принцип действия и основные параметры

Выпрямительный диод — это диод на основе полупроводникового материала, который предназначен для того, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный. Правда, этой функцией сфера применения этих радиодеталей не исчерпывается: они применяются для коммутации, в сильноточных схемах, где нет жесткой регламентации временных и частотных параметров электрического сигнала.

Классификация

В соответствии со значением прямого тока, который является максимально допустимым, выпрямительный диод может иметь малую, среднюю и большую мощности:

• малой — выпрямляют прямой ток до 300 mA;
• выпрямительные диоды средней мощности — от 300 mA до 10 А;
• большой — более 10 А.

Германий или кремний

По применяемым материалам они бывают кремниевые и германиевые, однако более широкое применение нашли кремниевые выпрямительные диоды благодаря своим физическим свойствам.

У них обратные токи в несколько раз меньше, чем в германиевых, в то время как напряжение одинаково. Это дает возможность добиваться в полупроводниках очень высокой величины допустимых обратных напряжений, которые могут составлять до 1000-1500 В. В германиевых диодах этот параметр находится в диапазоне 100-400 В.

Кремниевые диоды способны сохранять работоспособность в диапазоне температур от -60 ºС до +150 ºС, а германиевые — только от -60 ºС до +85 ºС. Это происходит потому, что когда температура становится выше 85 ºС, количество образовавшихся электронно-дырочных пар достигает таких величин, что резко увеличивается обратный ток, и выпрямитель перестает работать эффективно.

Технология изготовления

Выпрямительный диод по конструкции представляет пластину полупроводникового кристалла, в теле которой имеются две области, имеющие разную проводимость. Это послужило причиной того, что их называют плоскостными.

Полупроводниковые выпрямительные диоды делаются так: на области кристалла полупроводника, имеющей проводимость n-типа, происходит расплавление алюминия, индия или бора, а на область кристалла с проводимостью p-типа расплавляется фосфор.

При воздействии высоких температур эти два вещества накрепко сплавляются с полупроводниковой основой. Кроме того, атомы этих материалов диффундируют внутрь кристалла с образованием в нем области с преимущественно электронной или дырочной проводимостью. В итоге образуется полупроводниковый прибор, имеющий две области с различного типа электропроводностью, а между ними образован p-n-переход. Таков принцип работы подавляющего большинства плоскостных диодов из кремния и германия.

Конструкция

Для того чтобы организовать защиту от воздействий извне, а также добиться надежного отвода тепла, кристалл, имеющий p-n-переход, монтируется в корпусе.
Диоды, имеющие малую мощность, производят в корпусе из пластмассы, снабдив гибкими внешними выводами. Выпрямительные диоды средней мощности имеют металлостеклянный корпус уже с жесткими внешними выводами. Детали большой мощности размещаются в корпусе из металлостекла или металлокерамики.

Кремниевые или германиевые кристаллы с p-n-переходом припаивают к кристаллодержателю, который одновременно служит основанием корпуса. К нему же приваривают корпус, имеющий стеклянный изолятор, сквозь который идет вывод одного из электродов.

Диоды малой мощности, которые имеют сравнительно малые габариты и вес, обладают гибкими выводами, при посредстве которых монтируются в схемах.

Поскольку токи, с которыми работают полупроводники средней мощности и мощные выпрямительные диоды, достигают значительных величин, их выводы намного мощнее. Нижняя их часть выполнена в виде массивного основания, отводящего тепло, оснащенного винтом и внешней поверхностью плоской формы, которая призвана обеспечивать надежный тепловой контакт с внешним радиатором.

Характеристики

Каждый тип полупроводников имеет свои рабочие и предельные параметры, которые подбирают для того, чтобы обеспечить работу в какой-либо схеме.

Параметры выпрямительных диодов:

• I прям max — прямой ток, который максимально допустим, А.
• U обрат max — обратное напряжение, которое максимально допустимо, В.
• I обрат — обратный ток постоянный, мкА.
• U прям — прямое напряжение постоянное, В.
• Рабочая частота , кГц.
• Температура работы , С.
• Р max — рассеиваемая на диоде мощность, которая максимально допустима.

Характеристики выпрямительных диодов далеко не исчерпываются данным списком. Однако для выбора детали обычно их бывает достаточно.

Схема простейшего выпрямителя переменного тока

Рассмотрим, как работает схема (выпрямительный диод играет в ней главную роль) примитивного выпрямителя.

На его вход подается сетевое переменное напряжение с положительными и отрицательными полупериодами. К выходу выпрямителя подключается нагрузка (R нагр.), а функцию элемента, выпрямляющего ток, выполняет диод (VD).

Положительные полупериоды напряжения, поступающие на анод, вызывают открывание диода. В это время через него, а следовательно через нагрузку (R нагр.), которая питается от выпрямителя, протекает прямой ток (I прям.).

Отрицательные полупериоды напряжения, поступающие на анод диода, вызывают его закрывание. По цепи протекает небольшой обратный ток диода (I обр.). Здесь диод производит отсекание отрицательной полуволны пе

Принцип работы полупроводникового диода

Полупроводниковые диоды: виды,  характеристики, принцип работы

Для контроля направления электрического тока необходимо применять разные радио и электро детали.

В частности, современная электроника использует с такой целью полупроводниковый диод, его применение обеспечивает ровный ток.

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц.

Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами.

Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.

Принцип работы диодов

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

//www.youtube.com/embed/NqCaJhS0HGU?feature=oembed&wmode=opaque

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

1. Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
2. Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
4. В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Принцип работы

Понять принцип действия полупроводникового диода несложно. Все, что для этого понадобится — разбираться в базовых законах физики и знать, как происходят некоторые электрические процессы.

Изначально электроток действует на катод, что вызывает накаливание подогревательного элемента. В свою очередь, электродом испускаются электроны, а между двумя частями появляется электрическое поле.

Аноды с положительным зарядом воздействуют на электроны и притягивают их, а образованное поле выступает в качестве катализатора такой реакции. Также в этот момент формируется эмиссионный ток.

В двух электродах начинается формирование пространственно-отрицательного заряда, который может препятствовать протеканию электронов. Однако случается это лишь при снижении потенциала анода, в результате чего масса электронов не способна справиться с отрицательными элементами, что заставляет их перемещаться в обратном порядке, то есть электроны снова возвращаются к катоду.

Нередко показатели катодного тока держатся нулевой отметки — происходит это при воздействии частиц с зарядом минус. В результате образованное поле не заставляет электроны двигаться быстрее, а вызывает обратную реакцию — притормаживает их и заставляет вернуться обратно к катоду. В конечном итоге цепь размыкается, так как диод остается в запертом состоянии.

Конструкция диода

Одна из возможных конструкций диода показана ниже:

Рассмотрим одну из возможных конструкций прибора. Кристалл полупроводника 1 (например, с электронной проводимостью) размещен на металлической основе 3. На верхней части кристалла размещена примесь 2 (например индий), который обеспечивает наличие дырочной проводимости. Кристалл закрыт корпусом 4 во избежание различных механических повреждений p-n перехода.

С индиевой наплавки сделан изолированный вывод через стеклянный изолятор 5 – это анод прибора. Выводом же катода будет металлический корпус 3, которая также обеспечивает отвод тепла при работе устройства, чем защищает его от теплового пробоя и перегрева.

В свою очередь полупроводниковые элементы делят на:

• Малая мощность – ток до 0,3 А;
• Средняя – от 0,3 до 10 А;
• Мощные – от 10 А;

Схемы включения диодов

Если возникнет необходимость пропускать через полупроводники токи, которые больше их номинальных, соединяют их параллельно, что позволит пропустить больший ток, но возникает необходимость использовать индуктивные делители, для выравнивания токов элементов, схема ниже:

При больших напряжениях – соединяют последовательно. Но для таких соединений необходимо применять специальных схемы коммутации, чтоб не допустить выход элементов из строя, они показаны ниже:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Кремниевый диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кремниевый диод

Cтраница 1

Кремниевые диоды Д202, Д205 предназначены для выпрямления переменного тока с частотой до 50 кгц и могут работать при температуре — 60 125 С. Они оформлены в металлическом герметичном корпусе с винтом для крепления на тешюотводящем шасси. При окружающей температуре 125 С и наличии шасси / max составляет 400 ма, без шасси 200 ма.  [1]

Кремниевые диоды выдерживают большие обратные напряжения, чем германиевые.  [3]

Кремниевые диоды могут быть применены не только для выпрямления, но и для стабилизации напряжения постоянного тока. В этом случав они называются кремниевыми стабилитронами. IX-10, точка А), После излома характеристика идет почти параллельно оси тока, подобно характеристике габового стабилитрона.  [5]

Кремниевые диоды по сравнению с германиевыми допускают работу при значительно более высоких температурах и дмеют большие обратные сопроти-вления, однако у германиевых диодов меньше прямое сопротивление, кроме того, они дешевле кремниевых.  [6]

Кремниевые диоды имеют во много раз меньшие обратные токи при одинаковом напряжении, чем германиевые. Это обусловлено тем, что при температурах выше 85 С резко увеличивается собственная проводимость германия, приводящая к недопустимому возрастанию обратного тока.  [7]

Кремниевые диоды применяют чаще германиевых, особенно когда недопустим обратный ток. Кроме того, они сохраняют работоспособность при температуре до 125 — 150 С, тогда как германиевые могут работать только при температуре до 70 С.  [8]

Кремниевые диоды даже при нагружении в направлении пропускания тока через них имеют сравнительно высокое омическое сопротивление, если противодействующее напряжение не превышает примерно 0 7 В.  [9]

Кремниевые диоды могут работать при температуре до 150 С.  [11]

Кремниевые диоды по принципу действия ничем не отличаются от германиевых. Кремниевый диод способен восстанавливаться после электрического пробоя.  [12]

Кремниевые диоды также как и германиевые бывают плоскостными и точечными. Точечные кремниевые диоды имеют очень малую величн — 1 ну междуэлектродной емкости ( порядка 0 5 пф) и применяются при частотах до тысяч мега — ее.  [13]

Кремниевые диоды допускают большие обратные напряжения, чем германиевые, они более устойчивы при высоких температурах, что позволяет получить большую плотность тока. Но у германиевых диодов прямое падение напряжения примерно в 1 5 — 2 раза меньше, чем у кремниевых.  [14]

Кремниевые диоды делятся на 25 классов: от 1 до 25, что соответствует обратным напряжениям от 100 В до 2500 В. В последние годы освоен диод В6 — 320 с U06 — 4600 В. Выпускают кремниевые диоды шести групп: А — до 0 5 В; Б — от 0 5 до 0 6 В; В — от С 6 до 0 7 В; Г — от 0 7 до 0 8 В; Д — от 0 8 до 0 9 В и Е — от 0 9 до 1 В.  [15]

Кремниевый диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кремниевый диод

Cтраница 1

Кремниевые диоды Д202, Д205 предназначены для выпрямления переменного тока с частотой до 50 кгц и могут работать при температуре — 60 125 С. Они оформлены в металлическом герметичном корпусе с винтом для крепления на тешюотводящем шасси. При окружающей температуре 125 С и наличии шасси / max составляет 400 ма, без шасси 200 ма.  [1]

Кремниевые диоды выдерживают большие обратные напряжения, чем германиевые.  [3]

Кремниевые диоды могут быть применены не только для выпрямления, но и для стабилизации напряжения постоянного тока. В этом случав они называются кремниевыми стабилитронами. IX-10, точка А), После излома характеристика идет почти параллельно оси тока, подобно характеристике габового стабилитрона.  [5]

Кремниевые диоды по сравнению с германиевыми допускают работу при значительно более высоких температурах и дмеют большие обратные сопроти-вления, однако у германиевых диодов меньше прямое сопротивление, кроме того, они дешевле кремниевых.  [6]

Кремниевые диоды имеют во много раз меньшие обратные токи при одинаковом напряжении, чем германиевые. Это обусловлено тем, что при температурах выше 85 С резко увеличивается собственная проводимость германия, приводящая к недопустимому возрастанию обратного тока.  [7]

Кремниевые диоды применяют чаще германиевых, особенно когда недопустим обратный ток. Кроме того, они сохраняют работоспособность при температуре до 125 — 150 С, тогда как германиевые могут работать только при температуре до 70 С.  [8]

Кремниевые диоды даже при нагружении в направлении пропускания тока через них имеют сравнительно высокое омическое сопротивление, если противодействующее напряжение не превышает примерно 0 7 В.  [9]

Кремниевые диоды могут работать при температуре до 150 С.  [11]

Кремниевые диоды по принципу действия ничем не отличаются от германиевых. Кремниевый диод способен восстанавливаться после электрического пробоя.  [12]

Кремниевые диоды также как и германиевые бывают плоскостными и точечными. Точечные кремниевые диоды имеют очень малую величн — 1 ну междуэлектродной емкости ( порядка 0 5 пф) и применяются при частотах до тысяч мега — ее.  [13]

Кремниевые диоды допускают большие обратные напряжения, чем германиевые, они более устойчивы при высоких температурах, что позволяет получить большую плотность тока. Но у германиевых диодов прямое падение напряжения примерно в 1 5 — 2 раза меньше, чем у кремниевых.  

Кремниевый полупроводниковый диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кремниевый полупроводниковый диод

Cтраница 1

Кремниевые полупроводниковые диоды по своему устройству и принципу действия аналогичны германиевым. В них в кристалл кремния вплавляется алюминий. Обратный ток в кремниевых вентилях на несколько порядков меньше, чем у германиевых. Преимущество кремниевых диодов по сравнению с германиевыми — более высокие допустимые температуры окружающей среды ( 135 — 150 С против 50 — 60 С) и более высокие допустимые обратные напряжения ( 800 — 1200 В против 500 — 600 В), поэтому в последние годы в выпрямителях используют в основном кремниевые диоды.  [1]

Существенным преимуществом кремниевых полупроводниковых диодов по сравнению с полупроводниковыми диодами на основе германия и селена является значительно меньшее значение обратного тока / ого и высокий коэффициент температурной стабилизации, что позволяет применять их в более широком диапазоне рабочих температур с более высокими значениями рабочих напряжений. Поэтому современные сварочные выпрямители комплектуют кремниевыми управляемыми и неуправляемыми диодами.  [2]

Наибольшее применение получили германиевые и кремниевые полупроводниковые диоды, а также диоды, выполненные на основе арсенида галлия.  [3]

В последнее время созданы очень мощные кремниевые полупроводниковые диоды и управляемые вентили. Это дает возможность применять для установок гидромеханизации глубоко регулируемые приводы, работающие при постоянном токе.  [5]

Решить предыдущую задачу, если используется кремниевый полупроводниковый диод.  [6]

В выпрямителях переменного напряжения наибольшее применение находят германиевые и кремниевые полупроводниковые диоды. Основными методами получения р — n — переходов для выпрямительных диодов являются сплавление и диффузия.  [8]

В выпрямителях переменного напряжения наибольшее применение находят германиевые и кремниевые полупроводниковые диоды. Основными методами получения р-п переходов для выпрямительных диодов являются сплавление и диффузия.  [9]

В ка — естве варикапов наиболее часто применяют кремниевые полупроводниковые диоды при обратном напряжении смещения, а также конденсаторы с сегнетодиэлектриками.  [11]

Полупроводниковые приборы — диод / Хабр

Введение

Каждый технически грамотный человек должен знать электронику. Подавляющее большинство устройств современной электроники изготавливаются из полупроводниковых материалов. По этому в рамках этой статьи, я бы хотел рассказать о диодах. Конечно, не зная основных свойств полупроводников, нельзя понять, как работает транзистор. Но одного знакомства только со свойствами полупроводников не достаточно. Необходимо разобраться в очень интересных и не всегда простых явлениях.

Краткая справка

Электро-дырочный переход (p-n переход) — это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле.
Диоды — это полупроводниковые приборы, основой которых является p-n переход. В основе применения полупроводниковых диодов лежит ряд их свойств, таких как асимметрия вольт-амперной характеристики, пробой электро-дырочного перехода, зависимость барьерной емкости от напряжения и т.д.

Используемое свойство перехода

• Выпрямительный — асимметрия вольт-амперной характеристики
• Стабилитрон — пробой
• Варикап — барьерная ёмкость
• Импульсный — переходные процессы

Познакомимся с ними подробнее.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного сигнала в постоянный.
Рассмотрим принцип действия простейшего однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Описание работы

При поступлении от первичного источника переменного напряжения, диод будет открыт на положительной полуволне и закрыт на отрицательной. В результате на полуволне через диод и сопротивление нагрузки будет протекать ток. конденсатор при этом заряжается до значения, близкого к пиковому. При уменьшении напряжения во входной цепи диод запирается. При этом конденсатор начинает разряжаться через сопротивление нагрузки.
Недостатком является то, что выпрямительное напряжение сильно зависит от сопротивления нагрузки и имеет большую амплитуду пульсаций. Поэтому такие выпрямители применяются только при высокомерных нагрузках. Для формирования Импульсов применяются амплитудные ограничители, которые могут быть последовательными и параллельными. В последовательных диодных ограничителях диод включается последовательно с сопротивлением нагрузки.

Варикапы

Варикап — полупроводниковый диод, используемый в качестве электрически управляемой емкости.
Эти параметрические диоды работают в обратном направлении, от которого зависит барьерная емкость. Таким образом, варикапы представляют собой конденсаторы переменной емкости, управляемой не механически, а электрически, при изменении обратного напряжения.
Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров. Простейшая схема включения варикапа в колебательный контур на рисунке.

Описание работы

Настройка колебательного контура на резонансную частоту может осуществляться двумя способами. Во-первых, посредством варьирования частоты проводимого к контуру переменного входного напряжения Uвх. Во-вторых, за счет изменения частоты собственных колебаний Wо, которая обусловлена индуктивностью и емкостью колебательного контура. Изменяя величину обратного напряжения Uобр., можно регулировать емкость варикапа, а следовательно и менять резонансную частоту контура. Конденсатор Cp является разделительным. Он необходим для предотвращения шунтирования варикапа индуктивностью.

Стабилитроны

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации напряжения.
Участок соответствующий электрическому пробою Uпроб. на котором напряжение слабо зависит от тока, является рабочим. При использовании стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения, его включают параллельно нагрузке. Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника нестабильно, а сопротивление нагрузки Rн постоянно. Для установления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивление Rогр. должно иметь определенное значение. Для исключения температурного дрейфа напряжение используют последовательно соединенный диод. Подобные диоды называются термокомпенсированными стабилитронами.

Импульсные диоды

Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы в качестве коммутирующих элементов. Существуют различные типы импульсных диодов: сплавные, точечные меза-диоды, диоды Шоттки.
Импульсные диоды широко используют в качестве коммутирующих элементов, т.е. устройств, имеющих два устойчивых состояния: «открыто», когда сопротивления прибора мало и «закрыто», когда велико.
При использовании диода в качестве ключа, могут комбинироваться различные диодные и диодно-транзисторные схемы, предназначенные для работы в цифровой аппаратуре.

В заключении

Прошу прощения за рисунки, элементы схем не по госту(их соотношение), но думаю для наглядного примера сойдет.
PS: стоит ли рассказать о транзисторах?

Полупроводниковые приборы — диод / Habr

Введение

Каждый технически грамотный человек должен знать электронику. Подавляющее большинство устройств современной электроники изготавливаются из полупроводниковых материалов. По этому в рамках этой статьи, я бы хотел рассказать о диодах. Конечно, не зная основных свойств полупроводников, нельзя понять, как работает транзистор. Но одного знакомства только со свойствами полупроводников не достаточно. Необходимо разобраться в очень интересных и не всегда простых явлениях.

Краткая справка

Электро-дырочный переход (p-n переход) — это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле.
Диоды — это полупроводниковые приборы, основой которых является p-n переход. В основе применения полупроводниковых диодов лежит ряд их свойств, таких как асимметрия вольт-амперной характеристики, пробой электро-дырочного перехода, зависимость барьерной емкости от напряжения и т.д.

Используемое свойство перехода

• Выпрямительный — асимметрия вольт-амперной характеристики
• Стабилитрон — пробой
• Варикап — барьерная ёмкость
• Импульсный — переходные процессы

Познакомимся с ними подробнее.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного сигнала в постоянный.
Рассмотрим принцип действия простейшего однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Описание работы

При поступлении от первичного источника переменного напряжения, диод будет открыт на положительной полуволне и закрыт на отрицательной. В результате на полуволне через диод и сопротивление нагрузки будет протекать ток. конденсатор при этом заряжается до значения, близкого к пиковому. При уменьшении напряжения во входной цепи диод запирается. При этом конденсатор начинает разряжаться через сопротивление нагрузки.
Недостатком является то, что выпрямительное напряжение сильно зависит от сопротивления нагрузки и имеет большую амплитуду пульсаций. Поэтому такие выпрямители применяются только при высокомерных нагрузках. Для формирования Импульсов применяются амплитудные ограничители, которые могут быть последовательными и параллельными. В последовательных диодных ограничителях диод включается последовательно с сопротивлением нагрузки.

Варикапы

Варикап — полупроводниковый диод, используемый в качестве электрически управляемой емкости.
Эти параметрические диоды работают в обратном направлении, от которого зависит барьерная емкость. Таким образом, варикапы представляют собой конденсаторы переменной емкости, управляемой не механически, а электрически, при изменении обратного напряжения.
Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров. Простейшая схема включения варикапа в колебательный контур на рисунке.

Описание работы

Настройка колебательного контура на резонансную частоту может осуществляться двумя способами. Во-первых, посредством варьирования частоты проводимого к контуру переменного входного напряжения Uвх. Во-вторых, за счет изменения частоты собственных колебаний Wо, которая обусловлена индуктивностью и емкостью колебательного контура. Изменяя величину обратного напряжения Uобр., можно регулировать емкость варикапа, а следовательно и менять резонансную частоту контура. Конденсатор Cp является разделительным. Он необходим для предотвращения шунтирования варикапа индуктивностью.

Стабилитроны

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации напряжения.
Участок соответствующий электрическому пробою Uпроб. на котором напряжение слабо зависит от тока, является рабочим. При использовании стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения, его включают параллельно нагрузке. Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника нестабильно, а сопротивление нагрузки Rн постоянно. Для установления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивление Rогр. должно иметь определенное значение. Для исключения температурного дрейфа напряжение используют последовательно соединенный диод. Подобные диоды называются термокомпенсированными стабилитронами.

Импульсные диоды

Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы в качестве коммутирующих элементов. Существуют различные типы импульсных диодов: сплавные, точечные меза-диоды, диоды Шоттки.
Импульсные диоды широко используют в качестве коммутирующих элементов, т.е. устройств, имеющих два устойчивых состояния: «открыто», когда сопротивления прибора мало и «закрыто», когда велико.
При использовании диода в качестве ключа, могут комбинироваться различные диодные и диодно-транзисторные схемы, предназначенные для работы в цифровой аппаратуре.

В заключении

Прошу прощения за рисунки, элементы схем не по госту(их соотношение), но думаю для наглядного примера сойдет.
PS: стоит ли рассказать о транзисторах?

Что такое кремниевый диод?

Кремниевый диод — это полупроводник, который имеет положительную и отрицательную полярность и может пропускать электрический ток в одном направлении, ограничивая его в другом. Элемент кремния в чистом виде действует как электрический изолятор. Чтобы позволить ему проводить электричество, к нему добавляются незначительные количества других элементов — в процессе, известном как допинг . Они делают заряженный полупроводниковый материал, используемый для создания кремниевых диодов, которые затем часто используются в радио, компьютерах, источниках переменного тока постоянного тока (AC / DC), а также в качестве датчиков температуры и излучения, среди других приложений.

Человек с дрелью

Когда кремниевый диод сделан, у него есть и положительная и отрицательная сторона, и связь между ними, известная как p-n-соединение .Две стороны с разным зарядом являются результатом добавления в кремний различных элементов. Положительная сторона, известная как анод и изготовленная из кремния р-типа, легирована бором или галлием. Их атомная структура в сочетании с кремнием создает положительный заряд. Добавление фосфора или мышьяка создает отрицательный катод, изготовленный из кремния n-типа, аналогичным образом.

Напряжение на кремниевом диоде имеет прямое смещение , равное 0.7 вольт. Это означает, что для питания диода требуется 0,7 вольт. Как только это количество энергии пройдет через него, оно проведет электрический ток через свое p-n-соединение. Это также остановит протекание большей части в обратном направлении. Каждый кремниевый диод имеет максимальное напряжение, которое может быть приложено к нему в обратном направлении, прежде чем он сломается. Это имеет тенденцию быть по крайней мере 50 вольт или больше.

В некотором смысле, диод можно рассматривать как электрический обратный клапан, потому что он передает избыточную энергию вперед, но, как правило, не пропускает измеряемую величину обратно в обратном направлении.Фактически, очень небольшое количество тока может течь в обратном направлении через диод, но это настолько мало, что обрыв цепи из-за этого количества обычно бывает редким.

Поскольку кремниевый диод, как правило, пропускает энергию только в одном направлении, его можно использовать для защиты других устройств в цепи, таких как транзисторы, от получения слишком большой мощности и выгорания.Кроме того, специально настроенные кремниевые диоды, известные как Zener , могут использоваться для поддержания постоянного напряжения. Они сделаны для того, чтобы преднамеренно проводить некоторое электричество в обратном направлении, когда это необходимо, чтобы поддерживать точное количество его в потоке.

,

Как работают полупроводники | HowStuffWorks

Устройство, которое блокирует ток в одном направлении, позволяя току течь в другом направлении, называется диодом . Диоды могут быть использованы несколькими способами. Например, устройство, которое использует батареи, часто содержит диод, который защищает устройство, если вы вставляете батареи назад. Диод просто блокирует любой ток, выходящий из батареи, если он перевернут — это защищает чувствительную электронику в устройстве.

Поведение полупроводникового диода не идеально, как показано на этом графике:

Когда с обратным смещением , идеальный диод заблокирует весь ток. Настоящий диод пропускает, возможно, 10 микроампер — не так много, но все же не идеально. И если вы подадите достаточное обратное напряжение (В), соединение разрушится и пропустит ток. Как правило, напряжение пробоя намного больше напряжения, чем когда-либо увидит схема, поэтому оно не имеет значения.

Когда смещен в прямом направлении , для работы диода требуется небольшое количество напряжения. В кремнии это напряжение составляет около 0,7 вольт. Это напряжение необходимо для запуска процесса комбинирования дырок и электронов на стыке.

Другой монументальной технологией, связанной с диодом, является транзистор. Транзисторы и диоды имеют много общего.

Транзисторы

Транзистор создается с использованием трех слоев , а не двух слоев, используемых в диоде.Вы можете создать сэндвич с NPN или PNP. Транзистор может действовать как переключатель или усилитель.

Транзистор выглядит как два диода спина к спине. Вы можете себе представить, что никакой ток не может протекать через транзистор, потому что спина к спине диоды будут блокировать ток в обоих направлениях. И это правда. Однако, когда вы подаете небольшой ток на центральный слой сэндвича , через сэндвич в целом может протекать намного больший ток. Это дает транзистору , переключающий .Малый ток может включать и выключать больший ток.

Кремниевая микросхема — это кусок кремния, который может содержать тысячи транзисторов. С помощью транзисторов, действующих как переключатели, вы можете создавать логические вентили, а с логическими вентилями вы можете создавать микропроцессорные микросхемы.

Естественный переход от кремния к легированному кремнию, к транзисторам и микросхемам — это то, что сделало микропроцессоры и другие электронные устройства такими недорогими и повсеместными в современном обществе.Основные принципы удивительно просты. Чудо заключается в постоянном совершенствовании этих принципов до такой степени, что сегодня десятки миллионов транзисторов могут быть недорого сформированы на одном кристалле.

Для получения дополнительной информации о полупроводниках, диодах, микросхемах и многом другом, перейдите по ссылкам на следующей странице.

,

В-I характеристик p-n переходного диода

В-I характеристики или вольт-амперные характеристики р-н Распределительный диод показан на рисунке ниже. горизонтальная линия на рисунке ниже представляет величину напряжения применяется через диод p-n перехода, тогда как вертикальная линия представляет количество текущих потоков в p-n переходной диод.

Форвард V-я характеристики p-n переходной диод

Если положительный вывод батареи подключен к р-типу полупроводник и отрицательный вывод аккумулятор подключен к n-типу полупроводник, диод называется вперед смещение. Вперед смещенный диод p-n перехода, V _F представляет прямое напряжение, тогда как я _F представляет прямой ток.

• вперед В-я характеристики кремниевого диода

Если внешнее напряжение на кремниевом диоде меньше чем 0,7 вольт, кремниевый диод позволяет только небольшой электрический ток. Тем не менее, этот небольшой электрический ток считается незначительным.

Когда внешнее напряжение, приложенное к кремниевому диоду, достигает 0,7 вольт, диод p-n перехода начинает позволять большой электрический ток через него. На данный момент небольшое увеличение в напряжении быстро увеличивается электрический ток. прямое напряжение, при котором кремниевый диод начинает позволять Большой электрический ток называется напряжением включения.Врезной напряжение для кремниевого диода составляет примерно 0,7 вольт.

• вперед V-я характеристика германиевого диода
  

Если внешнее напряжение на германиевом диоде меньше чем 03 вольт, германиевый диод позволяет только небольшой электрический ток. Тем не менее, этот небольшой электрический ток считается незначительным.

Когда внешнее напряжение, приложенное к диоду германия, достигает 0,3 вольт, германиевый диод начинает позволять большой электрический ток через него. На данный момент небольшое увеличение в напряжении быстро увеличивается электрический ток. прямое напряжение, при котором германиевый диод начинает позволять Большой электрический ток называется напряжением включения. Врезной Напряжение для германиевого диода составляет примерно 0,3 вольт.

Обратный V-я характеристика p-n переходного диода

Если отрицательный вывод батареи подключен к полупроводник р-типа и положительный вывод аккумулятор подключен к полупроводнику n-типа, диод Говорят, что в обратном смещении.В обеспечить регресс смещенный диод p-n перехода, V _R представляет обратное напряжение, тогда как I _R представляет обратный ток.

Если внешнее обратное напряжение, приложенное к p-n переходу диод увеличен, свободный электроны из полупроводника n-типа и дырки из Полупроводник p-типа удален от p-n перехода.Это увеличивает ширину истощения область.

широкая область обеднения обратного смещенного диода p-n перехода полностью блокирует основной ток несущей заряда. Тем не менее, он допускает меньший ток несущей заряда свободные электроны (неосновные носители) в р-типе полупроводник и дырки (неосновные носители) в Полупроводник n-типа проводит электрический ток. электрический ток, который переносится миноритарным зарядом несущие в p-n-переходе, называется обратным ток.

В полупроводники n-типа и p-типа, очень небольшое количество миноритарные носители заряда присутствуют. Отсюда и небольшое напряжение нанесенный на диод отталкивает все миноритарии к перекрестку.Таким образом, дальнейшее увеличение внешнего напряжение не увеличивает электрический ток. это электрический ток называется обратным током насыщения. В другими словами, напряжение или точка, в которой электрическое ток достигает своего максимального уровня и дальнейшего увеличения напряжение не увеличивается, электрический ток называется обратный ток насыщения.

Обратный ток насыщения зависит от температура.Если температура увеличивает генерацию миноритарных носителей заряда увеличивается. Следовательно, обратное ток увеличивается с увеличением температуры. Тем не мение, обратный ток насыщения не зависит от внешнее обратное напряжение. Следовательно, обратное насыщение ток остается постоянным с увеличением напряжения. Однако, если напряжение на диоде увеличивается непрерывно диод p-n перехода достигает состояния где происходит разрыв соединения и обратный ток быстро увеличивается.

В германиевые диоды, небольшое увеличение температуры генерирует большое количество миноритариев. Номер миноритарные носители заряда, генерируемые в германиевых диодах больше, чем кремниевые диоды. Следовательно, обратное ток насыщения в германиевых диодах больше кремниевые диоды.

Типы диодов

Различные типы диодов:

1. стабилитрон диод
2. Лавинный диод
3. Фотодиод
4. Свет Испускающий диод
5. Лазер диод
6. тоннель диод
7. Шоттки диод
8. Варактор диод
9. P-N соединительный диод

,

кремниевых выпрямительных диодов

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• • Опишите типичные применения выпрямителя.
• • Распознавать маркировку полярности выпрямителя.
• • Опишите типичные параметры выпрямителя.
• • Узел соединения p.d.
• • Средний прямой ток.
• • Повторяющийся пиковый прямой ток.
• • Обратный ток утечки.
• • Повторяющееся пиковое обратное напряжение.
• • Обратное время восстановления.
• • Опишите влияние температуры на выпрямители.
• • Тепловой убег.

Рисунок 2.1.1. Кремниевые выпрямительные диоды

Кремниевые выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды

, как показано на рисунке.2.1.1, как правило, используются в приложениях, таких как источники питания, использующие как высокое напряжение, так и большой ток, где они выпрямляют входящее сетевое (линейное) напряжение и должны пропустить весь ток, необходимый для любой цепи, которую они подают, которая может составлять несколько ампер. или десятки ампер.

Как показано на рис. 2.1.2, для переноса таких токов требуется большая площадь соединения, чтобы прямое сопротивление диода поддерживалось как можно ниже. Несмотря на это, диод, скорее всего, станет довольно теплым.Корпус из черной смолы или даже болт на радиаторе помогает рассеивать тепло.

Сопротивление диода в обратном направлении (когда диод «выключен») должно быть высоким, а изоляция, предлагаемая обедненным слоем между слоями P и N, чрезвычайно хороша, чтобы избежать возможности обратного пробоя, когда изоляция слоя обеднения выходит из строя, и диод постоянно повреждается из-за высокого обратного напряжения на соединении.

Рисунок 2.1.2. Кремниевый выпрямитель
Строительство

Диодная Полярность Маркировка

На полимерном корпусе диодов катод обычно обозначается линией вокруг одного конца корпуса диода.Однако существуют альтернативные указания: на некоторых смонтированных в смоле выпрямительных диодах закругленный конец на корпусе указывает катод, как показано на рис. 2.1.2. На выпрямительных диодах с металлическими шпильками полярность диода может быть показана символом диода, напечатанным на корпусе. Конец шипа диода часто является катодом, но на него нельзя положиться, как показано на рис. 2.1.1, это может быть анод! На мостовых выпрямительных диодах символы + и — (плюс и минус), показанные на корпусе выпрямителя, указывают полярность выхода постоянного тока, а не анод или катод устройства, входные клеммы переменного тока обозначаются маленькими синусоидальными символами.Один угол корпуса на некоторых линейных мостовых выпрямителях также часто снимается с фаски, но это не должно восприниматься как надежное руководство по полярности, поскольку имеются выпрямители, которые используют эту индикацию в качестве + или — выходной клеммы.

Кремниевые выпрямительные диоды изготавливаются во многих различных формах с различными параметрами. Они различаются по токонесущей способности от миллиампер до десятков ампер, некоторые из них будут иметь напряжения обратного пробоя в тысячи вольт.

Параметры выпрямителя

Что означают параметры.

Слой истощения (Junction) p.d.

обедненный слой или соединение p.d. представляет собой разность потенциалов (напряжение), которая естественным образом устанавливается на обедненном слое путем сочетания дырок и электронов во время изготовления диода. Это п.д. необходимо преодолеть, прежде чем диод смещен вперед Для кремниевого перехода pd составляет около 0,6 В.

Обратный ток утечки (I _R ).

Когда PN-переход смещен в обратном направлении, очень маленький ток утечки (I _R ) будет протекать в основном из-за тепловой активности в полупроводниковом материале, встряхивая свободные свободные электроны.Именно эти свободные электроны образуют небольшой ток утечки. В кремниевых устройствах это всего лишь несколько наноампер (нА).

Максимальный повторяющийся прямой ток (I _FRM ).

Это максимальный ток, который может пропустить смещенный диод без повреждения устройства во время выпрямления синусоидальной волны. I _FRM обычно определяется с помощью диода, выпрямляющего синусоидальную волну, имеющего максимальный рабочий цикл 0,5 на низкой частоте (например, от 25 до 60 Гц), чтобы представлять условия, возникающие, когда диод выпрямляет сетевое (линейное) напряжение.

Средний средний прямой ток

(I _FAV ).

Это средний выпрямленный прямой ток или выходной ток (I _FAV ) диода, обычно это будет прямой ток при выпрямлении синусоидальной волны 50 Гц или 60 Гц, усредненный между периодом, когда диод выпрямителя (полуволны) проводимости, и период волны, когда диод смещен в обратном направлении. Обратите внимание, что это среднее значение будет значительно меньше, чем повторное значение, указанное для I _FRM .Этот (и другие параметры) также в значительной степени зависят от температуры перехода диода. Соотношение между различными параметрами и температурой соединения обычно указывается в виде серии сносок в паспортах производителей.

Повторяющееся пиковое обратное напряжение (V _RRM )

Максимальное пиковое напряжение, которое может быть неоднократно приложено к диоду при его обратном смещении (анод — катод +) без повреждения устройства. Это важный параметр, который обычно относится к работе от сети (линии).Например. диод, используемый в качестве полуволнового выпрямителя для выпрямления сетевого напряжения 230 В переменного тока, будет проводить в течение положительного полупериода формы сетевого напряжения и выключаться в течение отрицательного полупериода. В цепи электропитания катод выпрямительного диода обычно подключается к конденсатору с большим электролитическим резервуаром, который будет поддерживать катодное напряжение выпрямителя при напряжении, близком к пиковым напряжениям сетевого сигнала. Помните, что волна 230 В переменного тока относится к среднеквадратическому значению волны, поэтому пиковое значение будет около 230 В x 1.414 = приблизительно + 325 В. Во время отрицательного полупериода сигнала сети анод диода упадет до максимального отрицательного значения около -325 В. Поэтому будут периоды повторения (50 или 60 раз в секунду, когда обратное напряжение на диоде будет 325 В x 2 = 650 В. Поэтому для этой задачи необходимо будет использовать выпрямительный диод с параметром V _RRM , равным не менее 650 В, и для обеспечения надежности должен быть запас прочности для такого важного компонента, поэтому было бы разумнее выбрать диод с V _RRM 800 или 1000 В.

Максимальное рабочее пиковое обратное напряжение (V _RWM )

Это максимально допустимое обратное напряжение. Обратное напряжение на диоде в любое время, независимо от того, является ли обратное напряжение изолированным переходным всплеском или повторяющимся обратным напряжением.

Рис 2.1.3 Подавление пиков

Максимальное обратное напряжение постоянного тока (V _R )

Этот параметр устанавливает допустимый предел для обратного напряжения и обычно совпадает со значением V _RRM и V _RWM .Теоретически эти максимальные параметры могут быть разными, но поскольку любое напряжение (мгновенное, повторяющееся или постоянное), которое больше, чем любой из этих параметров, не более чем примерно на 5%, может потенциально разрушить диод, всегда рекомендуется соблюдать осторожность при установке диоды и строить с разумным запасом, чтобы учесть неожиданные скачки напряжения. Одной из общих мер безопасности для защиты выпрямителей источника питания от внешних пиков является подключение конденсатора высокого напряжения небольшой емкости, обычно дискового керамического типа, к каждому из четырех диодов в мостовом выпрямителе, как показано на рис.2.1.3.

Время обратного восстановления (т _руб. )

Рис. 2.1.4 Обратный
Время восстановления (т _руб. )

Время, необходимое для падения тока до указанного низкого уровня обратного тока при переключении с указанного прямого тока (диод включен) на указанный обратный ток (диод выключен, как правило, <10% от значения «вкл» ' ток). Типичное время t _rr для выпрямительных диодов, хотя и не такое быстрое, как у небольших сигнальных диодов и в некоторой степени зависящее от используемых напряжений и токов, может быть найдено в десятках наносекунд (нс) e.грамм. 30 нс для выпрямителя BYV28 3,5 А I _AF 50 В и <60 нс для двойного выпрямителя 30 В I _AF 500 В.

Когда выпрямительный диод используется в режиме высокоскоростной коммутации, например, в импульсном источнике питания. В идеале обратный ток должен мгновенно падать до нуля. Однако, когда диод проводит (до выключения), будет большая концентрация неосновных носителей по обе стороны от перехода; это будут дыры, которые только что пересеклись со слоем N-типа, и электроны, которые только что пересеклись со слоем P-типа, и до того, как они были нейтрализованы соединением с основными носителями.Если теперь внезапно подается обратное напряжение (V _R ), как показано на рис. 2.1.4, диод должен быть выключен, но вместо того, чтобы ток через диод мгновенно падал до нуля, обратный ток (I _{) R} ), поскольку эти неосновные носители притягиваются обратно через переход (дырки обратно в P-слой и электроны обратно в N-слой). Этот обратный ток будет продолжать течь, пока все эти носители заряда не вернутся к своей естественной стороне соединения.

Максимальная температура

На каждый из этих параметров могут влиять другие факторы, такие как температура окружающей среды, при которой работает диод, или температура соединения самого устройства.Любой полупроводник генерирует тепло, особенно те, которые используются в источниках питания. Поэтому важно, чтобы конструкция таких цепей учитывала влияние температуры. Одной из самых больших проблем является предотвращение теплового разгона, когда диод (или любой другой полупроводник) повышает свою температуру, что приводит к увеличению тока через устройство, что приводит к дальнейшему повышению температуры и так далее, пока устройство не разрушится. , Чтобы предотвратить эту проблему, каждый из параметров диода соответствует температуре, например, ток обратной утечки кремниевого PN-диода обычно указывается при температуре окружающей среды 25 ° C, но, вероятно, примерно в два раза для каждых 10 ° C выше этой цифры.Кроме того, повышение температуры приведет к уменьшению потенциала прямого перехода примерно на 2–3 мВ на каждый 1 ° C повышения температуры. Температура оказывает еще большее влияние на выпрямители Шоттки.

Начало страницы

,