D jodi- yksinkertaisin laite loistavassa puolijohdelaitteiden perheessä. Jos otamme puolijohdelevyn, esimerkiksi germaniumin, ja lisäämme sen vasempaan puoliskoon akseptoriepäpuhtauden ja oikeaan luovuttajaepäpuhtauden, niin toisaalta saamme vastaavasti P-tyypin puolijohteen, toisaalta tyyppiä. N. Kiteen keskelle saadaan ns P-N siirtymä kuten kuvassa 1 näkyy.

Samassa kuvassa näkyy diodin ehdollinen graafinen merkintä kaavioissa: katodin lähtö (negatiivinen elektrodi) on hyvin samanlainen kuin "-"-merkki. Näin on helpompi muistaa.

Kaiken kaikkiaan tällaisessa kiteessä on kaksi vyöhykettä, joilla on erilainen johtavuus, joista kaksi johtoa tulee ulos, joten tuloksena oleva laite on ns. diodi koska etuliite "di" tarkoittaa kahta.

Tässä tapauksessa diodi osoittautui puolijohteeksi, mutta samanlaiset laitteet tunnettiin aiemmin: esimerkiksi aikakaudella elektroniset putket siellä oli putkidiodi nimeltä kenotron. Nyt tällaiset diodit ovat jääneet historiaan, vaikka "putki"-äänen kannattajat uskovat, että jopa putkivahvistimen anodijännitteen tasasuuntaajan tulisi olla putki!

Kuva 1. Diodin rakenne ja diodin nimitys kaaviossa

P- ja N-johtavuuden omaavien puolijohteiden risteyksessä käy ilmi P-N-risteys (P-N-risteys), joka on kaikkien puolijohdelaitteiden perusta. Mutta toisin kuin diodissa, jossa on vain yksi liitos, niillä on kaksi P-N-liitosta, ja ne koostuvat esimerkiksi neljästä liitoksesta kerralla.

P-N-risteys levossa

Vaikka P-N-liitosta, tässä tapauksessa diodia, ei ole kytketty mihinkään, sen sisällä tapahtuu silti mielenkiintoisia fysikaalisia prosesseja, jotka on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Diodi levossa

N-alueella on ylimäärä elektroneja, se kantaa negatiivista varausta ja P-alueella varaus on positiivinen. Nämä maksut muodostuvat yhdessä sähkökenttä. Koska vastakkaisilla varauksilla on taipumus vetää puoleensa, N-vyöhykkeen elektronit tunkeutuvat positiivisesti varautuneeseen P-alueeseen ja täyttävät joitain reikiä. Tällaisen liikkeen seurauksena puolijohteen sisällä syntyy silti virtaa, vaikkakin hyvin pientä (nanoampeeriyksikköä).

Tällaisen liikkeen seurauksena aineen tiheys P-puolella kasvaa, mutta tiettyyn rajaan asti. Hiukkasilla on yleensä taipumus levitä tasaisesti koko aineen tilavuuteen, aivan kuten hajuveden haju leviää koko huoneeseen (diffuusio), joten ennemmin tai myöhemmin elektronit palaavat takaisin N-alueelle.

Jos useimmille sähkön kuluttajille virran suunnalla ei ole merkitystä - hehkulamppu hehkuu, laatta lämpenee, niin diodille virran suunnalla on valtava rooli. Diodin päätehtävä on johtaa virtaa yhteen suuntaan. Juuri tämän ominaisuuden tarjoaa P-N-risteys.

Diodin kytkeminen päälle vastakkaiseen suuntaan

Jos liität virtalähteen puolijohdediodiin, kuten kuvassa 3, virta ei kulje P-N-liitoksen läpi.

Kuva 3. Diodi käänteinen

Kuten kuvasta näkyy, virtalähteen positiivinen napa on kytketty N-alueelle ja negatiivinen napa P-alueelle. Tämän seurauksena elektronit alueelta N ryntäävät lähteen positiiviseen napaan. Virtalähteen negatiivinen napa puolestaan ​​houkuttelee positiivisia varauksia (reikiä) P-alueella. Siksi sisään P-N alueet siirtyminen, kuten kuvasta voidaan nähdä, muodostuu tyhjiö, ei yksinkertaisesti ole mitään johtamassa virtaa, ei ole varauksenkuljettajia.

Virtalähteen jännitteen kasvaessa elektronit ja aukot houkuttelevat puoleensa yhä enemmän. sähkökenttä akkuja, P-N-liitoksen alueella varauksenkuljettajia on yhä vähemmän. Siksi käänteisessä kytkennässä ei virtaa diodin läpi. Tällaisissa tapauksissa on tapana sanoa niin puolijohdediodi on lukittu käänteisellä jännitteellä.

Aineen tiheyden lisääntyminen akun napojen lähellä johtaa diffuusio, - halu aineen tasaiseen jakautumiseen koko tilavuudessa. Mitä tapahtuu, kun akku sammutetaan.

Käänteinen puolijohdediodi

Tässä on aika palauttaa mieleen pienet kuljettajat, jotka ehdollisesti unohdettiin. Tosiasia on, että jopa suljetussa tilassa diodin läpi kulkee pieni virta, jota kutsutaan käänteiseksi. Tämä käänteinen virta ja on luotu ei-ensisijaisista kantoaaloista, jotka voivat liikkua täsmälleen samalla tavalla kuin ensisijaiset, vain vastakkaiseen suuntaan. Luonnollisesti tällainen liike tapahtuu käänteisellä jännitteellä. Käänteinen virta on yleensä pieni vähemmistökantoaaltojen pienen määrän vuoksi.

Kiteen lämpötilan noustessa vähemmistökantoaaltojen lukumäärä kasvaa, mikä johtaa käänteisen virran kasvuun, mikä voi johtaa P-N tuho siirtyminen. Siksi puolijohdelaitteiden - diodien, transistorien, mikropiirien - käyttölämpötilat ovat rajalliset. Ylikuumenemisen estämiseksi jäähdytyslevyihin asennetaan tehokkaat diodit ja transistorit - lämpöpatterit.

Diodin kytkeminen päälle eteenpäin

Kuvassa 4.

Kuva 4. Diodin suora liitäntä

Muutetaan nyt lähteen napaisuutta: kytke miinus N-alueeseen (katodi) ja plus P-alueeseen (anodi). Kun tämä sisällytetään N-alueelle, elektronit hylkivät akun miinuspisteestä ja siirtyvät P-N puoli siirtyminen. P-alueella positiivisesti varautuneet reiät hylätään akun positiivisesta navasta. Elektronit ja reiät ryntäävät toisiaan kohti.

Varautuneet hiukkaset, joilla on eri polariteetti, kerääntyvät lähelle P-N-liitosta, joiden väliin syntyy sähkökenttä. Siksi elektronit ylittävät P-N-liitoksen ja jatkavat liikkumistaan ​​P vyöhykkeen läpi.Samaan aikaan osa niistä yhdistyy uudelleen reikiin, mutta suurin osa niistä ryntää akun plussaan, virta Id meni diodin läpi.

Tätä virtaa kutsutaan tasavirta. Sitä rajoittavat diodin tekniset tiedot, jokin maksimiarvo. Jos tämä arvo ylittyy, on olemassa diodivian vaara. On kuitenkin huomattava, että tasavirran suunta kuvassa on sama kuin yleisesti hyväksytty elektronien käänteinen liike.

Voidaan myös sanoa, että suoraan päälle kytkemisen suuntaan sähkövastus diodi on suhteellisen pieni. Kun se kytketään takaisin päälle, tämä vastus on monta kertaa suurempi, puolijohdediodin läpi ei kulje virtaa (pientä käänteistä virtaa ei tässä huomioida). Edellä olevan perusteella voimme päätellä, että diodi käyttäytyy kuin tavanomainen mekaaninen venttiili: käännetty yhteen suuntaan - vesi virtaa, käännetty toiseen - virtaus pysähtyi. Tätä ominaisuutta varten diodi nimettiin puolijohdeventtiili.

Ymmärtääksesi yksityiskohtaisesti kaikki puolijohdediodin ominaisuudet ja ominaisuudet, sinun tulee tutustua siihen voltti - ampeeriominaisuus. On myös hyvä idea oppia erilaisista diodirakenteista ja taajuusominaisuuksista sekä niiden eduista ja haitoista. Tästä keskustellaan seuraavassa artikkelissa.

On toinenkin tapa vähentää kuorman jännitettä, mutta vain tasavirtapiireille. Katso tästä.

Lisävastuksen sijaan käytetään sarjaan kytkettyä diodiketjua eteenpäin.

Koko asia on, että kun virta kulkee diodin läpi, siihen putoaa "eteenpäin jännite", joka on diodin tyypistä riippuen yhtä suuri kuin sen läpi kulkeva teho ja virta, 0,5 - 1,2 volttia.

Germaniumdiodilla jännite putoaa 0,5 - 0,7 V, piidiodilla 0,6 - 1,2 volttia. Kytke päälle sopiva määrä diodeja sen mukaan, kuinka monta volttia sinun on alennettava kuormituksen jännitettä.

Jännitteen laskemiseksi 6 V:lla sinun on kytkettävä noin päälle: 6 V: 1,0 \u003d 6 kpl piidiodeja, 6 V: 0,6 \u003d 10 kappaletta germaniumdiodeja. Piidiodit ovat suosituimpia ja saatavilla olevia.

Yllä oleva diodeilla varustettu piiri on hankalampi toteuttaa kuin yksinkertaisella vastuksella. Mutta lähtöjännite diodeilla varustetussa piirissä on vakaampi ja heikosti riippuvainen kuormasta. Mitä eroa on näiden kahden lähtöjännitteen alentamismenetelmän välillä?

Kuvassa 1 - lisävastus - vastus (johdinvastus), kuvassa 2 - lisävastus - diodi.

Vastuksella (johdinresistanssilla) on lineaarinen suhde sen läpi kulkevan virran ja sen yli kulkevan jännitehäviön välillä. Kuinka monta kertaa virta kasvaa, vastuksen yli oleva jännitehäviö kasvaa saman verran.

Esimerkistä 1: jos kytkemme toisen rinnan hehkulampun kanssa, niin virtapiirissä kasvaa ottaen huomioon kahden hehkulampun kokonaisresistanssi 0,66 A:iin. Jännitehäviö lisävastuksen yli on : 12 Ohm * 0,66 A = 7,92 V Polttimot jäävät: 12 V - 7,92 V = 4,08 V. Ne palavat hehkun pohjaan asti.

Täysin erilainen kuva on, jos vastuksen sijasta on diodiketju.

Diodin läpi kulkevan virran ja sen yli kulkevan jännitehäviön välinen suhde on epälineaarinen. Virta voi kasvaa useita kertoja, jännitehäviö diodin yli kasvaa vain muutaman kymmenesosan voltin.

Nuo. mitä suurempi diodin virta, sitä vähemmän (vastukseen verrattuna) sen vastus kasvaa. Jännitteen pudotus diodien yli on vähän riippuvainen piirin virrasta.

Tällaisen piirin diodit toimivat jännitteen stabiloijana. Diodit on valittava piirin maksimivirran mukaan. Enimmäismäärä sallittu virta diodien on oltava suurempia kuin lasketun piirin virta.

Joidenkin diodien jännitehäviöt 0,5 A virralla on esitetty taulukossa.

Ketjuissa vaihtovirta, lisävastuksena voit käyttää kondensaattoria, induktanssia, dinistoria tai tyristoria (lisättynä ohjauspiiriin).

Puolijohdediodi - elementti virtapiiri, jossa on kaksi liitintä ja yksipuolinen sähkönjohtavuus. Kaikki puolijohdediodit voidaan jakaa kahteen ryhmään: tasasuuntaaja ja erikois. Tasasuuntaajadiodit, kuten nimestä voi päätellä, on suunniteltu tasasuuntaamaan vaihtovirtaa. Riippuen taajuudesta ja muodosta AC jännite ne on jaettu korkeataajuisiin, matalataajuisiin ja pulssiin. Erikoistyypeissä puolijohdediodeissa on erilaisia ​​ominaisuuksia pn siirtymät: rikkoutumisilmiö, sulkukapasitanssi, negatiivisen resistanssin omaavien osien läsnäolo jne.

Tasasuuntausdiodit on rakenteellisesti jaettu taso- ja pistediodeihin ja valmistustekniikan mukaan metalliseos-, diffuusio- ja epitaksiaalisiin. Tasomaiset diodit suuren alueen takia pn-liitoksia käytetään suurten virtojen tasasuuntaamiseen. Pistediodeissa on pieni liitosalue, ja vastaavasti ne on suunniteltu tasaamaan pieniä virtoja. Lumivyöryn läpilyöntijännitteen lisäämiseksi käytetään tasasuuntaajan napoja, jotka koostuvat sarjasta sarjaan kytkettyjä diodeja.

Suuritehoisia tasasuuntausdiodeja kutsutaan tehodiodeiksi. Tällaisten diodien materiaali on yleensä pii tai galliumarsenidi. Germaniumia ei käytännössä käytetä käänteisen virran voimakkaan lämpötilariippuvuuden vuoksi. Piiseoksesta valmistettuja diodeja käytetään tasasuuntaamaan vaihtovirtaa 5 kHz asti. Piin diffuusiodiodit voivat toimia korkeilla taajuuksilla aina 100 kHz asti. Pii-epitaksiaalidiodeja, joissa on metallisubstraatti (Schottky-sulku), voidaan käyttää jopa 500 kHz:n taajuuksilla. Galliumarsenididiodit pystyvät toimimaan useiden MHz taajuusalueella.

Diodien toiminta perustuu elektroni-reikäliitoksen käyttöön - ohueen materiaalikerrokseen kahden alueen välissä eri tyyppiä sähkönjohtavuus - n ja s. Tämän siirtymän pääominaisuus on epäsymmetrinen sähkönjohtavuus, jossa kide siirtää virtaa yhteen suuntaan ja ei kulje toiseen. Elektronireikäsiirtymän laite on esitetty kuvassa 1.1, a. Yksi osa siitä on seostettu luovuttajaepäpuhtaudella ja sillä on elektroninen johtavuus ( n-alue); toisessa, joka on seostettu akseptoriepäpuhtaudella, on reikäjohtavuus ( s-alue). Kantajapitoisuudet alueilla vaihtelevat jyrkästi. Lisäksi molemmat osat sisältävät pienen pitoisuuden vähemmistökannettajia.

Kuva 1.1. pn siirtyminen:

a - laite, b - tilavaraukset

Elektronit sisään n- alueet pyrkivät tunkeutumaan sisään s- alue, jossa elektronipitoisuus on paljon pienempi. Samoin reikiä s-alueita siirretään n-alue. Vastakkaisten varausten vastaantulevan liikkeen seurauksena syntyy ns. diffuusiovirta. Elektronit ja reiät, jotka ovat kulkeneet rajapinnan läpi, jättävät jälkeensä vastakkaisia ​​varauksia, jotka estävät diffuusiovirran kulkemisen edelleen. Tämän seurauksena dynaaminen tasapaino muodostuu rajalla ja sulkeutuessa s- ja n- alueet, joissa piirissä ei kulje virtaa. Tilavaraustiheyden jakauma siirtymässä on esitetty kuvassa 1.1, b. Tässä tapauksessa kiteen sisällä rajapinnassa on oma sähkökenttä E oct. , jonka suunta on esitetty kuvassa 1.1, a. Sen intensiteetti on maksimi rajapinnassa, jossa tilavarauksen etumerkki muuttuu äkillisesti. Ja sitten puolijohde on neutraali.

Potentiaaliesteen korkeus klo pn siirtymä määräytyy kosketuspotentiaalieron mukaan n- ja s-alueet, mikä puolestaan ​​riippuu epäpuhtauksien pitoisuudesta niissä:

, (1.1)

missä on lämpöpotentiaali, N n ja Pp ovat elektronien ja reikien pitoisuudet n- ja s-alueet, n i on varauksenkuljettajien pitoisuus seostamattomassa puolijohteessa.

Kontaktipotentiaaliero germaniumilla on 0,6 ... 0,7 V ja piillä - 0,9 ... 1,2 V. Potentiaaliesteen korkeutta voidaan muuttaa kytkemällä siihen ulkoinen jännite pn siirtyminen. Jos ulkoisen jännitteen kenttä on sama kuin sisäisen jännitteen kenttä, potentiaaliesteen korkeus kasvaa; kun käytetty jännite käännetään, esteen korkeus pienenee. Jos syötetty jännite on yhtä suuri kuin kosketuspotentiaaliero, potentiaalisulku katoaa kokonaan.

Siksi, jos ulkoinen jännite alentaa potentiaalisulkua, sitä kutsutaan suoraksi, ja jos se lisää sitä, sitä kutsutaan käänteiseksi.

Ideaalidiodin symboli ja virta-jänniteominaisuus (CVC) on esitetty kuvassa 1.2.

Lähtöä, johon positiivinen potentiaali on kohdistettava, kutsutaan anodiksi, negatiivisella potentiaalilla olevaa lähtöä katodiksi (kuva 1.2, a). Ihanteellisella diodilla johtavassa suunnassa on nollaresistanssi. Ei-johtavassa suunnassa - äärettömän suuri vastus (kuva 1.2, b).

Kuva 1.2 Symboli (a) ja CVC

ihanteellisen diodin ominaisuus (b)

puolijohteissa R-tyyppi, reiät ovat pääkannattimia. Reiän sähkönjohtavuus luotiin lisäämällä akseptoriepäpuhtauden atomeja. Niiden valenssi on yksi pienempi kuin puolijohdeatomien valenssi. Tässä tapauksessa epäpuhtausatomit vangitsevat puolijohdeelektroneja ja luovat reikiä - liikkuvia varauksenkuljettajia.

puolijohteissa n-tyyppi tärkeimmät kantajat ovat elektroneja. Elektroninen sähkönjohtavuus luodaan lisäämällä luovuttajaepäpuhtausatomeja. Niiden valenssi on yksi enemmän kuin puolijohdeatomien valenssi. Muodostaminen kovalenttiset sidokset puolijohdeatomien kanssa epäpuhtausatomit eivät käytä yhtä elektronia, joka tulee vapaaksi. Itse atomeista tulee liikkumattomia positiivisia ioneja.

Jos jännitelähde on kytketty diodin ulkoisiin liittimiin eteenpäin, tämä jännitelähde luo kaupunginosa siirtymäsähkökenttä, joka on suunnattu sisäpuolelle. Tuloksena oleva kenttä pienenee. Tämä käynnistää diffuusioprosessin. Diodipiirissä kulkee tasavirta. Mitä suurempi ulkoisen jännitteen arvo, sitä pienempi on sisäisen kentän arvo, mitä kapeampi estokerros, sitä suurempi tasavirran arvo. Ulkoisen jännitteen kasvaessa tasavirta kasvaa eksponentiaalisesti (kuva 1.3). Kun ulkoisen jännityksen tietty arvo saavutetaan, sulkukerroksen leveys pienenee nollaan. Myötävirtaa rajoittaa vain tilavuusvastus ja se kasvaa lineaarisesti jännitteen kasvaessa.

Kuva 1.3. Oikean diodin IV ominaisuus

Tässä tapauksessa jännitehäviö diodin yli on myötäsuuntainen jännitehäviö. Sen arvo on pieni ja riippuu materiaalista:

germanium Ge: U pr= (0,3 - 0,4) V;

piitä Si: U pr\u003d (0,6 - 1) V.

Jos muutat ulkoisen jännitteen napaisuutta, tämän lähteen sähkökenttä on sama kuin sisäinen. Tuloksena oleva kenttä kasvaa, estekerroksen leveys kasvaa ja virta ei ihannetapauksessa kulje vastakkaiseen suuntaan; mutta koska puolijohteet eivät ole ihanteellisia ja tärkeimpien matkaviestinoperaattoreiden lisäksi on olemassa pieni määrä vähäisiä, seurauksena on käänteinen virta. Sen arvo riippuu vähemmistökantoaaltojen pitoisuudesta ja on yleensä muutamasta kymmeniin mikroampeereihin.

Vähemmistökantoaaltojen pitoisuus on pienempi kuin suurten kantoaaltojen pitoisuus, joten käänteisvirta on pieni. Tämän virran suuruus ei riipu käänteisen jännitteen suuruudesta. Piin vastavirta on useita suuruusluokkia pienempi kuin germaniumilla, mutta piidiodeissa on suurempi eteenpäin suunnattu jännitehäviö. Vähemmistökantoaaltojen pitoisuus riippuu lämpötilasta, ja sen kasvaessa käänteisvirta kasvaa, joten sitä kutsutaan lämpövirraksi I o:

I o (T) \u003d I o (T o)e a D T,

DT = T-To; ja Ge = 0,09 k-1; ja Si \u003d 0,13 k-1; I oGe >>I oSi . .

On olemassa likimääräinen kaava

I o (T) = I o (T o) 2 T * ,

missä T*- lämpötilan lisäys, joka vastaa lämpövirran kaksinkertaistamista,

T*Ge=8...10 °C; T*Si= 6 °C.

VAC:n analyyttinen lauseke r-p siirtymä näyttää tältä:

, (1.2)

missä U on käytetty ulkoinen jännite.

20°C lämpötilaan φ t = 0,025 V.

Lämpötilan nousun seurauksena lämpövirran lisääntymisestä ja potentiaaliesteen pienenemisestä, puolijohdekerrosten resistanssin laskusta, I–V-ominaisuuden suoran haaran siirtyminen tapahtuu suurten virtojen alueella. . Puolijohteiden tilavuusvastus pienenee n ja R. Tämän seurauksena myötäjännitehäviö on pienempi. Lämpötilan noustessa pää- ja sivukantoaineiden pitoisuuksien välisen eron pienentyessä sulkukerroksen potentiaalisuoja pienenee, mikä johtaa myös U pr, koska estekerros katoaa pienemmällä jännitteellä.

Sama virta vastaa eri lähtöjännitteitä (kuva 1.4), muodostaen erotuksen DU,

missä e- jännitteen lämpötilakerroin.

Jos virta diodin läpi on vakio, jännitehäviö diodin yli pienenee. Lämpötilan noustessa yhdellä asteella myötäjännitehäviö pienenee 2 mV.

Riisi. 1.4. VAC r-p siirtymä kuvassa. 1.5. CVC germaniumin ja

eri lämpötiloissa piidiodeja

Lämpötilan noustessa virta-jännite-ominaisuuden vastahaara siirtyy alaspäin (kuva 1.4). Germaniumdiodien käyttölämpötila-alue on 80 °C, piidiodien 150 °C.

Germanium- ja piidiodien IV ominaisuudet on esitetty kuvassa 1.5.

Differentiaalinen vastus r-p siirtymä (kuva 1.6):

(1.3)

Virran kasvaessa r d- pienenee.

Kuva 1.6 Differentiaalin määritelmä

diodin vastus

Resistanssi tasavirta r-p siirtymä: .

Tasavirtaresistanssille on ominaista origosta vedetyn suoran kaltevuus annettu piste. Tämä vastus riippuu myös virran suuruudesta: I:n kasvaessa vastus pienenee . R Ge< R Si .

Puolijohdediodin IV-ominaiskäyrä eroaa jonkin verran ideaalisen diodin IV-ominaiskäyrästä. Joten, johtuen virtavuodosta kiteen pinnan läpi, todellinen käänteisvirta on suurempi kuin lämpövirta. Näin ollen todellisen diodin käänteinen vastus on pienempi kuin ideaalidiodin. r-p siirtyminen.

Myötäjännitehäviö on suurempi kuin ihanteellinen r-p siirtyminen. Tämä johtuu jännitteen laskusta puolijohdekerrosten välillä. R ja P tyyppi. Lisäksi todellisissa diodeissa yksi kerroksista R tai P siinä on suurempi pitoisuus tärkeimpiä kantajia kuin toisessa. Kerrosta, jossa on suuri pitoisuus kantajia, kutsutaan emitteriksi; sillä on mitätön vastus. Kerrosta, jossa on pienempi enemmistön kantaja-ainepitoisuus, kutsutaan pohjaksi. Siinä on melko paljon vastustusta.

Myötäsuuntaisen jännitehäviön kasvu johtuu jännitehäviöstä kantavastuksen yli.

Puolijohdediodeja sisältävien elektronisten piirien laskemiseksi on välttämätöntä esittää ne vastaavien piirien muodossa. Puolijohdediodin ekvivalenttipiiri CVC:n paloittain lineaarisella approksimaatiolla on esitetty kuvassa 1.7. Kuva 1.8 esittää ekvivalentteja piirejä käyttäen ideaalidiodin I–V-ominaisuuksia ja ideaalidiodin IV–V-ominaisuuksia pn siirtymä ( r d on diodin vastus, r on diodin vuotovastus).

Kuva 1.7. Diodin IV-V ominaisuuksien likimääräisyys

lineaariset segmentit

Kuva 1.8. Diodien vaihtaminen I-V-ominaisuuksilla

ihanteellinen diodi (a) ja CVC ihanteellinen pn siirtymävaihe (b)

Diodin toiminta piirissä kuormalla. Tarkastellaan yksinkertaisinta diodilla ja vastuksella varustettua piiriä sekä bipolaarisen jännitteen toimintaa sen sisääntulossa (kuva 1.9). Piirielementtien jännitteen jakautumiskuvio määräytyy kuormituslinjojen sijainnin mukaan (kuva 1.10) - diodin I–V-ominaisuuksien kaavioon piirretään kaksi pistettä jänniteakselia pitkin molempiin suuntiin. kirjoittaja +U m ja – Öhm syöttöjännite, joka vastaa jännitettä diodin yli, kun kuorma on oikosulussa R n, ja virrat laskeutuvat virran akselille molempiin suuntiin U m / R n ja - U m / R n, joka vastaa oikosulkua olevaa diodia. Nämä kaksi pistettä on yhdistetty pareittain suorilla viivoilla, joita kutsutaan kuormituksiksi. Kuormalinjan risteykset R n ensimmäisessä ja kolmannessa neljänneksessä haaroilla

Diodin I–V-ominaisuudet syöttöjännitteen kullekin vaiheelle vastaavat

Riisi. 1.9. Piiri diodilla ja kuvalla. 1.10. CVC-diodi kuormalla

suora kuorma

niiden identtiset virrat (mikä on tarpeen, kun ne on kytketty sarjaan) ja määrittävät toimintapisteiden sijainnin.

positiivinen puoliaalto U>0, U = Um.

Tämä napaisuus on suora diodille. Virta ja jännite täyttävät aina virta-jännite -ominaisuuden:

,

Lisäksi:

U d \u003d U m - I d R H;

klo I d \u003d 0, U d \u003d U m;

klo U d \u003d 0, I d \u003d U m / R H;

suoralla yhteydellä U m >> U pr(Kuva 1.10).

klo käytännön sovellus U pr>0 (U pr- eteenpäin jännite), kun diodi on auki. Kun diodi toimii eteenpäin, sen yli oleva jännite on minimaalinen - ( Ge-0,4 V; Si-0,7 V), ja sen voidaan katsoa olevan suunnilleen nolla. Virta on tällöin maksimi.

Kuva 1.11. Jännite- ja virtasignaalit diodipiirissä kuormalla

.

Negatiivinen puoliaalto U<0, U= -U m .

Diodin ominaisuus on sama, mutta

U d \u003d -U m -I d R H,;

I d \u003d 0, U d \u003d U m;

Ud = 0, Id = Um/RH; U H<

Kapasiteetit r-p siirtyminen. Kun se on päällä r-p siirtyminen vastakkaiseen suuntaan sekä alueen pienillä lähtöjännitteillä r-p siirtymävaiheessa on kaksinkertainen sähköinen kerros: sisään R alueet - negatiivinen, sisään P alueet - positiivinen.

Kompensoimattoman varauksen kertyminen tähän kerrokseen johtaa kapasitanssin ilmenemiseen r-p siirtymä, jota kutsutaan sulkukapasitanssiksi. Se kuvaa kertyneen varauksen muutosta ulkoisen jännitteen muutoksella kuvan 1.12 mukaisesti. C b \u003d dQ / dU .

Riisi. 1.12. Esteen kapasitanssiriippuvuus

käänteisjännitteestä.

Esteen kapasitanssi riippuu geometrisista mitoista r-p siirtyminen. Lisäyksen kanssa U arr leveys r-p siirtymä kasvaa ja kapasitanssi pienenee.

Kun diodi kytketään päälle eteenpäin, sulkukapasitanssi käytännössä katoaa ja diodin pohjakerrokseen kerääntyy emitteristä siirtyviä vähemmistökantoaaltoja. Tämä varauksen kerääntyminen luo myös kapasitanssiefektin, jota kutsutaan diffuusiokapasitanssiksi. C d yleensä ylittää C b.

Diffuusiokapasiteetti määritetään C d \u003d dQ d / dU.

Nämä kapasitanssit vaikuttavat diodien toimintaan korkeilla taajuuksilla. Kapasiteetit r-p siirtymä sisältyy vastaavaan piiriin (kuva 1.13).

Riisi. 1.13. Diodiekvivalenttipiirit ottaen huomioon kapasitanssit:

a – estekapasitanssi; b - diffuusiokapasiteetti

Transienttiprosessit diodeissa. Kun diodit toimivat suurtaajuisilla signaaleilla (1-10 MHz), siirtymäprosessi ei-johtavasta tilasta johtavaan tilaan ja päinvastoin ei tapahdu välittömästi, koska siirtymässä on kapasitanssia kertymisen vuoksi. diodikannattimen varauksista.

Kuvassa 1.14 on ajoituskaaviot diodin läpi kulkevien virtojen ja kuorman muutoksista syöttöjännitteen suorakulmaisilla pulsseilla. Diodipiirin kapasitanssit vääristävät pulssien etu- ja takareunaa, jolloin absorptioaika näkyy tp.

Kun valitset diodia tietylle piirille, sen taajuusominaisuudet ja nopeus on otettava huomioon.

Riisi. 1.14. Ohimenevät prosessit klo

vaihtodiodi:

t f1- siirtymän etureunan kesto;

t f2- takareunan kesto;

tp- liukenemisaika.

Hajota r-p siirtyminen. Diodin käänteinen jännite ei voi nousta mielivaltaisen suureen arvoon. Tietyllä käänteisjännitteellä, joka on ominaista kullekin diodille, käänteisvirta kasvaa jyrkästi. Tätä vaikutusta kutsutaan siirtymähäiriöksi. On olemassa useita eri tyyppejä (kuva 1.15):

1 - lumivyöryn hajoaminen, kun käänteisvirta lisääntyy ei-pääkantoaaltojen lumivyöryn lisääntymisen vuoksi;

Riisi. 1.15. CVC erityyppisille häiriöille

2-tunnelin rikkoutuminen, kun potentiaaliesteen ja sulkukerroksen ylittäminen tapahtuu tunneliilmiön vuoksi.

Lumivyöryn ja tunnelin rikkoutumisen aikana käänteisvirta kasvaa vakiolla käänteisjännitteellä.

Nämä ovat sähkövikoja. Ne ovat palautuvia. Poistamisen jälkeen U arr diodi palauttaa ominaisuutensa.

3- lämpö hajoaminen, se tapahtuu, kun lämpömäärä vapautuu r-p risteyksessä, diodin pinta luovuttaa enemmän lämpöä ympäristöön. Kuitenkin lämpötilan noustessa r-p siirtymävaiheessa vähemmistökantoaaltojen pitoisuus kasvaa, mikä johtaa vieläkin suurempaan käänteisen virran kasvuun, mikä puolestaan ​​​​johtaa lämpötilan nousuun jne. Koska germaniumpohjaisista diodeista minä arr enemmän kuin piipohjaisilla diodeilla, niin ensimmäisillä termisen rikkoutumisen todennäköisyys on suurempi kuin jälkimmäisellä. Siksi piidiodien maksimi käyttölämpötila on korkeampi (150 o ... 200 o C) kuin germaniumdiodien (75 o ... 90 o C).

Tällä erittelyllä r-p siirtymä tuhoutuu.

Testikysymykset.

1. Mikä on puolijohdediodi? Ihanteellisen ja todellisen diodin virta-jännite-ominaisuus?

2. Mitä materiaaleja käytetään puolijohdediodien valmistukseen? Kuinka luoda puolijohdesubstraattiin yhden tai toisen johtavuuden alueita?

3. Mikä on rajalla oleva kiteen sisäinen sähkökenttä p-n- siirtyminen? Miten se muuttuu, kun ulkoinen jännite kytketään?

4. Mikä selittää yksisuuntaisen johtumisen vaikutuksen? p-n- liitos puolijohteessa?

5. Virta-jännite-ominaisuudet pn-siirtymät germanium- ja piidiodeille ulkoisen lämpötilan muuttuessa?

6. Miten diodin erovastus määritetään?

7. Miten kuormitussuoralla olevan diodin virta-jännite-ominaisuudet muodostetaan?

8. Selitä diodin sulku- ja diffuusiokapasitanssien muodostumismekanismi? Miten ne vaikuttavat diodin toimintaan AC-piireissä?

Luento 2 Erikoistyypit

Puolijohteet ovat aineita, jotka ovat sähköä johtavissa ominaisuuksissaan johtimien ja eristeiden välissä.
Puolijohteissa, kuten metalleissa, virta on varattujen hiukkasten järjestettyä liikettä.
Puolijohteiden negatiivisten varausten (elektronien) liikkeen ohella tapahtuu kuitenkin positiivisten varausten järjestettyä liikettä, ns. - reikiä.

reikiä saatu osallistumisella ioneja puolijohdeaineet - atomit, joissa on karkaavia elektroneja. Todellisuudessa ionisoidut atomit eivät jätä paikkaansa kidehilassa. Itse asiassa aineen atomien tila muuttuu asteittain, kun elektronit hyppäävät atomista toiseen. On olemassa prosessi, joka näyttää ulospäin joidenkin ehdollisten positiivisesti varautuneiden hiukkasten järjestetyltä liikkeeltä - reikiä.

Tavallisessa, puhtaassa puolijohteessa suhde reikiä ja vapaat elektrodit 50 %:50 %.
Mutta kannattaa lisätä pieni määrä ainetta - epäpuhtauksia puolijohteeseen, koska tämä suhde muuttuu merkittävästi. Lisätyn aineen ominaisuuksista riippuen puolijohde saa joko voimakkaan elektronisen johtavuuden (n-tyyppi) tai reiät (p-tyyppi) tulevat sen pääkantoaineiksi.

Puolijohdeliitos (p-n) muodostuu kahden eri johtavuuden omaavan puolijohdemateriaalifragmentin risteyksessä. Se on erittäin ohut alue, joka on tyhjentynyt molemmista kantoaaltotyypeistä. P-n-liitoksella on vähän vastusta, kun virran suunta on eteenpäin, ja erittäin korkea, kun virran suunta on päinvastainen.

Perinteinen puolijohdediodi koostuu yhdestä puolijohdeliitoksesta, jossa on kaksi liitintä - anodi(positiivinen elektrodi) ja katodi- negatiivinen elektrodi. Näin ollen diodilla on ominaisuus yksipuolinen johtuminen- se johtaa virtaa hyvin eteenpäin ja huonosti vastakkaiseen suuntaan.

Mitä tämä tarkoittaa käytännössä?
Kuvittele sähköpiiri, joka koostuu akusta ja hehkulampusta, jotka on kytketty sarjaan puolijohdediodin kautta. Lamppu syttyy vain, jos anodi(positiivinen elektrodi) on kytketty virtalähteen (akun) plus-liittimeen ja katodi(negatiivinen elektrodi) miinukseen - hehkulampun hehkulangan kautta.

Tämä on puolijohdediodin suora sisällyttäminen. Jos käännät virtalähteen napaisuuden, diodi syttyy päinvastoin - valo ei syty. Kiinnitä huomiota siihen, miltä puolijohdediodin nimitys näyttää kaaviossa - suoraa yhteyttä osoittava kolmion muotoinen nuoli osuu yhteen sähkötekniikassa yleisesti hyväksytyn virran suunnan kanssa - virtalähteen plussasta miinukseen. Sen vieressä oleva pystysuora viiva symboloi estettä virran liikkeelle vastakkaiseen suuntaan.

Minkä tahansa puolijohdediodin normaalille toiminnalle on yksi edellytys. Virtalähteen jännitteen tulee ylittää tietty kynnys (sisäisen esijännitepotentiaalin arvo p-n risteys). Tasasuuntaajadiodeissa se on yleensä alle 1 voltti, germaniumkorkeataajuisten diodien kohdalla noin 0,1 volttia, LEDeillä se voi ylittää 3 volttia. Tätä puolijohdediodien ominaisuutta voidaan käyttää matalajännitteisten stabiloitujen teholähteiden luomiseen.

Jos kytket diodin takaisin ja lisäät vähitellen virtalähteen jännitettä, jossain vaiheessa p-n-liitoksen käänteinen sähkökatko tapahtuu varmasti. Diodi alkaa kuljettaa virtaa vastakkaiseen suuntaan, ja liitos vaurioituu. Suurimman sallitun käänteisen jännitteen (Ureverse) arvo vaihtelee suuresti erityyppisille puolijohdediodeille ja on erittäin tärkeä parametri.

Toista, yhtä tärkeää parametria voidaan kutsua myötävirran-Upr raja-arvoksi. Tämä parametri riippuu suoraan jännitehäviön suuruudesta puolijohdediodin liitoksessa, puolijohteen materiaalista ja kotelon lämmönsiirto-ominaisuuksista.

Tämän sivun materiaalin käyttö on sallittua, jos sivustolla on linkki

Se riippuu voimakkaasti epäpuhtauksien pitoisuudesta. Puolijohteita, joiden sähköfysikaaliset ominaisuudet riippuvat muiden kemiallisten alkuaineiden epäpuhtauksista, kutsutaan epäpuhtauspuolijohteiksi. Epäpuhtauksia on kahta tyyppiä, luovuttaja ja vastaanottaja.

Luovuttaja kutsutaan epäpuhtaudeksi, jonka atomit antavat puolijohteelle vapaita elektroneja, ja tässä tapauksessa saatu sähkönjohtavuus, joka liittyy vapaiden elektronien liikkumiseen, on elektroninen. Puolijohdetta, jolla on elektroninen johtavuus, kutsutaan elektroniseksi puolijohteeksi, ja se on perinteisesti merkitty latinalaisella kirjaimella n - sanan "negatiivinen" ensimmäinen kirjain.

Tarkastellaanpa elektronisen johtavuuden muodostumisprosessia puolijohteessa. Otamme piin pääpuolijohdemateriaalina (piipuolijohteet ovat yleisimpiä). Piillä (Si) on atomin ulkoradalla neljä elektronia, jotka määräävät sen sähköfysikaaliset ominaisuudet (eli ne liikkuvat jännitteen vaikutuksesta sähkövirran muodostamiseksi). Kun arseenin (As) epäpuhtausatomeja viedään piihin, jonka ulkoradalla on viisi elektronia, neljä elektronia vuorovaikuttavat neljän piin elektronin kanssa muodostaen kovalenttisen sidoksen, ja viides arseenin elektroni pysyy vapaana. Näissä olosuhteissa se erottuu helposti atomista ja saa mahdollisuuden liikkua aineessa.

tunnustaja Epäpuhtaudeksi kutsutaan epäpuhtaudeksi, jonka atomit ottavat vastaan ​​elektroneja pääpuolijohteen atomeista. Tuloksena olevaa sähkönjohtavuutta, joka liittyy positiivisten varausten liikkeeseen - reikiin, kutsutaan aukoksi. Puolijohdetta, jolla on reikäinen sähkönjohtavuus, kutsutaan reikäpuolijohteeksi ja sitä kutsutaan perinteisesti latinalaisella kirjaimella p - sanan "positiivinen" ensimmäinen kirjain.

Tarkastellaan reiän johtavuuden muodostumisprosessia. kun indium(In)-epäpuhtausatomeja viedään piihin, jonka ulkoradalla on kolme elektronia, ne sitoutuvat kolmeen piielektroniin, mutta tämä sidos osoittautuu epätäydelliseksi: vielä yksi elektroni puuttuu sitoutuakseen piin neljänteen elektroniin. piitä. Epäpuhtausatomi kiinnittää puuttuvan elektronin yhdestä pääpuolijohteen lähellä olevista atomeista, minkä jälkeen se sitoutuu kaikkiin neljään viereiseen atomiin. Elektronin lisäyksen ansiosta se saa ylimääräisen negatiivisen varauksen, eli se muuttuu negatiiviseksi ioniksi. Samanaikaisesti puolijohdeatomi, josta neljäs elektroni lähti epäpuhtausatomiin, osoittautuu olevan yhteydessä naapuriatomeihin vain kolmella elektronilla. näin ollen positiivista varausta on ylimäärä ja täyttymätön sidos ilmestyy, ts reikä.

Yksi puolijohteen tärkeistä ominaisuuksista on, että reikien läsnäollessa virta voi kulkea sen läpi, vaikka siinä ei olisi vapaita elektroneja. Tämä johtuu reikien kyvystä siirtyä puolijohdeatomista toiseen.

"Aikkojen" siirtäminen puolijohteessa

Tuomalla luovuttajaepäpuhtaus puolijohteen osaan ja akseptoriepäpuhtaus toiseen osaan on mahdollista saada alueita, joissa on elektroni- ja aukkojohtavuus. Elektronisen ja reiän johtumisen alueiden rajalle muodostuu niin sanottu elektronireikäsiirtymä.

P-N risteys

Harkitse prosesseja, jotka tapahtuvat, kun virta kulkee läpi elektronireikä siirtymä. Vasen kerros, merkitty n:llä, on sähköä johtava. Siinä oleva virta liittyy vapaiden elektronien liikkeeseen, jotka on tavanomaisesti merkitty ympyröillä, joissa on miinusmerkki. Oikealla p-kirjaimella merkityllä kerroksella on reikäjohtavuus. Tämän kerroksen virta liittyy reikien liikkeeseen, jotka on merkitty ympyröillä, joissa on "plus" kuvassa.

Elektronien ja reikien liike suoran johtavuuden tilassa

Elektronien ja reikien liike käänteisjohtavuusjärjestelmässä.

Kun puolijohteet, joilla on eri johtavuus, joutuvat kosketuksiin, elektronit johtuvat diffuusio alkaa siirtyä p-alueelle ja reiät - n-alueelle, minkä seurauksena n-alueen rajakerros varautuu positiivisesti ja p-alueen rajakerros varautuu negatiivisesti. Alueiden väliin syntyy sähkökenttä, joka on ikään kuin esteitä päävirrankantajille, minkä vuoksi p-n-liitokseen muodostuu alue, jolla on alentunut varauskonsentraatio. P-n-liitoksessa olevaa sähkökenttää kutsutaan potentiaaliesteeksi ja p-n-liitosta sulkukerrokseksi. Jos ulkoisen sähkökentän suunta on vastakkainen p-n-liitoksen kentän suuntaan ("+" p-alueella, "-" n-alueella), niin potentiaalieste pienenee, varausten pitoisuus p-n-liitoksessa kasvaa, leveys ja siten siirtymäresistanssi pienenee. Kun lähteen polariteetti muuttuu, ulkoinen sähkökenttä osuu yhteen p-n-liitoksen kentän suunnan kanssa, liitoksen leveys ja resistanssi kasvavat. Siksi p-n-liitoksella on venttiiliominaisuudet.

puolijohdediodi

diodi kutsutaan sähköisesti muuntavaksi puolijohdelaitteeksi, jossa on yksi tai useampi p-n-liitos ja kaksi johtoa. Riippuen päätarkoituksesta ja p-n-liitoksessa käytetystä ilmiöstä, puolijohdediodeja on useita päätoiminnallisia tyyppejä: tasasuuntaaja, suurtaajuus, pulssi-, tunneli-, zener-diodit, varikapsit.

Perus puolijohdediodien ominaisuudet on virta-jännite-ominaisuus (VAC). Jokaisen puolijohdediodin tyypin I–V-ominaisuudella on eri muoto, mutta ne kaikki perustuvat risteystasasuuntaajadiodin I–V-ominaiskäyrään, jonka muoto on:

Diodin virta-jännite-ominaisuus (CVC): 1 - tasavirta-jännite-ominaisuus; 2 - käänteinen virta-jännite -ominaisuus; 3 - hajoamisalue; 4 - tasavirta-jännite-ominaisuuden suoraviivainen approksimaatio; Upor on kynnysjännite; rdyn on dynaaminen vastus; Uprob - läpilyöntijännite

Virtojen negatiivisten arvojen y-akselin asteikko valitaan monta kertaa suurempi kuin positiivisten.

Diodien virta-jännite-ominaisuudet kulkevat nollan läpi, mutta riittävän havaittava virta ilmaantuu vasta kun kynnysjännite(U sitten), mikä germaniumdiodeille on 0,1 - 0,2 V ja piidiodeille 0,5 - 0,6 V. Diodin negatiivisten jännitearvojen alueella jo suhteellisen alhaisilla jännitteillä (U arr. ) tapahtuu käänteinen virta(saan.). Tämän virran muodostavat vähemmistökantajat: p-alueen elektronit ja n-alueen reiät, joiden siirtymistä alueelta toiselle helpottaa rajapinnan lähellä oleva potentiaalieste. Käänteisjännitteen kasvaessa virran kasvua ei tapahdu, koska siirtymärajalla aikayksikköä kohti ilmestyvien vähemmistökantoaaltojen määrä ei riipu ulkopuolelta syötetystä jännitteestä, jos se ei ole kovin suuri. Käänteinen virta piidiodeille on useita suuruusluokkia pienempi kuin germaniumdiodeissa. Käänteisen jännitteen lisäys edelleen läpilyöntijännite(U-näytteet) johtaa siihen, että valenssikaistan elektronit siirtyvät johtavuuskaistalle, zener-efekti. Tässä tapauksessa käänteisvirta kasvaa jyrkästi, mikä aiheuttaa diodin kuumenemisen ja virran lisäys johtaa termiseen hajoamiseen ja p-n-liitoksen tuhoutumiseen.

Diodien sähköisten pääparametrien nimeäminen ja määrittely

Puolijohdediodin nimitys

Kuten aiemmin mainittiin, diodi johtaa virtaa yhteen suuntaan (eli se on ihannetapauksessa vain pieni vastus), toiseen suuntaan se ei (eli muuttuu johtimeksi, jolla on erittäin suuri resistanssi), sanalla sanoen, sillä on yksipuolinen johtuminen. Näin ollen hänellä on vain kaksi johtopäätöstä. Niitä, kuten on ollut tapana lampputekniikan ajoista lähtien, kutsutaan anodi(positiivinen johtopäätös) ja katodi(negatiivinen).

Kaikki puolijohdediodit voidaan jakaa kahteen ryhmään: tasasuuntaaja ja erikois. Tasasuuntaajadiodit, kuten nimestä voi päätellä, on suunniteltu tasasuuntaamaan vaihtovirtaa. Vaihtojännitteen taajuudesta ja muodosta riippuen ne jaetaan korkeataajuisiin, matalataajuisiin ja pulssiin. Erityinen puolijohdediodityypit käyttävät erilaisia p-n ominaisuuksia-siirtymät; rikkoutumisilmiö, estekapasitanssi, negatiivisen resistanssin alueiden läsnäolo jne.

Tasasuuntaajadiodit

Tasasuuntausdiodit on rakenteellisesti jaettu taso- ja pistediodeihin ja valmistustekniikan mukaan metalliseos-, diffuusio- ja epitaksiaalisiin. Tasosuuntaisia ​​diodeja käytetään p-n-liitoksen suuren alueen vuoksi korkeat virrat. Pistediodeissa on pieni liitosalue ja vastaavasti ne on suunniteltu tasasuuntaukseen pieniä virtoja. Lumivyöryn läpilyöntijännitteen lisäämiseksi käytetään tasasuuntaajan napoja, jotka koostuvat sarjasta sarjaan kytkettyjä diodeja.

Suuritehoisia tasasuuntausdiodeja kutsutaan tehoa. Tällaisten diodien materiaali on yleensä pii tai galliumarsenidi. Piiseoksesta valmistettuja diodeja käytetään tasasuuntaamaan vaihtovirtaa taajuudella 5 kHz. Piin diffuusiodiodit voivat toimia korkeammilla taajuuksilla, jopa 100 kHz. Pii-epitaksiaalidiodeja, joissa on metallisubstraatti (Schottky-sulku), voidaan käyttää jopa 500 kHz:n taajuuksilla. Galliumarsenididiodit pystyvät toimimaan useiden MHz taajuusalueella.

Tehodiodeille on yleensä tunnusomaista joukko staattisia ja dynaamisia parametreja. Vastaanottaja staattiset parametrit diodit sisältävät:

• Jännitteen putoaminen U CR diodissa tietyllä tasavirran arvolla;
• käänteinen virta I arr käänteisen jännitteen tietyssä arvossa;
• tarkoittaa tasavirta I pr.cf. ;
• impulsiivinen Käänteinen Jännite U arr. ;

Vastaanottaja dynaamiset parametrit diodi ovat sen aika- ja taajuusominaisuudet. Näitä vaihtoehtoja ovat:

• palautumisaika t kääntää jännite;
• nousuaika tasavirta I ulos. ;
• rajataajuutta vähentämättä diodin tiloja f max .

Staattiset parametrit voidaan asettaa diodin virta-jännite-ominaisuuden mukaan.

Diodi tvos:n käänteinen palautumisaika on tasasuuntausdiodien pääparametri, joka luonnehtii niiden inertiaominaisuuksia. Se määritetään kytkemällä diodi annetusta myötävirtavirrasta I CR määrättyyn paluujännitteeseen U arr. Kytkennän aikana diodin yli oleva jännite saa päinvastaisen arvon. Diffuusioprosessin hitaudesta johtuen diodin virta ei pysähdy hetkessä, vaan ajan myötä t nar. Pohjimmiltaan p-n-liitoksen rajalla tapahtuu varausten resorptio (eli vastaavan kapasiteetin purkaus). Tästä seuraa, että diodin tehohäviöt kasvavat voimakkaasti, kun se kytketään päälle, varsinkin kun se sammutetaan. Näin ollen häviöt diodissa kasvaa tasasuuntaisen jännitteen taajuuden kasvaessa.

Kun diodin lämpötila muuttuu, sen parametrit muuttuvat. Diodin myötäsuuntainen jännite ja sen vastavirta riippuvat voimakkaimmin lämpötilasta. Suunnilleen voimme olettaa, että TKN (jännitelämpötilakerroin) Upr \u003d -2 mV / K, ja diodin käänteisvirralla on positiivinen kerroin. Joten lämpötilan noustessa jokaista 10 ° C: tä kohden germaniumdiodien käänteisvirta kasvaa 2 kertaa ja piin - 2,5 kertaa.

Diodit Schottky-esteellä

Pienten suurtaajuisten jännitteiden tasasuuntaukseen käytetään laajalti schottky estediodit. Näissä diodeissa käytetään p-n-liitoksen sijasta metallipinnan kontaktia. Kosketuskohdassa ilmaantuu puolijohdekerroksia, jotka ovat tyhjentyneet varauksenkuljettajista, joita kutsutaan sulkukerroksiksi. Schottky-sululla varustetut diodit eroavat p-n-liitoksella varustetuista diodeista seuraavilla tavoilla:

• lisää matala suora Jännitteen putoaminen;
• ota lisää matala peruutus Jännite;
• lisää korkea virta vuodot;
• melkein veloituksetta käänteinen palautus.

Kaksi pääominaisuutta tekevät näistä diodeista välttämättömiä: alhainen jännitehäviö eteenpäin ja nopea paluujännitteen palautumisaika. Lisäksi toipumisaikaa vaativien vähäisten välineiden puuttuminen tarkoittaa fyysistä ei tappioita vaihtaaksesi itse diodia.

Nykyaikaisten Schottky-diodien maksimijännite on noin 1200 V. Tällä jännitteellä Schottky-diodin myötäsuuntainen jännite on 0,2 ... 0,3 V pienempi kuin p-n-liitoksella varustettujen diodien lähtöjännite.

Schottky-diodin edut tulevat erityisen havaittavissa pienjännitteitä tasaattaessa. Esimerkiksi 45 voltin Schottky-diodin myötäsuuntainen jännite on 0,4 ... 0,6 V, ja samalla virralla p-n-liitosdiodin jännitehäviö on 0,5 ... 1,0 V. Kun käänteinen jännite laskee 15 V, myötäsuuntainen jännite laskee arvoon 0,3 ... 0,4 V. Keskimäärin Schottky-diodien käyttö tasasuuntaajassa mahdollistaa häviöiden pienentämisen noin 10 ... 15 %. Schottky-diodien suurin toimintataajuus ylittää 200 kHz.

Teoria on hyvä, mutta teoria ilman käytäntöä vain ravistelee ilmaa.

Suosittelemme lukemaan

• Urogenitaalisen klamydia - kuvaus, syyt, oireet (merkit), diagnoosi, hoito Urogenitaalisen klamydian hoito
• Hyödyt ja merkitys hydroaminohapon treoniinin ihmiskeholle L treoniini mitä
• Odottaako tai olla odottamatta kaveria armeijasta Mistä syystä heidät voidaan tilata armeijasta
• Paistetut omenat raejuustolla Paistetut omenat raejuustolla