Режим на натоварване на полупроводникови диоди - Студопедия

Система за класификация и обозначаване на полупроводникови диоди

Установена е класификацията на полупроводниковите диоди: според вида наp-nпрехода; от вида на полупроводниковия материал, от който е направен диодът; по предназначение и по основните параметри (Таблица 2.1).

Класификация на полупроводникови диоди

Знак за класификация	Обозначаване	Име
Тип преход	-	Точкова равнина
полупроводников материал	1 или D 2 или K 3 или A 4 или I	Германий (Ge) Силиций (Si) Галиеви съединения (галиев арсенид) Индиеви съединения (индиев фосфид)
Подклас	D C V I A S L O	Токоизправител и импулсен токоизправител Варикапи (с променлив капацитет) Тунелна микровълнова печка (UHF) Ценерови диоди и стабистор

Системата за обозначаване на полупроводникови диоди се определя от индустриалния стандарт OST 11336.038 - 81 и следващите му издания и представлява седемцифрен буквено-цифров код.

ДА СЕ

-П

На първо място цифра или буква обозначава полупроводников материал, на второ място буква обозначава подклас (виж таблица 2.1).

На трето място числото показва целта (областта на приложение) на диода:

1 - ниска мощност (Ipr.sr £ 0,3 A), ниска честота (до 1 kHz);

2 - средна мощност (Ipr.av £ 3 A), нискочестотна;

3 - висока мощност (Ipr.av £ 10 A), ниска честота;

4 - превключване (само за подклас D);

5…9 - импулс висок имикровълнова печка.

На четвърто и пето място цифрите показват поредния номер на разработката.

На шесто място, буквата показва разликата в основните параметри, обикновено максимално допустимото обратно напрежениеUrev.max.

На седмо място буквата показва разликата в дизайна:

M - разлика в материала на кутията (ако основната серия е в метална кутия, след това с буквата M - в пластмасова кутия);

P - разлика в полярността на проводниците (в корпус от стъкло към метал с гайка);

C - монтаж (няколко диода в един пакет са свързани в матрица с общ анод или общ катод).

Както беше отбелязано в предишната лекция, характеристиката ток-напрежение на полупроводниковия диод е нелинейна. Изчисляването и анализът на вериги с нелинейни елементи може да се извърши по два метода:графичновърху I–V характеристиката илианалитичнос помощта на еквивалентни схеми.

Тъй като директното съпротивление на диода е няколко ома, диодът е свързан към източника на захранване чрез допълнителен резистор, който ограничава количеството на тока във веригата. Такова включване се наричарежим на зареждане.

Помислете за работата на диода в режим на натоварване с изчисляване на веригата по графичен метод. На фиг. 2.2,aпоказва диодна комутационна схема с допълнителен резисторRкъм захранванетоE, а на фиг. 2.2,b- CVC на диода и графично изчисление на веригата.


а)	б)

Ориз. 2.2. Графичен метод за изчисляване на статичния режим на натоварване на полупроводников диод:

a - верига за превключване на диоди в режим на натоварване; b - конструкция на I–V характеристиката на правата на товара

Нека са известниE,Rи е даден CVC на диода. Необходимо е да се определи входящият токверигиI, напрежение върху диодUVD и допълнителен резисторUR. При изчисляване по графичен метод е необходимо да се изгради товарна права линия AB върху CVC на диода. Натоварващата линия е конструирана от уравнението на закона на Ом за пълна верига:

. (2.1)

Точка А е точка на късо съединение във веригата, когатоUVD = 0. В този случай токът във веригата ще бъде .

Точка B е точката на празен ход, когатоI= 0. В този случайUVD = E.

Пресечната точка на линията на натоварване AB с I–V характеристиката се наричаработна точкана веригата O. Координатите на точка O определят желания ток във веригатаI, напрежението върху диодаUVD и спада на напрежението върху допълнителния резисторUR.

Разгледахместатичниярежим на работа на диода, когато към входа на веригата се подава постоянно напрежение от източникаE. Често обаче се случва във верига с диод да работят едновременно източници на постояненEи променлив токUm×sinwt. Този режим на работа се наричадинамичен. Прави се разлика между режимамалък сигнал, в койтоE>>Um×sinwt иголям сигнал(E£Um×sinwt).

Помислете за работата на диода в динамичен режим на малък сигнал.

На фиг. 2.3,aпоказва схема за свързване на диод към верига с два източника на постоянен токEи променлив токUm×sinwt с допълнителен резисторR, а на фиг. 2.3,b- CVC на диода и графично изчисление на веригата.


а)	б)

Ориз. 2.3. Графичен метод за изчисляване на динамичния режим на натоварване на полупроводников диод:

а - диаграма на включване на диод във верига с два източника на постоянен и променлив ток;

b - конструкция на I–V характеристика на товарни линии

Товарната линия AB на CVC на диода е изградена по същия начин, както в предишния пример, въз основа на точката на празен ход и точката на късо съединение. Получената при конструирането работна точка O определя режимана веригата за постоянен ток. Когато променливотоковото напрежение се промени от –Um до +Um, линията на натоварване се движи успоредно на себе си и работната точка също се измества от O’ към O”. Проекцията на изместването на работната точка върху оста на тока (y) ни дава стойността на амплитудата на променливия ток във веригата, а върху оста на напрежението (x) - стойността на амплитудата на напрежението върху диода. Проекцията на движението на точката на празен ход B дава стойността на амплитудата на напрежението върху товарния резистор R.

Колкото повече R иrpr се различават, толкова по-голяма ще бъде амплитудата на променливото напрежение, освободено върху товарния резистор.

Режимът на малък сигнал се използва в превключватели, когато, когато към диода се приложи директно напрежение на отваряне (напред), диодът пропуска променливо напрежение към товара без практически никакви изкривявания, а когато се приложи напрежение на затваряне (обратно), променливото напрежение не преминава в товара. Такава работа на диода обаче е възможна само при ниска честота на променливо напрежение. С увеличаване на честотата, капацитетът наp-nпрехода ще повлияе на работата на диода (вижте раздел 1.4).

Невъзможно е да се вземе предвид влиянието на капацитета на преходаp-nпри графичния метод за изчисляване на вериги с диоди. Следователно се използва аналитичният метод или методът на еквивалентните схеми, с помощта на който е възможно да се изчислят вериги на компютър в приложни програми, например Microlab или EWB.

Еквивалентна схема (еквивалентна схема) е такава схема, при замяна на реално устройство нейните входни и изходни параметри за външни DC и AC вериги практически не се променят.

Разгледайте еквивалентните схеми на полупроводников диод за постоянен и променлив ток, които се използват в компютърни изчисления.


а)	б)

Ориз. 2.4. Еквивалентни схеми на полупроводников диод:

а - за постоянен ток; b - за променлив ток

DC еквивалентната схема отчита динамичното съпротивление на диода напред и назад, а праговото напрежение и обратният ток са представени от съответните генератори на напрежение и ток.

Еквивалентната схема за променлив ток отчита динамичното съпротивлениеp-nнаrD прехода, обемното съпротивлениеpиnобластитеrb, бариерен и дифузионен капацитетCB иCD, както и индуктивността и капацитета на диодните проводнициLK иCK (взети под внимание при честоти над 30 MHz).

С увеличаване на честотата на сигнала ефектът от капацитета се увеличава. Максимално допустимата честота на работа на диодаfmax е честотата, при която капацитетът на затворенияp-nпреходXC става равен на диференциалното съпротивлениеrrev:

Следователно максималната допустима честота на работа:

. (2.2)

По-нататъшното увеличаване на честотата води до рязко увеличаване на обратния ток, което може да причини повишаване на температурата и термично разрушаване на диода.

В режим наголям сигнал(E£Um×sinwt) диодите се използват във вериги за променлив ток и ограничители на амплитудата. Схемите за коригиране ще бъдат разгледани в следващата лекция.

1. Избройте основните параметри на полупроводниковите диоди.

2. По какви параметри се класифицират полупроводниковите диоди?

3. Дешифрирайтеобозначение GD507A, KD242B.

4. Какви методи се използват за изчисляване на вериги с полупроводникови диоди?

5. Как се изгражда товарната линия при графичното изчисляване на веригата?

6. Как честотата на променливото напрежение влияе върху работата на диода?

Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:

Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо