlavnými prvkami filtrov sú reaktívne prvky - kapacita a indukčnosť (tlmivky). Uvažujme najskôr o princípe fungovania najjednoduchšieho antialiasingového filtra, ktorého schéma je znázornená na obr. 7.12.

Ryža. 7.12. Obvod najjednoduchšieho vyhladzovacieho filtra s polvlnným usmerňovačom

V tomto obvode sa vyhladenie napätia na záťaži po polvlnnom diódovom usmerňovači VD vykonáva pomocou kondenzátora C pripojeného paralelne k záťaži Rn.

Časové diagramy vysvetľujúce činnosť takéhoto filtra sú znázornené na obr. 7.13. V úseku t1 – t2 vstupné napätie otvára diódu a nabíja kondenzátor. Keď vstupné napätie začne klesať, dióda sa uzavrie s napätím nahromadeným na kondenzátore Uc (sekcia t1 - t2). Počas tohto intervalu sa odpojí zdroj vstupného napätia od kondenzátora a záťaže a kondenzátor sa vybije cez odpor záťaže Rн.

Ryža. 7.13. Časové diagramy prevádzky filtra s polvlnovým usmerňovačom

Ak je kapacita dostatočne veľká, dôjde k vybitiu kapacity cez Rн s veľkou časovou konštantou =RнС, a preto bude pokles napätia na kondenzátore malý a vyhladzovací efekt bude významný. Na druhej strane, čím väčšia je kapacita, tým kratší je segment t1 - t2, počas ktorého je dióda otvorená a preteká ňou prúd i, ktorý sa zvyšuje (pre daný priemerný zaťažovací prúd) so zmenšujúcim sa rozdielom t2 - t1. Tento režim činnosti môže viesť k poruche usmerňovacej diódy a navyše je pre transformátor dosť ťažký.

Pri použití celovlnných usmerňovačov sa množstvo zvlnenia na výstupe kapacitného filtra znižuje, pretože kondenzátor je menší počas doby medzi objavením sa impulzov, čo je dobre znázornené na obr. 7.14.

Ryža. 7.14. Full-Wave Rectifier Ripple Smoothing

Na výpočet veľkosti zvlnenia na výstupe kapacitného filtra aproximujeme zvlnenie výstupného napätia pomocou krivky pílovitého prúdu, ako je znázornené na obr. 7.15.

Ryža. 7.15. Aproximácia zvlnenia napätia

Zmena náboja na kondenzátore je daná výrazom

∆Q=∆UC=I nТ1,

kde T1 je perióda pulzovania, In je priemerná hodnota záťažového prúdu. Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že Iн = Иср/ Rн, získame

Z obr. 7.15 z toho vyplýva

v tomto prípade je dvojnásobná amplitúda pulzácií určená výrazom

Indukčné filtre majú tiež vyhladzovacie vlastnosti a najlepšie vyhladzovacie vlastnosti sa nachádzajú vo filtroch obsahujúcich indukčnosť a kapacitu zapojené tak, ako je znázornené na obr. 7.16.

Ryža. 7.16. Antialiasingový filter s indukčnosťou a kapacitou

V tomto obvode je kapacita kondenzátora zvolená tak, aby jeho reaktancia bola výrazne menšia ako odpor záťaže. Výhodou takéhoto filtra je, že znižuje hodnotu vstupného zvlnenia ∆U na hodnotu, kde ω je frekvencia zvlnenia.

V praxi sa rozšírili rôzne typy filtrov v tvare F a U, ktorých konštrukčné možnosti sú uvedené na obr. 7.17.

Pri nízkych zaťažovacích prúdoch dobre funguje usmerňovač v tvare F znázornený na obr. 7.16.

Ryža. 7.17. Možnosti konštrukcie filtra

V najkritickejších schémach sa používajú viacčlánkové filtračné obvody (obr. 7.17 d).

Často je induktor nahradený odpormi, čo trochu znižuje kvalitu filtrácie, ale výrazne znižuje náklady na filtre (obr. 7.17 b, c).

Hlavnou vonkajšou charakteristikou usmerňovačov s filtrom je závislosť priemernej hodnoty výstupného napätia Uav (napätie záťaže) od priemernej hodnoty výstupného prúdu.

V uvažovaných obvodoch vedie zvýšenie výstupného prúdu k zníženiu Uav v dôsledku zvýšenia poklesu napätia na vinutiach transformátora, diódach, zvodových vodičoch a filtračných prvkoch.

Sklon vonkajšej charakteristiky pri danom priemernom prúde je určený prostredníctvom výstupného odporu Rout, určeného podľa vzorca:

Icр – množina. Čím menšia je hodnota Rout, tým menej závisí výstupné napätie od výstupného prúdu, tým lepší je obvod usmerňovača s filtrom. Na obr. Obrázok 7.18 ukazuje typické závislosti Uav od Iav pre rôzne možnosti filtrácie.

Ryža. 7.18. Typické závislosti Uav od Iav pre rôzne schémy filtrovania

studfiles.net

Čo je spätné napätie? - rekonštrukcie interiérov

Reverzné napätie

Spätné napätie je typ energetického signálu, ktorý vzniká pri obrátení polarity elektrického prúdu. Toto napätie sa často vyskytuje, keď sa na diódu aplikuje obrátená polarita, čo spôsobí, že dióda reaguje opačným smerom. Táto reverzná funkcia môže tiež vytvoriť prierazné napätie v dióde, pretože to často preruší obvod, na ktorý je napätie privedené.

K spätnému napätiu dochádza, keď je zdroj pripojenia napájacieho signálu k obvodu aplikovaný obráteným spôsobom. To znamená, že zdroj kladného vodiča je pripojený k zemi alebo zápornému vodiču obvodu a naopak. Tento prenos napätia často nie je určený, pretože väčšina elektrických obvodov nie je schopná zvládnuť napätie.

Keď je na obvod alebo diódu privedené minimálne napätie, môže to spôsobiť, že obvod alebo dióda budú fungovať opačne. To môže spôsobiť reakciu, ako je nesprávne otáčanie motora ventilátora skrinky. V takýchto prípadoch bude prvok naďalej fungovať.

Keď je množstvo napätia aplikovaného na obvod príliš veľké, signál pre prijímací obvod sa nazýva prierazné napätie. Ak vstupný signál, ktorý bol obrátený, prekročí prípustné napätie, ktoré má obvod udržať, obvod môže byť poškodený nad rámec zvyšku použiteľnosti. Bod, v ktorom je obvod poškodený, sa vzťahuje na hodnotu prierazného napätia. Toto prierazné napätie má niekoľko ďalších názvov, spätné špičkové napätie alebo spätné prierazné napätie.

Spätné napätie môže spôsobiť poruchové napätie, ktoré tiež ovplyvňuje činnosť iných komponentov obvodu. Okrem škodlivých diód a funkcií obvodu spätného napätia sa môže stať aj špičkou spätného napätia. V takýchto prípadoch obvod nemôže obsiahnuť množstvo vstupného výkonu zo signálu, ktorý bol obrátený, a môže vytvoriť prierazné napätie medzi izolátormi.

Toto prierazné napätie, ktoré sa môže vyskytnúť na komponentoch obvodu, môže spôsobiť poruchu komponentov alebo izolátorov drôtov. To ich môže zmeniť na signálne vodiče a poškodiť obvod vedením napätia do rôznych častí obvodu, ktoré by ho nemali prijímať, čo spôsobuje nestabilitu v celom obvode. To môže spôsobiť napäťové oblúky medzi komponentmi, ktoré môžu byť tiež dostatočne silné na zapálenie rôznych komponentov obvodu a spôsobiť požiar.

Systém TT v elektroinštaláciách s napätím do 1000V

Dátum zverejnenia: 23.12.2017

Viete, čo je spätné napätie?

Reverzné napätie

Spätné napätie je typ energetického signálu, ktorý vzniká pri obrátení polarity elektrického prúdu. Toto napätie sa často vyskytuje, keď sa na diódu aplikuje obrátená polarita, čo spôsobí, že dióda reaguje opačným smerom. Táto reverzná funkcia môže tiež vytvoriť prierazné napätie v dióde, pretože to často preruší obvod, na ktorý je napätie privedené.

K spätnému napätiu dochádza, keď je zdroj pripojenia napájacieho signálu k obvodu aplikovaný obráteným spôsobom. To znamená, že zdroj kladného vodiča je pripojený k zemi alebo zápornému vodiču obvodu a naopak. Tento prenos napätia často nie je určený, pretože väčšina elektrických obvodov nie je schopná zvládnuť napätie.

Keď je na obvod alebo diódu privedené minimálne napätie, môže to spôsobiť, že obvod alebo dióda budú fungovať opačne. To môže spôsobiť reakciu, ako je nesprávne otáčanie motora ventilátora skrinky. V takýchto prípadoch bude prvok naďalej fungovať.

Keď je množstvo napätia aplikovaného na obvod príliš veľké, signál pre prijímací obvod sa nazýva prierazné napätie. Ak vstupný signál, ktorý bol obrátený, prekročí prípustné napätie, ktoré má obvod udržať, obvod môže byť poškodený nad rámec zvyšku použiteľnosti. Bod, v ktorom je obvod poškodený, sa vzťahuje na hodnotu prierazného napätia. Toto prierazné napätie má niekoľko ďalších názvov, spätné špičkové napätie alebo spätné prierazné napätie.

Spätné napätie môže spôsobiť poruchové napätie, ktoré tiež ovplyvňuje činnosť iných komponentov obvodu. Okrem škodlivých diód a funkcií obvodu spätného napätia sa môže stať aj špičkou spätného napätia. V takýchto prípadoch obvod nemôže obsiahnuť množstvo vstupného výkonu zo signálu, ktorý bol obrátený, a môže vytvoriť prierazné napätie medzi izolátormi.

Toto prierazné napätie, ktoré sa môže vyskytnúť na komponentoch obvodu, môže spôsobiť poruchu komponentov alebo izolátorov drôtov. To ich môže zmeniť na signálne vodiče a poškodiť obvod vedením napätia do rôznych častí obvodu, ktoré by ho nemali prijímať, čo spôsobuje nestabilitu v celom obvode. To môže spôsobiť napäťové oblúky medzi komponentmi, ktoré môžu byť tiež dostatočne silné na zapálenie rôznych komponentov obvodu a spôsobiť požiar.

Navigácia príspevku

Zdravý

Renovácia interiérových stavieb

Počas životného cyklu budovy sú v určitých obdobiach potrebné renovačné práce na modernizáciu interiéru. Modernizácia je nevyhnutná aj vtedy, keď dizajn interiéru či funkčnosť zaostáva za modernou dobou.

Viacpodlažná konštrukcia

V Rusku je viac ako 100 miliónov bytových jednotiek a väčšina z nich sú „rodinné domy“ alebo chaty. V mestách, na predmestiach a na vidieku sú vlastné domy veľmi bežným typom bývania.
Prax navrhovania, výstavby a prevádzky budov je najčastejšie kolektívnym úsilím rôznych skupín odborníkov a profesií. V závislosti od veľkosti, zložitosti a účelu konkrétneho stavebného projektu môže projektový tím zahŕňať:
1. Realitný developer, ktorý zabezpečuje financovanie projektu;
Jedna alebo viac finančných inštitúcií alebo iných investorov, ktorí poskytujú financovanie;
2. miestne plánovacie a riadiace orgány;
3. Služba, ktorá vykonáva ALTA/ACSM a stavebné prieskumy počas celého projektu;
4. Manažéri budov, ktorí koordinujú úsilie rôznych skupín účastníkov projektu;
5. licencovaní architekti a inžinieri, ktorí navrhujú budovy a pripravujú stavebné dokumenty;

Charakteristika a parametre usmerňovačov a univerzálnych diód

Usmerňovacie diódy sa používajú na usmernenie nízkofrekvenčného striedavého prúdu. Usmerňovacie vlastnosti týchto diód sú založené na princípe jednosmernej vodivosti p-a-prechodov elektrón-diera.

Univerzálne diódy sa používajú v rôznych elektronických zariadeniach ako AC usmerňovače vysokých a nízkych frekvencií, násobiče a frekvenčné meniče, detektory veľkých a malých signálov a pod. Rozsah prevádzkových prúdov a napätí usmerňovačov a univerzálnych diód je veľmi široký, preto sa vyrábajú s bodovými aj plošnými pn prechodmi v polovodičovej štruktúre s plochami od desatín štvorcového milimetra do niekoľkých štvorcových centimetrov. Univerzálne diódy zvyčajne používajú prechody s malými plochami a kapacitami, ale s relatívne vysokými hodnotami priepustných prúdov a spätných napätí. Tieto požiadavky spĺňajú bodové, mikrozliatinové planárne a mesaplanárne diódy. Charakteristiky a parametre univerzálnych diód sú rovnaké ako pri usmerňovacích diódach.

Voltampérové ​​charakteristiky(voltvoltová charakteristika) usmerňovacích diód vyjadruje závislosť prúdu prechádzajúceho diódou od hodnoty a polarity na ňu privedeného jednosmerného napätia Priama vetva charakteristiky znázorňuje závislosť prúdu diódou od jednosmerného prúdu. cez polaritu aplikovaného napätia. Sila priepustného prúdu závisí exponenciálne od priepustného napätia aplikovaného na diódu a môže dosiahnuť veľké hodnoty s malým (asi 0,3 - 1 V) poklesom napätia na dióde.

Reverzná vetva charakteristiky zodpovedá nevodivému smeru prúdu cez diódu s obrátenou polaritou napätia privedeného na diódu. Spätný prúd (sekcia OD) mierne závisí od použitého spätného napätia. Pri relatívne vysokom spätnom napätí (bod B na charakteristike) dochádza k elektrickému rozpadu p-n prechodu, pri ktorom sa rýchlo zvyšuje spätný prúd, čo môže viesť k tepelnému rozpadu a poškodeniu diódy. So stúpajúcou teplotou sa zvýši tepelný prúd a generačný prúd nosičov náboja v križovatke, čo povedie k zvýšeniu dopredného a spätného prúdu a posunu charakteristík diódy.

Vlastnosti a zameniteľnosť diód sa posudzujú podľa ich parametrov. Medzi hlavné parametre patria prúdy a napätia spojené s charakteristikou prúd-napätie Diódy sa používajú v AC aj DC obvodoch. Preto sa na vyhodnotenie vlastností diód spolu s parametrami používajú diferenciálne parametre, ktoré charakterizujú ich prevádzku na striedavý prúd.

Usmernený (jednosmerný) prúd Ipr je prúd (priemerná hodnota za periódu) prechádzajúci diódou, ktorý zabezpečuje jej spoľahlivú a dlhodobú prevádzku. Sila tohto prúdu je obmedzená ohrevom alebo maximálnym výkonom Pmax. Prekročenie priepustného prúdu vedie k tepelnému rozpadu a poškodeniu diódy.

• Dopredný pokles napätia UPr.Av - priemerná hodnota za obdobie na dióde, keď ňou prechádza prípustný dopredný prúd.
• Povolené spätné napätie U0br je priemerná hodnota za obdobie, pri ktorom je zabezpečená spoľahlivá a dlhodobá prevádzka diódy. Prekročenie spätného napätia vedie k poruche a poruche diód. Keď teplota stúpa, hodnoty spätného napätia a prúdu vpred klesajú.
• Reverzný prúd Irev - priemerná hodnota za obdobie spätného prúdu pri prijateľnej Urev. Čím nižší je spätný prúd, tým lepšie

Ste usmerňovacími vlastnosťami diódy. Zvýšenie teploty o každých 10 °C vedie k zvýšeniu spätného prúdu pre germániové a kremíkové diódy 1,5 - 2 krát alebo viac.

Maximálna konštantná alebo priemerný výkon Pmax rozptýlený diódou za dobu, pri ktorej môže dióda pracovať dlhú dobu bez zmeny svojich parametrov. Tento výkon je súčtom súčinov prúdov a napätí v predpätí a spätnom predpätí prechodu, t.j. pre kladné a záporné polcykly striedavého prúdu. Pre zariadenia s vysokým výkonom pracujúce s dobrým odvodom tepla Pmax = (Tp.max - Tk)/Rpk. Pre nízkoenergetické zariadenia pracujúce bez chladiča,

Pmax = (Tp.max - Ts) / Rp.s.

Maximálna teplota spoja Gp.max závisí od materiálu (pásmovej medzery) polovodiča a stupňa jeho dotovania, t.j. od odporu oblasti p-n prechodu - bázy. Rozsah Gp.max pre germánium leží v rozmedzí 80 - 110 °C a pre kremík 150 - 220 °C.

Tepelná odolnosť Rp.k medzi prechodom a puzdrom je určené teplotným rozdielom medzi prechodom Tpi puzdra Tk a priemerným výkonom Ra uvoľneným pri prechode a je 1 - 3 ° C / W: Ra.K = (Ta - TK) / Pa. Tepelný odpor Rnc medzi spojom a okolím závisí od rozdielu teplôt medzi spojom Tp a prostredím Tc. Keďže prakticky RPK

Obmedzujúci režim použitia diódy je charakterizovaný maximálnym prípustným spätným napätím URev max, maximálnym prúdom usmerňovača IPr max a maximálnou teplotou prechodu TPmax.S nárastom frekvencie striedavého napätia privádzaného do diódy sa zhoršujú jej usmerňovacie vlastnosti. Na určenie vlastností usmerňovacích diód sa preto zvyčajne špecifikuje pracovný frekvenčný rozsah Df alebo maximálna usmerňovacia frekvencia fmax.Pri frekvenciách väčších ako fmax menšinové nosiče náboja nahromadené počas dopredného polcyklu v báze nestihnú kompenzovať, preto počas spätného polcyklu usmerneného napätia zostáva prechod nejaký čas dopredu predpätý (to znamená, že stráca svoje usmerňovacie vlastnosti). Táto vlastnosť sa prejavuje výraznejšie, čím väčší je dopredný prúdový impulz alebo čím vyššia je frekvencia privádzaného striedavého napätia.Okrem toho na vysoké frekvencie začína sa prejavovať posunovací efekt bariéry a difúznych kapacít p-n prechodu, čím sa znižujú jeho usmerňovacie vlastnosti

Pri výpočte režimu usmerňovača sa používa statický odpor voči jednosmernému prúdu a diferenciálny odpor diód voči striedavému prúdu

• Diferenciál Odpor striedavého prúdu rdiff=dU/dI alebo rDiff=ДU/ДI určuje zmenu prúdu cez diódu pri zmene napätia v blízkosti zvoleného pracovného bodu na charakteristike diódy. Pri priamom zapnutom napätí rdif Pr = 0,026/ /IPr a prúde Ipr > 10 mA je to niekoľko ohmov, pri pripojení spätného napätia je rdif pr veľké (od desiatok kiloohmov až po niekoľko mega- ohmy).
• Statické odolnosť diódy proti jednosmernému prúdu rprd = Upr/Ipr, rrev d = Urev/Irev V V oblasti priepustných prúdov rFor d>rdiff pr, av oblasti spätných prúdov r0br d

Diódové kapacity majú významný vplyv na ich výkon pri vysokých frekvenciách a v pulzných režimoch. Pasové údaje diód zvyčajne udávajú celkovú kapacitu diódy CD, ktorá okrem bariérovej a difúznej kapacity zahŕňa aj kapacitu tela zariadenia.Táto kapacita sa meria medzi vonkajšími prúdovými vodičmi diódy pri danom reverze. predpätie a frekvencia prúdu

Polovodičová dióda - Jedná sa o polovodičové zariadenie s jedným p-n prechodom a dvoma elektródami. Princíp činnosti polovodičovej diódy je založený na fenoméne p-n prechodu, takže pre ďalšie štúdium akýchkoľvek polovodičových zariadení musíte vedieť, ako to funguje.

Usmerňovacia dióda (nazývaný aj ventil) je typ polovodičovej diódy, ktorá slúži na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd.

Dióda má dva vývody (elektródy) anódu a katódu. Anóda je pripojená k vrstve p, katóda k vrstve n. Keď sa na anódu aplikuje plus a na anódu mínus (priame pripojenie diódy), dióda prechádza prúdom. Ak sa na anódu aplikuje mínus a na katódu plus (spätné zapojenie diódy), diódou nebude prúdiť žiadny prúd, čo možno vidieť z voltampérových charakteristík diódy. Preto, keď sa na vstup usmerňovacej diódy privádza striedavé napätie, prechádza cez ňu iba jedna polvlna.

Prúdovo-napäťová charakteristika (voltampérová charakteristika) diódy.

Prúdovo-napäťová charakteristika diódy je znázornená na obr. I. 2. Prvý kvadrant znázorňuje priamu vetvu charakteristiky, ktorá popisuje stav vysokej vodivosti diódy s privedeným napätím v priepustnom smere, ktorý je linearizovaný po častiach lineárnou funkciou

u = Uo+RD i

kde: u je napätie na ventile pri prechode prúdu i; U 0 - prahové napätie; R d - dynamický odpor.

V treťom kvadrante sa nachádza spätná vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky, ktorá popisuje stav nízkej vodivosti pri privedení spätného napätia na diódu. V stave nízkej vodivosti netečie polovodičovou štruktúrou prakticky žiadny prúd. To však platí len do určitej hodnoty spätného napätia. Pri spätnom napätí, keď intenzita elektrického poľa v pn prechode dosiahne asi 10 s V/cm, môže toto pole odovzdať mobilné nosiče náboja - elektróny a diery, ktoré sa neustále objavujú v celom objeme polovodičovej štruktúry v dôsledku generovania tepla. - kinetická energia dostatočná na ionizáciu neutrálnych atómov kremíka. Výsledné diery a vodivé elektróny sú zasa urýchľované elektrinou p-n pole prechod a tiež ionizujú neutrálne atómy kremíka. V tomto prípade dochádza k lavínovému zvýšeniu spätného prúdu, t.j. e) rozpad lavín.

Napätie, pri ktorom dochádza k prudkému zvýšeniu spätného prúdu, je nazývané prierazné napätie U 3 .

TÉMA 3. POLOVODIČOVÉ DIÓDY

Polovodičová dióda je elektrické konvertujúce polovodičové zariadenie s jedným elektrickým prechodom a dvoma svorkami, ktoré využíva vlastnosti pn križovatka A.

Polovodičové diódy sú klasifikované:

1) podľa účelu: usmerňovač, vysokofrekvenčné a ultravysokofrekvenčné (HF a mikrovlnné diódy), impulzné, polovodičové zenerove diódy (referenčné diódy), tunelové diódy, reverzné diódy, varikapy atď.;

2) podľa konštrukčných a technologických vlastností: rovinné a bodové;

3) podľa typu zdrojového materiálu: germánium, kremík, arzenid-gálium atď.

Obrázok 3.1 – Návrh bodových diód

Bodová dióda používa germániovú alebo kremíkovú doštičku s elektrickou vodivosťou typu n (obr. 3.1), hrúbkou 0,1...0,6 mm a plochou 0,5...1,5 mm2; Naostrený drôt (ihla) s nanesenou nečistotou prichádza do kontaktu s platňou. V tomto prípade nečistoty difundujú z ihly do hlavného polovodiča, čím vytvárajú oblasť s iným typom elektrickej vodivosti. V blízkosti ihly sa tak vytvorí miniatúrny pologuľovitý pn prechod.

Na výrobu germániových bodových diód sa na germániovú platňu privarí volfrámový drôt potiahnutý indiom. Indium je akceptorom germánia. Výsledná oblasť germánia typu p je emitor.

Kremíkové bodové diódy sú vyrobené z kremíka typu n a drôtu potiahnutého hliníkom, ktorý slúži ako akceptor pre kremík.

V planárnych diódach je pn prechod tvorený dvoma polovodičmi s rôznymi typmi elektrickej vodivosti a plocha spojenia rôznych typov diód sa pohybuje od stotín štvorcového milimetra po niekoľko desiatok štvorcových centimetrov (výkonové diódy).

Planárne diódy sa vyrábajú tavnou (tavnou) alebo difúznou metódou (obr. 3.2).

Obrázok 3.2 – Návrh planárnych diód vyrobených zliatinovou (a) a difúznou metódou (b)

Kvapka india sa pri teplote asi 500 °C zataví do platničky germánia typu n (obr. 3.2, a), ktoré zlúčené s germániom vytvorí vrstvu germánia typu p. Oblasť s elektrickou vodivosťou typu p má vyššiu koncentráciu nečistôt ako hlavná doska, a preto je žiaričom. Olovené drôty, zvyčajne vyrobené z niklu, sú prispájkované k hlavnej germániovej platni a k ​​indiovej platni. Ak sa ako východiskový materiál použije germánium typu p, potom sa do neho zataví antimón a potom sa získa oblasť žiariča typu n.

Difúzna metóda výroby p-n prechodu je založená na skutočnosti, že atómy nečistôt difundujú do hlavného polovodiča (obr. 3.2, b). Na vytvorenie p-vrstvy sa využíva difúzia akceptorového prvku (bór alebo hliník pre kremík, indium pre germánium) cez povrch východiskového materiálu.

3.1 Usmerňovacie diódy

Usmerňovacia polovodičová dióda je polovodičová dióda určená na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd.

Usmerňovacie diódy sú vyrobené na báze pn prechodu a majú dve oblasti, jedna z nich má nižší odpor (obsahuje vyššiu koncentráciu nečistôt) a nazýva sa emitor. Druhá oblasť, základ, je odolnejšia (obsahuje nižšiu koncentráciu nečistôt).

Činnosť usmerňovacích diód je založená na vlastnosti jednosmernej vodivosti p-n prechodu, ktorá spočíva v tom, že tento dobre vedie prúd (má nízky odpor) pri priamom pripojení a prakticky nevedie prúd (má veľmi vysoký odpor) pri opačnom zapojení.

Ako je známe, dopredný prúd diódy je vytvorený hlavnými a spätný prúd je vytvorený neprimárnymi nosičmi náboja. Koncentrácia väčšinových nosičov náboja je o niekoľko rádov vyššia ako koncentrácia neväčšinových nosičov, čo určuje vlastnosti ventilu diódy.

Hlavné parametre usmerňovacích polovodičových diód sú:

· priepustný prúd diódy Ipr, ktorý je normalizovaný pri určitom priepustnom napätí (zvyčajne Upr = 1...2V);

· maximálny povolený priepustný prúd Ipr max dióda;

· maximálne prípustné spätné napätie diódy Urev max, pri ktorom môže dióda ešte dlho normálne fungovať;

· konštantný spätný prúd Irev pretekajúci diódou pri spätnom napätí rovnajúcom sa Urev max;

· priemerný usmernený prúd Ivp.sr, ktorý môže prechádzať diódou po dlhú dobu pri prijateľnej teplote jej ohrevu;

· maximálny prípustný výkon Pmax rozptýlený diódou, pri ktorom je zabezpečená špecifikovaná spoľahlivosť diódy.

Podľa maximálnej prípustnej hodnoty priemerného usmerneného prúdu sa diódy delia na nízkovýkonové (Ivp.av £ 0,3A), stredne výkonné (0,3A 10A).

Pre zachovanie výkonu germániovej diódy by jej teplota nemala presiahnuť +85°C. Silikónové diódy môžu pracovať pri teplotách do +150°C.

Obrázok 3.3 – Zmena voltampérovej charakteristiky polovodičovej diódy v závislosti od teploty: a – pre germániovú diódu; b – pre kremíkovú diódu

Pokles napätia pri prechode jednosmerného prúdu pre germániové diódy je DUpr = 0,3...0,6V, pre kremíkové diódy - DUpr = 0,8...1,2V. Veľké poklesy napätia pri prechode jednosmerného prúdu cez kremíkové diódy v porovnaní s priamymi poklesmi napätia na germániových diódach sú spojené s vyššou výškou potenciálovej bariéry p-n prechodov vytvorených v kremíku.

S rastúcou teplotou klesá priepustný úbytok napätia, čo je spojené s poklesom výšky potenciálovej bariéry.

Keď sa na polovodičovú diódu aplikuje spätné napätie, vzniká v nej mierny spätný prúd v dôsledku pohybu menšinových nosičov náboja cez pn prechod.

So zvyšujúcou sa teplotou pn prechodu sa zvyšuje počet menšinových nosičov náboja v dôsledku prechodu niektorých elektrónov z valenčného pásma do vodivého pásma a vytvárania párov nosičov náboja elektrón-diera. Preto sa spätný prúd diódy zvyšuje.

Keď sa na diódu privedie spätné napätie niekoľko stoviek voltov, vonkajšie elektrické pole v blokovacej vrstve zosilnie natoľko, že môže stiahnuť elektróny z valenčného pásma do vodivého pásma (Zenerov efekt). V tomto prípade sa spätný prúd prudko zvýši, čo spôsobí zahrievanie diódy, ďalšie zvýšenie prúdu a nakoniec aj tepelný rozpad (deštrukciu) p-n prechodu. Väčšina diód môže spoľahlivo pracovať pri spätnom napätí nepresahujúcom (0,7...0,8) Uprob.

Prípustné spätné napätie germánových diód dosahuje - 100...400V a pre kremíkové diódy - 1000...1500V.

V mnohých inštaláciách výkonných meničov požiadavky na priemernú hodnotu priepustného prúdu a spätného napätia presahujú nominálnu hodnotu parametrov existujúcich diód. V týchto prípadoch sa problém rieši paralelným alebo sériovým zapojením diód.

Paralelné zapojenie diód sa používa vtedy, keď je potrebné získať priepustný prúd väčší ako je limitný prúd jednej diódy. Ak sú však diódy rovnakého typu jednoducho zapojené paralelne, potom v dôsledku nesúladu priamych vetiev charakteristiky prúdového napätia budú inak zaťažené a v niektorých prípadoch bude dopredný prúd väčší ako obmedzujúci. .

Obrázok 3.4 – Paralelné zapojenie usmerňovacích diód

Na vyrovnanie prúdov sa používajú diódy s malým rozdielom v priamych vetvách prúdovo-napäťovej charakteristiky (vyberajú sa) alebo sa do série s diódami zapájajú vyrovnávacie odpory s odporom jednotiek Ohm. Niekedy sú zahrnuté ďalšie odpory (obr. 3.4, c) s odporom niekoľkonásobne väčším ako je priamy odpor diód, takže prúd v každej dióde je určený hlavne odporom Rd, t.j. Rd>>rpr vd. Hodnota Rd je v stovkách ohmov.

Sériové zapojenie diód sa používa na zvýšenie celkového prípustného spätného napätia. Keď je vystavený spätnému napätiu, rovnaký spätný prúd Irev preteká diódami zapojenými do série. avšak v dôsledku rozdielu v reverzných vetvách charakteristiky prúd-napätie bude celkové napätie rozložené na diódach nerovnomerne. Dióda, ktorej spätná vetva charakteristiky prúdového napätia je vyššia, bude mať väčšie napätie. Môže byť vyššia ako limit, čo povedie k poruche diód.

Obrázok 3.5 – Sériové zapojenie usmerňovacích diód

Aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie spätného napätia medzi diódami bez ohľadu na ich spätný odpor, diódy sú prepojené s odpormi. Odpory Rsh rezistorov musia byť rovnaké a výrazne menšie ako najmenší spätný odpor diód Rsh 3,2 Zenerove diódy

Polovodičová zenerova dióda je polovodičová dióda, ktorej napätie v oblasti elektrického prierazu slabo závisí od prúdu a ktorá sa používa na stabilizáciu napätia.

Polovodičové zenerove diódy využívajú vlastnosť miernej zmeny spätného napätia na p-n prechode pri elektrickom (lavínovom alebo tunelovom) prieraze. Je to spôsobené tým, že malé zvýšenie napätia na pn prechode v režime elektrického prierazu spôsobuje intenzívnejšiu tvorbu nosičov náboja a výrazné zvýšenie spätného prúdu.

Nízkonapäťové zenerove diódy sú vyrobené na báze silne legovaného (nízkoodporového) materiálu. V tomto prípade sa vytvorí úzka rovinná križovatka, v ktorej dochádza k tunelovému elektrickému prierazu pri relatívne nízkych spätných napätiach (menej ako 6V). Vysokonapäťové zenerove diódy sú vyrobené na báze ľahko legovaného (vysokoodolného) materiálu. Preto je ich princíp fungovania spojený s lavínovým elektrickým rozpadom.

Hlavné parametre zenerových diód:

· stabilizačné napätie Ust (Ust = 1…1000V);

· minimálne Ist mіn a maximálne Ist max stabilizačné prúdy (Ist mіn" 1,0...10 mA, Ist max "0,05...2,0A);

· maximálny prípustný stratový výkon Рmax;

· diferenciálny odpor v stabilizačnej časti rd = DUst/DIst, (rd" 0,5...200 Ohm);

teplotný koeficient napätia v stabilizačnej časti:

TKU zenerovej diódy ukazuje, o koľko percent sa zmení stabilizačné napätie pri zmene teploty polovodiča o 1°C

(TKU= -0,5…+0,2 %/°С).

Obrázok 3.6 – Voltampérová charakteristika zenerovej diódy a jej symbolické grafické označenie

Zenerove diódy sa používajú na stabilizáciu napätia napájacích zdrojov, ako aj na fixáciu úrovní napätia v rôznych obvodoch.

Stabilizáciu nízkeho napätia v rozmedzí 0,3...1V je možné dosiahnuť použitím priamej vetvy I-V charakteristiky kremíkových diód. Dióda, v ktorej sa na stabilizáciu napätia používa priama vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky, sa nazýva stabistor. Existujú aj obojstranné (symetrické) zenerove diódy, ktoré majú symetrickú charakteristiku prúdového napätia vzhľadom na pôvod.

Zenerove diódy môžu byť zapojené do série, pričom výsledné stabilizačné napätie sa rovná súčtu napätí zenerových diód:

Ust = Ust1 + Ust2 +…

Paralelné zapojenie zenerových diód je neprijateľné, pretože vplyvom rozptylu charakteristík a parametrov všetkých paralelne zapojených zenerových diód vznikne prúd len v jednej, ktorá má najnižšie stabilizačné napätie Ust, čo spôsobí prehriatie zenerovej diódy.

3.3 Tunelové a reverzné diódy

Tunelová dióda je polovodičová dióda založená na degenerovanom polovodiči, v ktorej tunelový efekt vedie k objaveniu sa negatívneho úseku diferenciálneho odporu na charakteristike prúdového napätia pri priepustnom napätí.

Tunelová dióda je vyrobená z germánia alebo arzenidu gália s veľmi vysokou koncentráciou nečistôt, t.j. s veľmi nízkym odporom. Takéto polovodiče s nízkym odporom sa nazývajú degenerované. To umožňuje získať veľmi úzke pn spojenie. Pri takýchto prechodoch vznikajú podmienky pre relatívne voľné tunelovanie elektrónov cez potenciálnu bariéru (tunelový efekt). Tunelový efekt vedie k objaveniu sa úseku so záporným diferenciálnym odporom na priamej vetve charakteristiky prúdového napätia diódy. Tunelový efekt spočíva v tom, že pri dostatočne nízkej výške potenciálnej bariéry môžu elektróny preniknúť cez bariéru bez toho, aby zmenili svoju energiu.

Hlavné parametre tunelových diód:

· špičkový prúd Iп – dopredný prúd v maximálnom bode prúdovo-napäťovej charakteristiky;

· údolný prúd Iв – dopredný prúd v minimálnom bode prúdovo-napäťovej charakteristiky;

· pomer prúdov tunelových diód Iп/Iв;

· špičkové napätie Uп – priepustné napätie zodpovedajúce špičkovému prúdu;

· údolné napätie Uв – dopredné napätie zodpovedajúce údolnému prúdu;

· napätie roztoku Uрр.

Tunelové diódy sa používajú na generovanie a zosilňovanie elektromagnetických kmitov, ako aj vo vysokorýchlostných spínacích a impulzných obvodoch.

Obrázok 3.7 – Prúdová charakteristika tunelovej diódy

Reverzná dióda je dióda na báze polovodiča s kritickou koncentráciou nečistôt, v ktorej je vodivosť pri spätnom napätí v dôsledku tunelovacieho efektu výrazne väčšia ako pri priepustnom napätí.

Princíp činnosti reverznej diódy je založený na využití tunelového efektu. Ale v reverzných diódach je koncentrácia nečistôt nižšia ako v bežných tunelových diódach. Preto je rozdiel kontaktného potenciálu pre reverzné diódy menší a hrúbka pn prechodu je väčšia. To vedie k tomu, že pod vplyvom jednosmerného napätia nevzniká priamy tunelový prúd. Dopredný prúd v reverzných diódach vzniká vstrekovaním neväčšinových nosičov náboja cez p-n prechod, t.j. jednosmerný prúd je difúzny. Pri obrátení napätia preteká cez spoj významný tunelovací prúd, ktorý vzniká pohybom elektrónov cez potenciálnu bariéru z p-oblasti do n-oblasti. Pracovná časť charakteristiky prúdového napätia reverznej diódy je spätná vetva.

Obrátené diódy teda majú usmerňovací účinok, ale ich prechodový (vodivý) smer zodpovedá spätnému zapojeniu a blokovací (nevodivý) smer zodpovedá priamemu zapojeniu.

Obrázok 3.8 – Voltampérová charakteristika reverznej diódy

Používajú sa reverzné diódy pulzné zariadenia a tiež ako prevodníky signálu (zmiešavače a detektory) v rádiotechnických zariadeniach.

3.4 Varicaps

Varikap je polovodičová dióda, ktorá využíva závislosť kapacity na veľkosti spätného napätia a je určená na použitie ako prvok s elektricky riadenou kapacitou.

Polovodičovým materiálom na výrobu varikapov je kremík.

Základné parametre varicaps:

· menovitá kapacita Sv – kapacita pri danom spätnom napätí (Sv = 10...500 pF);

Koeficient prekrytia kapacity; (Ks = 5...20) – pomer varikapových kapacít pri dvoch daných hodnotách spätných napätí.

Varikapy sú široko používané v rôznych obvodoch na automatické nastavenie frekvencie a v parametrických zosilňovačoch.

Obrázok 3.9 – Kapacitno-napäťová charakteristika varikapu

3.5 Výpočet elektrických obvodov s polovodičovými diódami.

V praktických obvodoch je k obvodu diódy pripojená určitá záťaž, napríklad odpor (obr. 3.10, a). Jednosmerný prúd tečie, keď má anóda kladný potenciál vzhľadom na katódu.

Režim diódy so záťažou sa nazýva prevádzkový režim. Ak by dióda mala lineárny odpor, potom by výpočet prúdu v takomto obvode nebol zložitý, pretože celkový odpor obvodu sa rovná súčtu odporu diódy voči jednosmernému prúdu Ro a odporu záťažového odporu Rн. Ale dióda má nelineárny odpor a jej hodnota Ro sa mení so zmenou prúdu. Preto sa aktuálny výpočet robí graficky. Úloha je nasledovná: sú známe hodnoty E, Rn a charakteristiky diódy, je potrebné určiť prúd v obvode I a napätie na dióde Ud.

Obrázok 3.10

Charakteristiku diódy treba považovať za graf nejakej rovnice spájajúcej veličiny I a U. A pre odpor Rn je podobná rovnica Ohmov zákon:

(3.1)

Takže existujú dve rovnice s dvoma neznámymi I a U a jedna z rovníc je uvedená graficky. Ak chcete vyriešiť takýto systém rovníc, musíte zostrojiť graf druhej rovnice a nájsť súradnice priesečníka dvoch grafov.

Rovnica pre odpor Rн je rovnica prvého stupňa vzhľadom na I a U. Jej grafom je priamka nazývaná čiara zaťaženia. Je skonštruovaný pomocou dvoch bodov na súradnicových osiach. Pre I= 0 z rovnice (3.1) dostaneme: E − U= 0 alebo U= E, čo zodpovedá bodu A na obr. 3,10, b. A ak U = 0, potom I = E/Rn. tento prúd vynesieme na súradnicovú os (bod B). Cez body A a B vedieme priamku, čo je čiara zaťaženia. Súradnice bodu D dávajú riešenie problému.

Je potrebné poznamenať, že grafický výpočet prevádzkového režimu diódy možno vynechať, ak Rн >> Ro. V tomto prípade je dovolené zanedbať odpor diódy a určiť prúd približne: I»E/Rн.

Uvažovaná metóda na výpočet jednosmerného napätia sa môže použiť na amplitúdu alebo okamžité hodnoty, ak zdroj poskytuje striedavé napätie.

Pretože polovodičové diódy vedú prúd dobre v priepustnom smere a zle v opačnom smere, väčšina polovodičových diód sa používa na usmernenie striedavého prúdu.

Najjednoduchší obvod na usmernenie striedavého prúdu je znázornený na obr. 3.11. Je zapojený do série so zdrojom striedavého emf - e, diódou VD a zaťažovacím odporom Rн. Tento obvod sa nazýva polvlna.

Najjednoduchší usmerňovač funguje nasledovne. Počas jedného polcyklu je napätie pre diódu priame a prechádza prúd, ktorý vytvára pokles napätia UR na rezistore Rн. Počas nasledujúceho polcyklu je napätie obrátené, prakticky neexistuje prúd a UR = 0. Cez diódu a zaťažovací odpor teda prechádza pulzujúci prúd vo forme impulzov trvajúcich pol cyklu. Tento prúd sa nazýva usmernený prúd. Vytvára usmernené napätie na rezistore Rн. Grafy na obr. 3.11, b znázorňujú procesy v usmerňovači.

Obrázok 3.11

Amplitúda kladných polvĺn na dióde je veľmi malá. Vysvetľuje to skutočnosť, že pri prechode jednosmerného prúdu väčšina zdrojového napätia klesá cez zaťažovací odpor Rн, ktorého odpor výrazne prevyšuje odpor diódy. V tomto prípade

Pre konvenčné polovodičové diódy nie je dopredné napätie väčšie ako 1...2V. Zdroj nech má napríklad efektívne napätie E = 200V a . Ak Up max = 2V, potom URmax = 278V.

Pri zápornej polvlne privádzaného napätia nie je prakticky žiadny prúd a úbytok napätia na rezistore Rн je nulový. Celé zdrojové napätie je privedené na diódu a je pre ňu spätným napätím. Maximálna hodnota spätného napätia sa teda rovná amplitúde emf zdroja.

Najjednoduchšia schéma použitia zenerovej diódy je znázornená na obr. 3.12, a. Záťaž (spotrebiteľ) je zapojená paralelne so zenerovou diódou. Preto v režime stabilizácie, keď je napätie na zenerovej dióde takmer konštantné, bude rovnaké napätie na záťaži. Rogr sa zvyčajne počíta pre stredný bod T charakteristiky zenerovej diódy.

Uvažujme prípad, keď E = konštanta a Rн sa mení od Rн min do Rн max.

Hodnotu Rolimu možno zistiť pomocou nasledujúceho vzorca:

(3.3)

kde Iav = 0,5(Ist min+Ist max) – priemerný prúd zenerovej diódy;

Iн = Ust/Rн – zaťažovací prúd (pri Rн = const);

In.av = 0,5 (v min + v max), (s Rn = var),

a A .

Obrázok 3.12

Činnosť obvodu v tomto režime možno vysvetliť nasledovne. Pretože Rogr je konštantný a úbytok napätia na ňom rovný (E − Ust) je tiež konštantný, potom prúd v Rogr rovný (Ist + In.sr) musí byť konštantný. To je však možné iba vtedy, ak sa prúd I zenerovej diódy a prúd záťaže Iн menia v rovnakom rozsahu, ale v opačných smeroch. Napríklad, ak sa In zvýši, prúd I sa zníži o rovnakú hodnotu a ich súčet zostane nezmenený.

Uvažujme o princípe činnosti zenerovej diódy pomocou príkladu obvodu pozostávajúceho zo sériovo zapojeného zdroja premennej EMF - e, zenerovej diódy VD a odporu R (obr. 3.13, a).

Počas kladného polcyklu sa na zenerovú diódu privádza spätné napätie a až do prierazného napätia zenerovej diódy sa všetko napätie privádza na zenerovú diódu, pretože prúd v obvode je nulový. Po elektrickom prieraze zenerovej diódy zostane napätie na zenerovej dióde VD nezmenené a celé zostávajúce napätie zdroja EMF bude privedené na rezistor R. Počas záporného polcyklu je zenerova dióda zapnutá vo vodivom smere úbytok napätia na ňom je asi 1 V a zostávajúce napätie zdroja EMF sa aplikuje na odpor R.

Polovodičová dióda je polovodičové zariadenie s jedným elektrickým prechodom a dvoma svorkami, ktoré využíva jednu alebo druhú vlastnosť elektrického prechodu. Elektrické spojenie môže byť spojenie elektrón-diera, spojenie kov-polovodič alebo heteroprechod.

Oblasť polovodičového kryštálu diódy, ktorá má vyššiu koncentráciu nečistôt (a teda väčšinových nosičov náboja), sa nazýva žiarič a druhá, s nižšou koncentráciou, sa nazýva báza. Strana diódy, ku ktorej je pri priamom pripojení pripojený záporný pól zdroja energie, sa často nazýva katóda a druhá strana sa nazýva anóda.

Podľa účelu sa diódy delia na:

1. usmerňovače (napájacie) určené na konverziu striedavého napätia z priemyselných frekvenčných napájacích zdrojov na jednosmerné napätie;

2. Zenerove diódy (referenčné diódy) určené na stabilizáciu napätia , majúce na spätnej vetve prúdovo-napäťovej charakteristiky úsek so slabou závislosťou napätia od pretekajúceho prúdu:

3. varikapy určené na použitie ako kapacita riadená elektrickým napätím;

4. impulzné, určené na prácu vo vysokorýchlostných impulzných obvodoch;

5. tunelové a reverzné, určené na zosilnenie, generovanie a spínanie vysokofrekvenčných oscilácií;

6. ultravysokofrekvenčné, určené na konverziu, prepínanie a generovanie ultravysokofrekvenčných oscilácií;

7. LED diódy určené na premenu elektrického signálu na svetelnú energiu;

8. fotodiódy určené na premenu svetelnej energie na elektrický signál.

Systém a zoznam parametrov obsiahnutých v technických popisoch a charakterizujúcich vlastnosti polovodičových diód sú zvolené s prihliadnutím na ich fyzikálne a technologické vlastnosti a rozsah použitia. Vo väčšine prípadov sú dôležité informácie o ich statických, dynamických a limitných parametroch.

Statické parametre charakterizujú správanie zariadení pri jednosmernom prúde, dynamické parametre charakterizujú ich časovo-frekvenčné vlastnosti, limitné parametre určujú oblasť stabilnej a spoľahlivej prevádzky.

1.5. Prúdová charakteristika diódy

Prúdovo-napäťová charakteristika (voltampérová charakteristika) diódy je podobná prúdovo-napäťovej charakteristike p-n-prechod a má dve vetvy – dopredu a dozadu.

Prúdovo-napäťová charakteristika diódy je znázornená na obrázku 5.

Ak je dióda zapnutá v smere dopredu ("+" - do oblasti R, a „-“ – do oblasti n), potom keď sa dosiahne prahové napätie U Potom sa dióda otvorí a preteká ňou jednosmerný prúd. Po opätovnom zapnutí ("-" do oblasti R, a „+“ – do oblasti n) diódou preteká nepatrný spätný prúd, to znamená, že dióda je v skutočnosti zatvorená. Preto môžeme uvažovať, že dióda prechádza prúdom iba v jednom smere, čo umožňuje jej použitie ako usmerňovacieho prvku.

Hodnoty dopredného a spätného prúdu sa líšia o niekoľko rádov a pokles napätia vpred nepresahuje niekoľko voltov v porovnaní so spätným napätím, ktoré môže byť stovky alebo viac voltov. Usmerňovacie vlastnosti diód sú lepšie, čím nižší je spätný prúd pri danom spätnom napätí a tým nižší je úbytok napätia pri danom priepustnom prúde.

Parametre prúdovo-napäťovej charakteristiky sú: dynamický (diferenciálny) odpor diódy voči striedavému prúdu a statický odpor voči jednosmernému prúdu.

Statický odpor diódy voči jednosmernému prúdu v smere dopredu a dozadu vyjadruje vzťah:

, (2)

Kde U A jašpecifikujte špecifické body na charakteristike prúdového napätia diódy, pri ktorých sa vypočíta odpor.

Dynamický AC odpor určuje zmenu prúdu cez diódu so zmenou napätia v blízkosti zvoleného pracovného bodu na charakteristike diódy:

. (3)

Pretože typická I-V charakteristika diódy má sekcie so zvýšenou linearitou (jedna na prednej vetve, jedna na zadnej vetve), r d sa vypočíta ako pomer malého prírastku napätia na dióde k malému prírastku prúdu cez diódu v danom režime:

. (4)

Na odvodenie výrazu pre r d, je vhodnejšie brať prúd ako argument ja a zvážte napätie ako funkciu a pomocou logaritmu rovnice (1) ho priveďte do tvaru:

. (5)

. (6)

Z toho vyplýva, že s rastúcim dopredným prúdom r d rýchlo klesá, odkedy je dióda zapnutá priamo ja>>ja S .

V lineárnej časti charakteristiky prúdového napätia, keď je dióda pripojená priamo, je statický odpor vždy väčší ako dynamický odpor: R st > r d) Pri opätovnom zapnutí diódy R sv r d.

Elektrický odpor diódy v priepustnom smere je teda oveľa menší ako v spätnom smere. Preto má dióda jednosmernú vodivosť a používa sa na usmernenie striedavého prúdu.

Diódy sa často označujú ako „dopredné“ a „spätné“. S čím to súvisí? Aký je rozdiel medzi „doprednou“ diódou a „reverznou“ diódou?

Čo je to "dopredná" dióda?

Dióda je polovodič, ktorý má 2 vývody, a to anódu a katódu. Používa sa na spracovanie rôzne cesty elektrické signály. Napríklad za účelom ich narovnania, stabilizácie, premeny.

Zvláštnosťou diódy je, že prechádza prúdom iba v jednom smere. V opačnom smere - nie. Je to možné vďaka tomu, že štruktúra diódy obsahuje 2 typy polovodičových oblastí, ktoré sa líšia vodivosťou. Prvý podmienečne zodpovedá anóde, ktorá má kladný náboj, ktorého nosičmi sú takzvané otvory. Druhá je katóda, ktorá má záporný náboj, jej nosičmi sú elektróny.

Dióda môže pracovať v dvoch režimoch:

• OTVORENÉ;
• ZATVORENÉ

V prvom prípade prúdi dobre cez diódu. V druhom režime - s ťažkosťami.

Diódu otvoríte priamym pripojením. Aby ste to dosiahli, musíte pripojiť kladný vodič zo zdroja prúdu k anóde a záporný vodič ku katóde.

Jednosmerné napätie sa môže nazývať aj napätie diódy. Neoficiálne samotné polovodičové zariadenie. Nie je to teda „priame“, ale spojenie s ním alebo napätie. Ale pre ľahšie pochopenie sa v elektrotechnike samotná dióda často označuje ako „priama“.

Čo je to "flyback" dióda?

Polovodič je uzavretý, naopak, privedením spätného napätia. Aby ste to dosiahli, musíte zmeniť polaritu vodičov zo zdroja prúdu. Rovnako ako v prípade priepustnej diódy sa generuje spätné napätie. Analogicky s predchádzajúcim scenárom sa samotná dióda nazýva aj „reverzná“.

Porovnanie

Hlavný rozdiel medzi „doprednou“ diódou a „reverznou“ diódou je v spôsobe dodávania prúdu do polovodiča. Ak sa použije na otvorenie diódy, polovodič sa stane „rovným“. Ak sa zmení polarita vodičov zo zdroja prúdu, polovodič sa uzavrie a stane sa „reverzným“.

Po zvážení rozdielu medzi „doprednou“ diódou a „reverznou“ diódou zohľadníme hlavné závery v tabuľke.

Dátum zverejnenia: 23.12.2017

Viete, čo je spätné napätie?

Reverzné napätie

Spätné napätie je typ energetického signálu, ktorý vzniká pri obrátení polarity elektrického prúdu. Toto napätie sa často vyskytuje, keď sa na diódu aplikuje obrátená polarita, čo spôsobí, že dióda reaguje opačným smerom. Táto reverzná funkcia môže tiež vytvoriť prierazné napätie v dióde, pretože to často preruší obvod, na ktorý je napätie privedené.

K spätnému napätiu dochádza, keď je zdroj pripojenia napájacieho signálu k obvodu aplikovaný obráteným spôsobom. To znamená, že zdroj kladného vodiča je pripojený k zemi alebo zápornému vodiču obvodu a naopak. Tento prenos napätia často nie je určený, pretože väčšina elektrických obvodov nie je schopná zvládnuť napätie.

Keď je na obvod alebo diódu privedené minimálne napätie, môže to spôsobiť, že obvod alebo dióda budú fungovať opačne. To môže spôsobiť reakciu, ako je nesprávne otáčanie motora ventilátora skrinky. V takýchto prípadoch bude prvok naďalej fungovať.

Keď je množstvo napätia aplikovaného na obvod príliš veľké, signál pre prijímací obvod sa nazýva prierazné napätie. Ak vstupný signál, ktorý bol obrátený, prekročí prípustné napätie, ktoré má obvod udržať, obvod môže byť poškodený nad rámec zvyšku použiteľnosti. Bod, v ktorom je obvod poškodený, sa vzťahuje na hodnotu prierazného napätia. Toto prierazné napätie má niekoľko ďalších názvov, spätné špičkové napätie alebo spätné prierazné napätie.

Spätné napätie môže spôsobiť poruchové napätie, ktoré tiež ovplyvňuje činnosť iných komponentov obvodu. Okrem škodlivých diód a funkcií obvodu spätného napätia sa môže stať aj špičkou spätného napätia. V takýchto prípadoch obvod nemôže obsiahnuť množstvo vstupného výkonu zo signálu, ktorý bol obrátený, a môže vytvoriť prierazné napätie medzi izolátormi.

Toto prierazné napätie, ktoré sa môže vyskytnúť na komponentoch obvodu, môže spôsobiť poruchu komponentov alebo izolátorov drôtov. To ich môže zmeniť na signálne vodiče a poškodiť obvod vedením napätia do rôznych častí obvodu, ktoré by ho nemali prijímať, čo spôsobuje nestabilitu v celom obvode. To môže spôsobiť napäťové oblúky medzi komponentmi, ktoré môžu byť tiež dostatočne silné na zapálenie rôznych komponentov obvodu a spôsobiť požiar.

Navigácia príspevku

Zdravý

Renovácia interiérových stavieb

Počas životného cyklu budovy sú v určitých obdobiach potrebné renovačné práce na modernizáciu interiéru. Modernizácia je nevyhnutná aj vtedy, keď dizajn interiéru či funkčnosť zaostáva za modernou dobou.

Viacpodlažná konštrukcia

V Rusku je viac ako 100 miliónov bytových jednotiek a väčšina z nich sú „rodinné domy“ alebo chaty. V mestách, na predmestiach a na vidieku sú vlastné domy veľmi bežným typom bývania.
Prax navrhovania, výstavby a prevádzky budov je najčastejšie kolektívnym úsilím rôznych skupín odborníkov a profesií. V závislosti od veľkosti, zložitosti a účelu konkrétneho stavebného projektu môže projektový tím zahŕňať:
1. Realitný developer, ktorý zabezpečuje financovanie projektu;
Jedna alebo viac finančných inštitúcií alebo iných investorov, ktorí poskytujú financovanie;
2. miestne plánovacie a riadiace orgány;
3. Služba, ktorá vykonáva ALTA/ACSM a stavebné prieskumy počas celého projektu;
4. Manažéri budov, ktorí koordinujú úsilie rôznych skupín účastníkov projektu;
5. licencovaní architekti a inžinieri, ktorí navrhujú budovy a pripravujú stavebné dokumenty;