Site Loader

Содержание

ГОСТ 25529-82 Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров / 25529 82

Термин

Буквенное обозначение

Определение

русское

международное

1. Постоянное прямое* напряжение диода

D. Durchlassgleichspannung der Diode

E. Forward continuous voltage

F. Tension directe continue

Uпр

UF

Постоянное значение прямого напряжения при заданном прямом токе полупроводникового диода

2. Импульсное прямое напряжение диода

D. Spitzendurchlassspannung der Diode

E. Peak forward voltage

F. Tension directe de crête

Uпр.и

UFM

Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения, обусловленное импульсным прямым током диода заданного значения

3. Постоянное обратное напряжение диода

D. Sperrgleichspannung der Diode

E. Reverse continuous voltage

F. Tension inverse continue

U

обр

UR

4. Импульсное обратное напряжение диода

D. Spitzensperrspannung der Diode

E. Peak reverse voltage

F. Tension inverse de crête

Uобр.и

URM

Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения диода

5. Среднее прямое напряжение диода

D. Mittlere Durchlassspannung der Diode

E. Average forward voltage

F. Tension directe moyenne

Uпр.ср

UF(AV)

Среднее за период значение прямого напряжения диода при заданном среднем прямом токе

6. Пробивное напряжение диода

D. Durchbruchspannung der Diode

E. Breakdown voltage

F. Tension de claquage

Uпроб

U(BR)

Значение обратного напряжения, вызывающее пробой перехода диода, при котором обратный ток достигает заданного значения

7. Постоянный прямой ток диода

D. Durchlassgleichstrom der Diode

E. Forward continuous current

F. Courant direct continu

Iпр

IF

8. Импульсный прямой ток диода

D. Spitzendurchlassstrom der Diode

E. Peak forward current

F. Courant direct de crête

Iпр.и

IFM

Наибольшее мгновенное значение прямого тока диода, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи

9. Средний прямой ток диода

D. Mittlerer Durchlassstrom der Diode

E. Average forward current

F. Courant durect moyen

Iпр.ср

IF(AV)

Среднее за период значение прямого тока диода

10. Постоянный обратный ток диода

D. Sperrgleichstrom der Diode

E. Reverse continuous current

F. Courant inverse continu

Iобр

IR

11. Импульсный обратный ток диода

D. Spitzensperrstrom der Diode

E. Peak reverse current

F. Courant inverse de crête

Iобр.и

IRM

Наибольшее мгновенное значение обратного тока диода, обусловленного импульсным обратным напряжением

12. Прямая рассеиваемая мощность диода

D. Durchlassverlustleistung der Diode

E. Forward power dissipation

F. Dissipation de puissance en direct

Pпр

PF

Значение мощности, рассеиваемой диодом при протекании прямого тока

13. Обратная рассеиваемая мощность диода

E. Reverse power dissipation

F. Dissipation de puissance en inverse

Pобр

PR

Значение мощности, рассеиваемой диодом при протекании обратного тока

14. Средняя рассеиваемая мощность диода

D. Mittlere Verlustleistung der Diode

E. Average power dissipation

Pср

PR

Среднее за период значение мощности, рассеиваемой диодом при протекании прямого и обратного токов

15. Импульсная рассеиваемая мощность диода

D. Spitzenverlustleistung der Diode

E. Peak power dissipation

Pи

PM

Наибольшее мгновенное значение мощности, рассеиваемой диодом

16. Общая емкость диода

D. Gesamtkapazität der Diode

E. Terminal capacitance

F. Capasité aux bornes

Cд

Ctot

Значение емкости между выводами диода при заданном режиме

17. Емкость перехода диода

D. Sperrschichtkapazität der Diode

E. Junction capacitance

F. Capacité de jonction

Cпер

Cj

Общая емкость диода без емкости корпуса.

Примечание. В случае, когда диод имеет p-i-n структуру, допускается использовать термин «емкость структуры» и буквенное обозначение «Cстр»

18. Емкость корпуса диода

D. Gehäusekapazität der Diode

E. Case capacitance

Cкор

Ccase

Значение емкости между выводами корпуса диода при отсутствии кристалла

19. Дифференциальное сопротивление диода

D. Differentieller Widerstand der Diode

E. Differential resistance

F. Résistance différentielle

rдиф

r

Отношение малого приращения напряжения диода к малому приращению тока в нем при заданном режиме

20. Последовательное сопротивление потерь диода

D. Serienwiderstand der Diode

E. Total series equivalent resistance

F. Résistance série totale équivalente

rп

rs

Суммарное эквивалентное активное сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов диода

21. Тепловое сопротивление диода

D. Wärmewiderstand

E. Thermal resistance

F. Résistance thermique

RΘ

Rth

Отношение разности эффективной температуры перехода и температуры в контрольной точке к рассеиваемой мощности диода в установившемся режиме

22. Импульсное тепловое сопротивление диода

RΘи

R(th)P

Отношение разности эффективной температуры перехода и температуры в контрольной точке к импульсной мощности диода

23. Тепловое сопротивление переход — окружающая среда диода

RΘпер-окр

Rthja

Тепловое сопротивление диода в случае, когда температурой в контрольной точке является температура окружающей или охлаждающей среды

24. Тепловое сопротивление переход — корпус диода

Е. Thermal resistance junction to case

RΘпер-кор

Rthjc

Тепловое сопротивление диода в случае, когда температурой в контрольной точке является температура корпуса диода.

Примечание. Если полупроводниковый кристалл имеет многослойную структуру, может быть использован термин «тепловое сопротивление структура - окружающая среда» или термин «тепловое сопротивление структура — корпус»

25. Тепловая емкость диода

Е. Thermal capacitance

CΘ

Cth

Отношение тепловой энергии, накопленной в диоде, к разности эффективной температуры перехода и температуры в контрольной точке

26. Переходное тепловое сопротивление диода

Е. Transient thermal impedance

ZΘ

Z(th)t

Отношение разности изменения температуры перехода и температуры в контрольной точке в конце заданного интервала времени, вызывающего изменение температуры, к скачкообразному изменению рассеиваемой мощности диода в начале этого интервала.

Примечание. Непосредственно перед началом этого интервала времени распределение температуры внутри диода должно быть постоянным во времени

27. Переходное тепловое сопротивление переход — окружающая среда диода

Е. Transient thermal impedance junction to ambient

ZΘперокр

Z(th)ja

Переходное тепловое сопротивление диода в случае, когда температурой в контрольной точке является температура окружающей или охлаждающей среды

28. Переходное тепловое сопротивление переход — корпус диода

Е. Transient thermal impedance junction to case

ZΘперкор

Z(th)jc

Переходное тепловое сопротивление диода в случае, когда температурой в контрольной точке является температура корпуса диода

29. Индуктивность диода

D. Induktvität der Diode

E. Total series equivalent inductance

F. Inductance série totale équivalente

Lп

Ls

Последовательная эквивалентная индуктивность диода при заданных условиях

30. Эффективное время жизни неравновесных носителей заряда диода

Е. Effective excess minority lifetime

τэфф

τn

τp

Величина, характеризующая скорость убывания концентрации неравновесных носителей заряда диода вследствие рекомбинации как в объеме, так и на поверхности полупроводника

31. Накопленный заряд диода

E. Stored charge

F. Charge stockée

Qик

Qs

Заряд электронов или дырок в базе диода или i-области p-i-n структуры, накопленный при протекании прямого тока

32. Заряд восстановления диода

Ндп. Заряд переключения

D. Sperrerholladung der Diode

E. Recovered charge

F. Charge recouvrée

Qвос

Qr

Полный заряд диода, вытекающий во внешнюю цепь при переключении диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение.

Примечания:

1. Заряд восстановления включает накопленный заряд и заряд емкости обедненного слоя.

2. Заряд восстановления является суммой зарядов запаздывания и спада

33. Время обратного восстановления диода

Ндп. Время восстановления обратного сопротивления

D. Sperrerholungszeit der Diode

E. Reverse recovery time

F. Temps de recouvrement inverse

tвос,обр

trr

Время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое, значение до момента, когда обратный ток, уменьшаясь от максимального импульсного значения, достигает заданного значения обратного тока

34. Время прямого восстановления диода

Ндп. Время восстановления прямого сопротивления

D. Durchlasserholungszeit der Diode

E. Forward recovery time

F. Temps de recouvrement direct

tвос.пр

tfr

Время, в течение которого происходит включение диода и прямое напряжение на нем устанавливается от значения, равного нулю, до заданного установившегося значения

35. Рабочее импульсное обратное напряжение выпрямительного диода

Е. Working peak reverse voltage

Uобр.и.р

URWM

Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения выпрямительного диода без учета повторяющихся и неповторяющихся переходных напряжений

36. Повторяющееся импульсное обратное напряжение выпрямительного диода

D. Periodische Spitzensperrspannung der Diode

E. Repetitive peak reverse voltage

F. Tension inverse de pointe répétitive

Uобр.и.п

URRM

Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения выпрямительного диода, включая повторяющиеся переходные напряжения, но исключая неповторяющиеся переходные напряжения.

Примечание. Повторяющееся напряжение обычно определяется схемой и параметрами диода

37. Неповторяющееся импульсное обратное напряжение выпрямительного диода

D. Nichtperiodische Spitzensperrspannung der Diode

E. Non-repetitive (surge) reverse voltage

F. Tension inverse de pointe non-répétitive

Uобр.и.нп

URSM

Наибольшее мгновенное значение неповторяющегося переходного обратного напряжения выпрямительного диода.

Примечание. Неповторяющееся переходное напряжение обусловливается обычно внешней причиной и предполагается, что его действие исчезает полностью до появления следующего переходного напряжения

38. Пороговое напряжение выпрямительного диода

D. Schleusenspannung der Diode

E. Threshold voltage

F. Tension de seuil

Uпор

U(то)

Значение постоянного прямого напряжения выпрямительного диода в точке пересечения с осью напряжений прямой линии, аппроксимирующей вольт-амперную характеристику в области больших токов

39. Повторяющийся импульсный прямой ток выпрямительного диода

D. Periodischer Spitzendurchlassstrom der Diode

E. Repetitive peak forward current

F. Courant direct de pointe répétitif

Iпр.и.п

IFRM

Наибольшее мгновенное значение прямого тока выпрямительного диода, включая повторяющиеся переходные токи и исключая все неповторяющиеся переходные токи

40. Ударный прямой ток выпрямительного диода

Iпр.уд

IFSM

Ток, при протекании которого превышается максимально допустимая эффективная температура перехода, но который за время срока службы выпрямительного диода появляется редко с ограниченным числом повторений и вызывается необычными условиями работы схемы

41. Действующий прямой ток выпрямительного диода

Е. RMS forward current

Iпр.д

IF(RMS)

Действующее значение прямого тока выпрямительного диода за период

42. Ток перегрузки выпрямительного диода

E. Overload forward current

F. Courant direct de surcharge prévisible

Iпрг

I(OV)

Значение прямого тока выпрямительного диода, длительное протекание которого вызвало бы превышение максимально допустимой температуры перехода, но который так ограничен во времени, что эта температура не превышается.

Примечание. За время эксплуатации диода число воздействий током перегрузки не ограничивается

43. Защитный показатель выпрямительного диода

i2dt

I2dt

i2dt

I2dt

Значение интеграла от квадрата ударного прямого тока выпрямительного диода

44. Повторяющийся импульсный обратный ток выпрямительного диода

E. Repetitive peak reverse current

F. Courant inverse de pointe répétitif

Iобр.и.п

IRRM

Значение обратного тока выпрямительного диода, обусловленного повторяющимся импульсным обратным напряжением

45. Средний обратный ток выпрямительного диода

D. Mittlerer Sperrstrom der Diode

E. Average reverse current

F. Courant inverse moyen

Iобр.ср

IR(AV)

Среднее за период значение обратного тока выпрямительного диода

46. Средний выпрямленный ток диода

D. Mittlerer Richtstrom der Diode

E. Average output rectified current

F. Courant moyen de sortie redressé

Iвп.ср

IO

Среднее за период значение прямого и обратного токов выпрямительного диода

47. Средняя прямая рассеиваемая мощность выпрямительного диода

Е. Average forward power dissipation

Pпр.ср

PF(AV)

Произведение мгновенных значений прямого тока и прямого напряжения выпрямительного диода, усредненное по всему периоду

48. Средняя обратная рассеиваемая мощность выпрямительного диода

Е. Average reverse power dissipation

Pобр.ср

PR(AV)

Произведение мгновенных значений обратного тока и обратного напряжения выпрямительного диода, усредненное по всему периоду

49. Ударная обратная рассеиваемая мощность лавинного выпрямительного диода

Е. Surge (non-repetitive) reverse power dissipation

Pобр.и, нп

PRSM

Значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом, при воздействии одиночных импульсов тока в режиме пробоя

50. Повторяющаяся импульсная обратная рассеиваемая мощность выпрямительного диода

Е. Repetitive peak reverse power dissipation

Pобр.и, п

PRRM

Значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом, при воздействии периодических импульсов

51. Рассеиваемая мощность выпрямительного диода при обратном восстановлении

Е. Total instantaneous turn-off dissipation

F. Dissipation totale instantanée à la coupure du courant

Pвос.обр

PRQ

Мгновенное значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом при переключении с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение

52. Импульсная рассеиваемая мощность выпрямительного диода при обратном восстановлении

Е. Peak turn-off dissipation

F. Dissipation de pointe à la coupure du courant

Pвос.обр, и

PRQM

Наибольшее мгновенное значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом при переключении с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение

53. Средняя рассеиваемая мощность выпрямительного диода при обратном восстановлении

Е. Average turn-off dissipation

F. Dissipation moyene à la coupure du courant

Pвос. обр, ср

PRQ(AV)

Среднее за период значение мощности выпрямительного диода при обратном восстановлении

54. Рассеиваемая мощность выпрямительного диода при прямом восстановлении

E. Total instantaneous turn-on dissipation

F. Dissipation totale instantanée a l’etablissement du courant

Рвос.пр

PFT

Мгновенное значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом при переключении с заданного обратного напряжения на заданный прямой ток

55. Импульсная мощность выпрямительного диода при прямом восстановлении

E. Peak turn-on dissipation

F. Dissipation de pointe a l’etablissement du courant

Рвос.пр, и

PFTM

Наибольшее мгновенное значение мощности, рассеиваемой выпрямительным диодом при переключении с заданного обратного напряжения на заданный прямой ток

56. Средняя рассеиваемая мощность выпрямительного диода при прямом восстановлении

E. Average turn-on dissipation

F. Dissipation moyenne a l’etablissement du courant

Pвос.пр, ср

PFT(AV)

Среднее за период значение мощности выпрямительного диода при прямом восстановлении

57. Энергия прямых потерь выпрямительного диода

Е. Forward energy loss

Wпр

Eпр

WF

EF

Значение энергии потерь выпрямительного диода, обусловленной прямым током

58. Энергия обратных потерь выпрямительного диода

Е. Reverse energy loss

Wобр

Eобр

WR

ER

Значение энергии потерь выпрямительного диода, обусловленной обратным током

59. Общая энергия потерь выпрямительного диода

Е. Total energy loss

Wд

Eд

Wtot

Etot

Сумма средних значений энергий прямых и обратных потерь выпрямительного диода

60. Энергия потерь при обратном восстановлении диода

Е. Reverse recovery energy loss

Wвос.обр

Eвос.обр

Wrr

Err

Значение энергии потерь выпрямительного диода при переключении с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение

61. Динамическое сопротивление выпрямительного диода

D. Dynamischer Widerstand der Diode

E. Slope resistance

F. Résistance apparente directe

rдин

rT

Сопротивление, определяемое наклоном прямой, аппроксимирующей прямую вольт-амперную характеристику выпрямительного диода

62. Заряд запаздывания выпрямительного диода

Qзп

Qe

Заряд, вытекающий из выпрямительного диода за время запаздывания обратного напряжения

63. Заряд спада выпрямительного диода

Qсп

Qf

Заряд, вытекающий из выпрямительного диода за время спада обратного тока

64. Время запаздывания обратного напряжения выпрямительного диода

tзп

ts

Интервал времени между моментом, когда ток проходит через нулевое значение, изменяя направление от прямого на обратное, и моментом, когда обратный ток достигает амплитудного значения

65. Время спада обратного тока выпрямительного диода

tсп

tf

Интервал времени между моментом, когда ток, изменив направление от прямого на обратное и пройдя нулевое значение, достигает амплитудного значения и моментом окончания времени обратного восстановления выпрямительного диода

66. Пиковый ток туннельного диода

D. Höckerstrom der Tunneldiode

E. Peak point current

F. Courant de pic

Iп

IP

Значение прямого тока в точке максимума вольт-амперной характеристики туннельного диода, при котором значение дифференциальной активной проводимости равно нулю

67. Ток впадины туннельного диода

D. Talstrom der Tunneldiode

E. Valley point current

F. Courant de vallée

Iв

IV

Значение прямого тока в точке минимума вольт-амперной характеристики туннельного диода, при котором значение дифференциальной активной проводимости равно нулю

68. Отношение токов туннельного диода

D. Höcker-Talstrom-Verhälthis der Tunneldiode

E. Peak to valley point current ratio

F. Rapport de dénivellation du courant

Iп / Iв

IP / IV

Отношение пикового тока к току впадины туннельного диода

69. Напряжение пика туннельного диода

D. Höckerspannung der Tunneldiode

E. Peak point voltage

F. Tension de pic

Uп

UP

Значение прямого напряжения, соответствующее пиковому току туннельного диода

70. Напряжение впадины туннельного диода

D. Talspannung der Tunneldiode

E. Valley point voltage

F. Tension de vallée

Uв

UV

Значение прямого напряжения, соответствующее току впадины туннельного диода

71. Напряжение раствора туннельного диода

D. Projezierte Höckerspannug

E. Projected peak point voltage

F. Tension isohypse

Uрр

UЗЗ

Значение прямого напряжения на второй восходящей ветви вольт-амперной характеристики туннельного диода, при котором ток равен пиковому

72. Отрицательная проводимость туннельного диода

D. Negativer Leitwert der Tunneldiode

E. Negative conductance of the intrinsic diode

F. Conductance négative de la diode intrinséque

gпер

gj

Дифференциальная проводимость перехода на падающем участке прямой ветви вольт-амперной характеристики туннельного диода

73. Предельная резистивная частота туннельного диода

D. Entdämpfungs-Grenzfrequenz der Tunneldiode

E. Resistive cut-off frequency

F. Fréquence de coupure résistive

fR

fг

Значение частоты, на которой активная составляющая полного сопротивления туннельного диода на его выводах обращается в нуль

74. Шумовая постоянная туннельного диода

D. Rauschfaktor der Tunneldiode

E. Noise factor

F. Facteur de bruit

Nш

Nn

Величина, определяемая соотношением:

где Iр — ток в рабочей точке туннельного диода,

gпер — отрицательная проводимость туннельного диода

75. Энергия импульсов туннельного диода

Wи

W

Энергия коротких импульсов тока, воздействующих на туннельный диод

76. Добротность варикапа

D. Gütefaktor der Kapazitätsdiode

E. Quality factor

Qв

Qeff

Отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной частоте к сопротивлению потерь при заданном значении емкости или обратного напряжения

77. Температурный коэффициент емкости варикапа

D. Temperaturkoeffizient der Kapazität der Kapazitätsdiode

E. Temperature coefficient of capacitance

αCв

αCtot

Отношение относительного изменения емкости варикапа к вызвавшему его абсолютному изменению температуры окружающей среды

78. Предельная частота варикапа

D. Gütefrequenz der Kapazitätsdiode

E. Cut-off frequency

F. Fréquence de coupure

fпред.в

fco

Значение частоты, на которой реактивная составляющая проводимости варикапа становится равной активной составляющей его проводимости при заданных условиях

79. Температурный коэффициент добротности варикапа

D. Temperaturkoeffizient des Gütefaktors der Kapazitätsdiode

E. Temperature coefficient of quality factor

αCв

αQeff

Отношение относительного изменения добротности варикапа к вызвавшему его абсолютному изменению температуры окружающей среды

80. Коэффициент перекрытия по емкости варикапа

KC

Kc

Отношение общих емкостей варикапа при двух заданных значениях обратного напряжения

81. Напряжение стабилизации стабилитрона

D. Z-Spannung der Z-Diode

E. Working voltage (of voltage regulator diode)

F. Tens on de régulation

Uст

Uz

Значение напряжения стабилитрона при протекании тока стабилизации

82. Ток стабилизации стабилитрона

D. Z-Strom der Z-Diode

E. Continuous current within the working voltage range

F. Courant continu inverse pour la gamme des tensions de régulation

Iст

Iz

Значение постоянного тока, протекающего через стабилитрон в режиме стабилизации

83. Импульсный ток стабилизации стабилитрона

Iст.и

IZM

Наибольшее мгновенное значение тока стабилизации стабилитрона

84. Дифференциальное сопротивление стабилитрона

D. Z-Widerstand der Z-Diode

E. Differential resistance within the working voltage range

F. Résistance différentielle dans la zone des tensions de régulation

rст

rz

Дифференциальное сопротивление при заданном значении тока стабилизации стабилитрона

85. Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона

D. Temperaturkoeffizient der Z-Spannung der Z-Diode

E. Temperature coefficient of working voltage

F. Coefficient de temperature de la tension de régulation

αUст

αГz

Отношение относительного изменения напряжения стабилизации стабилитрона к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации

86. Время включения стабилитрона

D. Einschaltzeit der Z-Diode

E. Turn-on time

tвкл

tоп

Интервал времени, определяемый с момента переключения стабилитрона из состояния заданного напряжения до момента достижения установившегося напряжения стабилизации

87. Временная нестабильность напряжения стабилизации стабилитрона

D. Zeitliche Instabilitat der Z-Spannung der Z-Diode

E. Working voltage long-term instability

F. Instabilité à long terme de la tension de régulation

δUст

δUZ

Отношение наибольшего изменения напряжения стабилизации стабилитрона к начальному значению напряжения стабилизации за заданный интервал времени

88. Время выхода стабилитрона на режим

D. Stabilisierungszeit der Z-Diode

E. Transient time of working voltage

tвых

tг

Интервал времени от момента подачи тока стабилизации на стабилитрон до момента, начиная с которого напряжение стабилизации не выходит за пределы области, ограниченной 28

89. Несимметричность напряжения стабилизации стабилитрона

Hст

Разность напряжений стабилизации при двух равных по абсолютному значению и противоположных по знаку токах стабилизации стабилитрона

89а. Температурный уход напряжения стабилизации стабилитрона

ΔUΘ

ΔUΘ

Максимальное абсолютное изменение напряжения стабилизации стабилитрона от изменения температуры в установленном диапазоне температур при постоянном токе стабилизации

89б. Нелинейность температурной зависимости напряжения стабилизации стабилитрона

βст

βz

Отношение наибольшего отклонения напряжения стабилизации стабилитрона от линейной зависимости в указанном диапазоне температур к произведению абсолютного изменения напряжения стабилизации и абсолютного изменения температуры окружающей среды при постоянном токе стабилизации

89в. Размах низкочастотных шумов стабилизации стабилитрона

Uш.ст

Unz

Разница наибольшего и наименьшего напряжения стабилизации стабилитрона за время измерения в указанном диапазоне частот при постоянном токе стабилизации

90. Спектральная плотность шума стабилитрона

Sш

SUnz

Эффективное значение напряжения шума, отнесенное к полосе в 1 Гц, измеренное при заданном токе стабилизации стабилитрона в оговоренном диапазоне частот

91. Выпрямительный ток СВЧ диода

Iвп

IO

Постоянная составляющая тока СВЧ диода в рабочем режиме

92. Постоянный рабочий ток ЛПД

IрЛПД

Iw

Значение постоянного тока лавинно-пролетного диода, при котором обеспечивается заданная непрерывная выходная СВЧ мощность

93. Импульсный рабочий ток ЛПД

Iи.рЛПД

IWM

Мгновенное значение тока лавинно-пролетного диода, при котором обеспечивается заданная импульсная выходная СВЧ мощность

94. Постоянный пусковой ток ЛПД

Iпуск

IWmin

Наименьшее значение постоянного тока лавинно-пролетного диода, при котором возникает генерация СВЧ мощности

95. Импульсный пусковой ток ЛПД

Iи.пуск

IWMmin

Наименьшее мгновенное значение тока лавинно-пролетного диода, при котором возникает генерация СВЧ мощности

96. Пороговый ток диода Ганна

Iпор

I(ТО)max

Значение постоянного тока диода Ганна в точке первого максимума вольт-амперной характеристики, при котором значение дифференциальной активной проводимости равно нулю

97. Постоянный рабочий ток диода Ганна

IрГ

Iw

Значение постоянного тока диода Ганна при постоянном рабочем напряжении

98. Импульсный рабочий ток диода Ганна

Iи.рГ

IWM

Мгновенное значение тока диода Ганна при импульсном рабочем напряжении

99. Постоянное пороговое напряжение диода Ганна

UпорГ

U(TO)

Значение постоянного напряжения, соответствующее пороговому току диода Ганна

100. Постоянное рабочее напряжение диода Ганна

Up

UW

Значение постоянного напряжения диода Ганна, при котором обеспечивается заданная непрерывная выходная СВЧ мощность

101. Импульсное рабочее напряжение диода Ганна

Uи.р

UWM

Мгновенное значение импульсного напряжения диода Ганна, при котором обеспечивается заданная импульсная выходная СВЧ мощность

102. Непрерывная рассеиваемая мощность СВЧ диода

E. R. F. с. w. power dissipation

F. Dissipation de puissance dans le cas d’une onde R. F. entretenue

Pрас

PD

Сумма рассеиваемой СВЧ диодом мощности от всех источников в непрерывном режиме работы

103. Импульсная рассеиваемая мощность СВЧ диода

E. Pulse r. f. power dissipation

F. Dissipation de puissance dans le cas de train d’ondes R. F.

Pрас. и

PDPм

Сумма рассеиваемой СВЧ диодом мощности от всех источников в импульсном режиме работы

104. Средняя рассеиваемая мощность СВЧ диода

E. Average r. f. power

F. Puissance R. F. moyenne

Pрас.ср

PAD

Сумма средних значений рассеиваемых СВЧ диодом мощностей от всех источников

105. Непрерывная выходная мощность СВЧ диода

Pвых

Pout

Значение непрерывной СВЧ мощности, отдаваемой диодом в согласованную нагрузку в заданном режиме

106. Импульсная выходная мощность СВЧ диода

Pвых.и

PoutM

Значение импульсной СВЧ мощности, отдаваемой диодом в согласованную нагрузку в заданном режиме

107. Мощность ограничения СВЧ диода

Е. Clipping power

Pогр

PL

Уровень СВЧ мощности, подводимой на вход линии передачи с диодом, включенным параллельно линии передачи, при которой выходная мощность достигает заданного значения

108. Тангенциальная чувствительность СВЧ диода

Е. Tangential sensitivity

Ptg

TSS

Значение импульсной мощности СВЧ сигнала, при котором на экране осциллографа, включенного на выходе системы «детекторное устройство — видеоусилитель» наблюдается совпадение верхней границы полосы шумов при отсутствии СВЧ сигнала с нижней границей полосы шумов при его наличии

109. Граничная мощность детекторного диода

Pгр

Pinc

Значение мощности, при которой зависимость выпрямленного тока детекторного диода от мощности сигнала отклоняется от линейной на заданное значение при заданном сопротивлении нагрузки

110. Минимально различимая мощность сигнала детекторного диода

Pmin

NDS

Значение мощности СВЧ сигнала, поданного на приемник с детектором на входе, при котором отношение сигнал — шум равно единице

111. Время тепловой релаксации СВЧ диода

τT

τT

Интервал времени с начала подачи импульса, за который температура перехода СВЧ диода достигает 63,2% от значения температуры в установленном режиме

112. Энергия одиночного импульса СВЧ диода

E. Single pulse energy

F. Energie d’une impulsion

Wи.од

Eи.од

Wp

Ep

Значение энергии одного воздействующего на СВЧ диод короткого импульса.

Примечание. Под коротким импульсом понимается импульс длительностью не более 10-8 с

113. Энергия повторяющихся импульсов СВЧ диода

E. Repetitive pulse energy

F. Energie d’une impulsion répétitive

Wи, п

Eи, п

Ep(rep)

Значение энергии серии воздействующих на СВЧ диод повторяющихся коротких импульсов

114. Энергия выгорания СВЧ диода

E. Burn-out energy

F. Energie de claquage

Wвыг

WM

EM

EHFM

WHFM

Минимальное значение энергии одиночного короткого импульса СВЧ диода, после воздействия которого электрические параметры СВЧ диода изменяются на заданные значения

115. Энергия СВЧ импульсов СВЧ диода

WСВЧи

WHFP

Значение энергии воздействующих на СВЧ диод СВЧ импульсов длительностью менее 3 · 10-9 с

116. Полное входное сопротивление СВЧ диода

Zвх

Zin

Полное сопротивление, измеренное на входе диодной камеры с СВЧ диодом в заданном режиме

117. Прямое сопротивление потерь переключательного диода

rпр

RF

Последовательное сопротивление потерь переключательного диода, включенного в линию передачи, при заданном постоянном прямом токе

118. Обратное сопротивление потерь переключательного диода

rобр

RR

Последовательное сопротивление потерь переключательного диода, включенного в линию передачи, при заданном постоянном обратном напряжении

119. Сопротивление ограничительного диода при низком значении СВЧ мощности

rниз

RL

Сопротивление потерь ограничительного диода, измеряемое при малых значениях СВЧ мощности, на начальном участке ограничительной характеристики, при которых сопротивление диода не изменяется

120. Сопротивление ограничительного диода при высоком значении СВЧ мощности

rвыс

RH

Сопротивление потерь ограничительного диода, измеряемое при значениях СВЧ мощности, больших мощности ограничения, при которых сопротивление диода не изменяется

121. Сопротивление диода Ганна

rГ

Rg

Активное сопротивление диода Ганна, измеряемое при напряжении значительно меньшем порогового

122. Выходное сопротивление смесительного диода

rвых

Zif

Активная составляющая полного сопротивления смесительного диода на промежуточной частоте в заданном режиме

123. Выходное сопротивление детекторного диода на видеочастоте

rвид

Rj

Активная составляющая полного сопротивления детекторного диода на видеочастоте в заданном режиме

124. Постоянная времени СВЧ диода

τ

τ

Произведение емкости перехода на последовательное сопротивление потерь СВЧ диода

125. Время выключения СВЧ диода

tвыкл

toff

Интервал времени нарастания обратного напряжения СВЧ диода при переключении его из открытого состояния в закрытое, отсчитанное по уровню 0,1 и 0,9 установившегося значения обратного напряжения

126. Полоса частот СВЧ диода

Интервал частот, в котором СВЧ диод, настроенный на заданную частоту, обеспечивает заданные параметры и характеристики в неизменном рабочем режиме

127. Предельная частота умножительного диода

fпред

fc

Значение частоты, на которой добротность умножительного диода равна единице.

Примечание. Предельная частота определяется по формуле

где Cпер — емкость перехода;

rп — последовательное сопротивление потерь

128. Критическая частота переключательного диода

fкр

fos

Обобщенный параметр переключательного диода, определяемый по формуле

129. Добротность СВЧ диода

Q

Qeff

Отношение реактивного сопротивления СВЧ диода на заданной частоте к активному при заданном значении обратного напряжения

130. Потери преобразования смесительного диода

E. Conversion loss

F. Perte de conversion

Lпрб

Lc

Отношение мощности СВЧ сигнала на входе диодной камеры к мощности сигнала промежуточной частоты в нагрузке смесительного диода в рабочем режиме

131. Коэффициент полезного действия СВЧ диода

η

η

Отношение выходной мощности СВЧ диода к потребляемой им мощности

132. Выходное шумовое отношение СВЧ диода

E. Output noise ratio

F. Rapport de température de bruit

Nm

Nr

Отношение мощности шума СВЧ диода в рабочем режиме, отдаваемой в согласованную нагрузку, к мощности тепловых шумов согласованного активного сопротивления при той же температуре и одинаковой полосе частот

133. Нормированный коэффициент шума смесительного диода

E. Standard overall average noise figure

F. Facteur de bruit total moyen normal

Fнорм

Fos

Fos(av)

Значение коэффициента шума приемного устройства со смесительным диодом на входе при коэффициенте шума усилителя промежуточной частоты равном 1,5 дБ

134. Коэффициент стоячей волны по напряжению СВЧ диода КСВН

E. Voltage standing wave ratio V.S.W.P.

F. Taux d’ondes stationnaires T.O.S (R.O.S.)

KстU

SV

Коэффициент стоячей волны по напряжению в линии передачи СВЧ, нагруженной на определенную диодную камеру с СВЧ диодом в рабочем режиме

135. Чувствительность по току СВЧ диода

E. Total current sensitivity

F. Sensibilité totale en courant

βI

βI

Отношение приращения выпрямительного тока диода к вызвавшей это приращение СВЧ мощности на входе диодной камеры с СВЧ диодом в рабочем режиме при заданной нагрузке

136. Чувствительность по напряжению СВЧ диода

βU

βU

Отношение приращения напряжения на нагрузке СВЧ диода к вызвавшей это приращение мощности СВЧ сигнала на входе диодной камеры с СВЧ диодом в рабочем режиме

137. Температурный коэффициент выходной мощности СВЧ диода

αPвых

αPout

Отношение относительного изменения выходной мощности СВЧ диода к абсолютному изменению температуры окружающей среды

138. Температурный коэффициент частоты СВЧ диода

αi

αi

Отношение относительного изменения частоты генерации СВЧ диода к разности температур, окружающей среды

139. Спектральная плотность напряжения шумового диода

S

S

Отношение среднего квадратического значения напряжения шумового диода к корню квадратному из заданного диапазона частот

140. Спектральная плотность мощности шумового диода

G

G

Отношение среднего квадратического значения мощности шумового диода к заданному диапазону частот

141. Неравномерность спектральной плотности напряжения (мощности) шумового диода

δSU

δSP

SU, SD

Отношение экстремального значения спектральной плотности напряжения (мощности) шумового диода к их среднему значению, выраженное в децибелах

142. Температурный коэффициент спектральной плотности напряжения (мощности) шумового диода

αSU

αSP

αSU, αSP

Отношение относительного изменения спектральной плотности напряжения (мощности) шумового диода к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном токе диода

143. Граничная частота шумового диода

fгр

finc

Значение частоты, на которой спектральная плотность напряжения или мощности шумового диода имеет максимальное отклонение от ее среднего значения

144. Диапазон частот шумового диода

Δf

f

Интервал частот, заключенный между верхней и нижней граничной частотой шумового диода

145. Постоянный рабочий ток шумового диода

Is

IS

Значение постоянного тока, при котором определяются параметры шумового диода

146. Постоянное напряжение шумового диода

Uш

Us

Значение постоянного напряжения, обусловленного постоянным рабочим током шумового диода

Технические характеристики диодов

  1. Радиоэлектроника
  2. Схемотехника
  3. Основы электроники и схемотехники
  4. Том 3 – Полупроводниковые приборы
  1. Книги / руководства / серии статей
  2. Основы электроники и схемотехники. Том 3. Полупроводниковые приборы

Добавлено 4 февраля 2017 в 22:50

Сохранить или поделиться

В дополнение к прямому падению напряжения и максимальному обратному напряжению есть много других технических параметров диодов, важных при разработке схем и выборе компонентов. Производители полупроводниковых приборов предоставляют подробные спецификации своих продуктов (в том числе, и диодов) в публикациях, известных как технические описания (datasheets, «даташиты»). Технические описания для широкого спектра полупроводниковых приборов могут быть найдены в справочниках и интернете. В качестве источника спецификаций компонентов я предпочитаю интернет, так как данные, полученные от производителей, более актуальны.

Типовые технические описания диодов содержат данные для следующих параметров:

Максимальное повторяющееся (импульсное) обратное напряжение (Uобр.и.п.макс, VRRM)
Максимальное напряжение, которое диод может выдержать в режиме обратного смещения при повторяющихся импульсах. В идеале, эта величина была бы бесконечной.
Максимальное постоянное обратное напряжение (Uобр.макс, VR, VDC)
Максимальное напряжение, которое диод может выдержать в режиме обратного смещения на постоянной основе. В идеале, эта величина была бы бесконечной.
Максимальное прямое напряжение (Uпр, VF)
Обычно указывается при номинальном прямом токе диода. В идеале эта величина была бы равна нулю: диод не оказывает никакого сопротивления прямому току. В реальности прямое напряжение описывается уравнением Шокли для диода.
Максимальный (средний) прямой ток (Iпр.ср.макс, IF(AV))
Максимальная средняя величина тока, которую ток может проводить в режиме прямого смещения. Является принципиальным тепловым ограничением: насколько может нагреться PN переход, учитывая что рассеиваемая мощность равна току (I), умноженному на напряжение (U), а прямое напряжение зависит и от тока, и от температуры перехода. В идеале, эта величина была бы бесконечной
Максимальный (пиковый или импульсный) прямой ток (Iпр.и.макс, IFSM, if(surge))
Максимальная пиковая величина тока, которую диод может проводить в режиме прямого смещения. Опять же, этот параметр ограничивается рассеиваемой мощностью диода и, как правило, намного выше максимального среднего тока из-за тепловой инерции (дело в том, что диоду необходимо определенное количество времени, чтобы достигнуть максимальной температуры при заданном токе). В идеале, эта величина была бы бесконечной.
Максимальная общая рассеиваемая мощность(Pд, PD)
Величина мощности (в ваттах), допустимая для рассеивания диодом, учитывая рассеивание P = IU (ток через диод, умноженный на падение напряжения на диоде) и рассеивание P = I2R (ток в квадрате, умноженный на сопротивление). Фундаментально ограничивается тепловой емкостью диода (способностью выдерживать высокие температуры).
Рабочая температура перехода (Tп.макс, TJ)
Максимальная допустимая температура для PN-перехода диода, как правило, дается в градусах Цельсия (°C). Тепло является «ахиллесовой пятой» полупроводниковых приборов: они должны оставаться холодными как для правильного функционирования, так и для более долгого срока службы.
Диапазон температур хранения
Диапазон температур, допустимых для хранения диода (без подачи питания). Иногда дается в сочетании с рабочей температурой перехода (Tп.макс, TJ), так как значения максимальной температуры хранения и максимальной рабочей температуры часто одинаковы. Хотя, на самом деле, значение максимальной температуры хранения будет больше значения максимальной рабочей температуры.
Тепловое сопротивление (RT, R(Θ)), тепловое сопротивление для разности температур перехода и окружающего воздуха (RTпер–окр, RΘJA), тепловое сопротивление для разности температур перехода и выводов/корпуса (RTпер–кор, RΘJL) при определенной рассеиваемой мощности
Выражаются в единицах градусов Цельсия на ватт (°C/Вт). В идеале, этот показатель был бы равен нулю, что означало бы, что корпус диода был идеальным теплопроводником и радиатором, способным передать всю тепловую энергию от перехода в окружающий воздух (или к выводам) без разницы температур по всей толщине корпуса диода. Высокое тепловое сопротивление означает, что диод будет наращивать чрезмерную температуру в переходе (в своем самом критически важном месте), несмотря на все усилия по охлаждению с внешней стороны диода, и, таким образом, будет ограничиваться максимальная рассеиваемая мощность.
Максимальный обратный ток (Iобр.макс, IR)
Величина тока через диод в режиме обратного смещения с приложенным максимальным обратным напряжением (Uобр.макс, VR, VDC). Иногда называется током утечки. В идеале, этот показатель был бы равен нулю, так как идеальный диод при обратном смещении будет блокировать весь ток. В реальности, он очень мал по сравнению с максимальным прямым током.
Типовая емкость перехода (Cпер, CJ)
Типовая величина емкости, свойственной переходу из-за обедненной области, действующей как диэлектрик, разделяющий соединения анода и катода. Как правило, она очень мала и измеряется в диапазоне пикофарад (пФ).
Время восстановления (tвос.обр trr)
Количество времени, необходимое диоду «выключиться», когда напряжение на нем меняет полярность с прямого смещения на обратное. В идеале, этот показатель был бы равен нулю: диод останавливает проводимость сразу после изменения полярности. Для типовых выпрямительных диодов время восстановления находится в диапазоне десятков микросекунд; для «быстрых коммутирующих» диодов оно может составлять всего несколько наносекунд.

Большинство из этих параметров зависит от температуры и других условий эксплуатации, и поэтому одно значение не в полной мере описывает любой из этих показателей. Поэтому производители предоставляют графики показателей компонентов в зависимости от других переменных (например, температура), благодаря чему разработчик схем имеет лучшее представление о том, на что способно устройство.

Оригинал статьи:

Теги

Время восстановленияДиодЕмкость переходаОбратное напряжениеОбратный токОбучениеПрямое напряжениеПрямой токРассеиваемая мощностьТемпература переходаТепловое сопротивлениеТермическое сопротивлениеЭлектроника

Сохранить или поделиться

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.


Конструкции и карактеристики диодов, особенности их применения

Конструкции и карактеристики диодов, особенности их применения

Диод — двухэлектродный электронный компонент, обладающий различной электрической проводимостью в зависимости от полярности приложенного к диоду напряжения. Диоды обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой, но в отличие от ламп накаливания и терморезисторов, у диодов она несимметрична.

Вольтамперная характеристика диода

Вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода показана на рисунке 1.

Здесь в одном рисунке показаны ВАХ германиевого (синим цветом) и кремниевого (черным цветом) диодов. Нетрудно заметить, что характеристики очень похожи. На координатных осях нет никаких цифр, поскольку для разных типов диодов они могут существенно различаться: мощный диод может пропустить прямой ток в несколько десятков ампер, в то время как маломощный всего несколько десятков или сотен миллиампер.

Диодов разных моделей великое множество, и все они могут иметь разное назначение, хотя основной их задачей, основным свойством является обеспечение односторонней проводимости тока. Именно это свойство позволяет использовать диоды в выпрямителях и детекторных устройствах. Следует, однако, заметить, что в настоящее время германиевые диоды, равно как и транзисторы вышли из употребления.

Рисунок 1. Вольтамперная характеристика диода

Прямая ветвь ВАХ

В первом квадранте системы координат расположена прямая ветвь характеристики, когда диод находится в прямом включении, — к аноду подключен положительный вывод источника тока, соответственно отрицательный вывод к катоду.

По мере увеличения прямого напряжения Uпр, начинает возрастать и прямой ток Iпр. Но пока это возрастание незначительно, линия графика имеет незначительный подъем, напряжение растет значительно быстрее, чем ток. Другими словами, несмотря на то, что диод включен в прямом направлении, ток через него не идет, диод практически заперт.

При достижении определенного уровня напряжения на характеристике появляется излом: напряжение практически не меняется, а ток стремительно растет. Это напряжение называется прямым падением напряжения на диоде, на характеристике обозначено как Uд. Для большинства современных диодов это напряжение находится в пределах 0,5…1В.

На рисунке видно, что для германиевого диода прямое напряжение несколько меньше (0,3…0,4В), чем для кремниевого (0,7…1,1В). Если прямой ток через диод умножить на прямое напряжение, то полученный результат будет не что иное, как мощность, рассеиваемая на диоде Pд = Uд * I.

Если эта мощность будет превышена относительно допустимой, то может произойти перегрев и разрушение p-n перехода. Именно поэтому в справочниках ограничивается максимальный прямой ток, а не мощность (считается, что прямое напряжение известно). Для отведения излишнего тепла мощные диоды устанавливаются на теплоотводы — радиаторы.

Мощность, рассеиваемая на диоде

Сказанное поясняет рисунок 2, на котором показано включение нагрузки, в данном случае лампочки, через диод.

Рисунок 2. Включение нагрузки через диод

Представьте себе, что номинальное напряжение батарейки и лампочки 4,5В. При таком включении на диоде упадет 1В, тогда до лампочки дойдет лишь 3,5В. Конечно, такую схему никто практически собирать не будет, это просто для иллюстрации, как и на что влияет прямое напряжение на диоде.

Предположим, что лампочка ограничила ток в цепи на уровне ровно в 1А. Это для простоты расчета. Также не будем принимать во внимание то, что лампочка является элементом нелинейным, и закону Ома не подчиняется (сопротивление спирали зависит от температуры).

Нетрудно подсчитать, что при таких напряжениях и токах на диоде рассеивается мощность P = Uд * I или 1В * 1А = 1Вт. В то же время мощность на нагрузке всего 3,5В * 1А = 3,5Вт. Получается, что бесполезно расходуется 28 с лишним процентов энергии, больше, чем четвертая часть.

Если прямой ток через диод будет 10…20А, то бесполезно будет расходоваться до 20Вт мощности! Такую мощность имеет маленький паяльник. В описанном случае таким паяльником будет диод.

Диоды Шоттки

Совершенно очевидно, что избавиться от таких потерь можно, если снизить прямое падение напряжения на диоде Uд. Такие диоды получили название диодов Шоттки по имени изобретателя немецкого физика Вальтера Шоттки. Вместо p-n перехода в них используется переход металл – полупроводник. Эти диоды имеют прямое падение напряжения 0,2…0,4В, что значительно снижает мощность, выделяющуюся на диоде.

Единственным, пожалуй, недостатком диодов Шоттки является низкое обратное напряжение, — всего несколько десятков вольт. Максимальное значение обратного напряжения 250В имеет промышленный образец MBR40250 и его аналоги. Практически все блоки питания современной электронной аппаратуры имеют выпрямители на диодах Шоттки.

Обратная ветвь ВАХ

Одним из недостатков следует считать то, что даже при включении диода в обратном направлении через него все равно протекает обратный ток, ведь идеальных изоляторов в природе не бывает. В зависимости от модели диода он может варьироваться от наноампер до единиц микроампер.

Вместе с обратным током на диоде выделяется некоторая мощность, численно равная произведению обратного тока на обратное напряжение. Если эта мощность будет превышена, то возможен пробой p-n перехода, диод превращается в обычный резистор или даже проводник. На обратной ветви ВАХ этой точке соответствует загиб характеристики вниз.

Обычно в справочниках указывается не мощность, а некоторое предельно допустимое обратное напряжение. Примерно так же, как ограничение прямого тока, о котором было сказано чуть выше.

Собственно зачастую именно эти два параметра, а именно прямой ток и обратное напряжение и являются определяющими факторами при выборе конкретного диода. Это на тот случай, когда диод предназначается для работы на низкой частоте, например выпрямитель напряжения с частотой промышленной сети 50…60Гц.

Электрическая емкость p-n перехода

При использовании диодов в высокочастотных цепях приходится помнить о том, что p-n переход, подобно конденсатору имеет электрическую емкость, к тому же зависящую от напряжения, приложенного к p-n переходу. Это свойство p-n перехода используется в специальных диодах – варикапах, применяемых для настройки колебательных контуров в приемниках. Наверно, это единственный случай, когда эта емкость используется во благо.

В остальных случаях эта емкость оказывает мешающее воздействие, замедляет переключение диода, снижает его быстродействие. Такая емкость часто называется паразитной. Она показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Паразитная емкость

Конструкция диодов.

Плоскостные и точечные диоды

Чтобы избавиться от вредного воздействия паразитной емкости, применяются специальные высокочастотные диоды, например точечные. Конструкция такого диода показана на рисунке 25.

Рисунок 4. Точечный диод

Особенностью точечного диода является конструкция его электродов, один из которых является металлической иглой. В процессе производства эта игла, содержащая примесь (донор или акцептор), вплавляется в кристалл полупроводника, в результате чего получается p-n переход требуемой проводимости. Такой переход имеет малую площадь, а, следовательно, малую паразитную емкость. Благодаря этому рабочая частота точечных диодов достигает нескольких сотен мегагерц.

В случае, если используется более острая игла, полученная без электроформовки, рабочая частота может достигать нескольких десятков гигагерц. Правда, обратное напряжение таких диодов не более 3…5В, да и прямой ток ограничен несколькими миллиамперами. Но ведь эти диоды и не являются выпрямительными, для этих целей, как правило, применяются плоскостные диоды. Устройство плоскостного диода показано на рисунке

Рисунок 5. Плоскостный диод

Нетрудно видеть, что у такого диода площадь p-n перехода намного больше, чем у точечного. У мощных диодов эта площадь может достигать до 100 и более квадратных миллиметров, поэтому их прямой ток намного больше, чем у точечных. Именно плоскостные диоды используются в выпрямителях, работающих на низких частотах, как правило, не свыше нескольких десятков килогерц.

Применение диодов

Не следует думать, что диоды применяются лишь как выпрямительные и детекторные приборы. Кроме этого можно выделить еще множество их профессий. ВАХ диодов позволяет использовать их там, где требуется нелинейная обработка аналоговых сигналов.

Это преобразователи частоты, логарифмические усилители, детекторы и другие устройства. Диоды в таких устройствах используются либо непосредственно как преобразователь, либо формируют характеристики устройства, будучи включенными в цепь обратной связи.

Широкое применение диоды находят в стабилизированных источниках питания, как источники опорного напряжения (стабилитроны), либо как коммутирующие элементы накопительной катушки индуктивности (импульсные стабилизаторы напряжения).

С помощью диодов очень просто создать ограничители сигнала: два диода включенные встречно – параллельно служат прекрасной защитой входа усилителя, например, микрофонного, от подачи повышенного уровня сигнала.

Кроме перечисленных устройств диоды очень часто используются в коммутаторах сигналов, а также в логических устройствах. Достаточно вспомнить логические операции И, ИЛИ и их сочетания.

Одной из разновидностей диодов являются светодиоды. Когда-то они применялись лишь как индикаторы в различных устройствах. Теперь они везде и повсюду от простейших фонариков до телевизоров с LED — подсветкой, не заметить их просто невозможно.

Ранее ЭлектроВести писали, что в январе 2021 Украина снизила экспорт электроэнергии в 13,4 раза (на 645,3 млн кВт*ч) по сравнению с аналогичным периодом 2020 году – до 51,9 млн кВт*ч.

По материалам: electrik.info.

Выпрямительный диод | Volt-info

Рисунок 1. Вольтамперная характеристика выпрямительного диода.

Вольтамперная характеристика выпрямительного диода

   На рисунке в первом квадранте расположена прямая, в третьем – обратная ветвь характеристики диода. Прямая ветвь характеристики снимается при действии прямого напряжения, обратная соответственно – обратного напряжения на диод. Прямым напряжением на диоде называется такое напряжение, при котором на катоде образуется более высокий электрический потенциал по отношению к аноду, а если говорить языком знаков —  на катоде минус (-), на аноде плюс (+), как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема для изучения ВАХ диода при прямом включении.

 

   На рисунке 1 приведены следующие условные обозначения:

– рабочий ток диода;

– падение напряжения на диоде;

– обратное напряжение диода;

Uпр – напряжение пробоя;

– ток утечки, или обратный ток диода.

Понятия и обозначения характеристик

   Рабочий ток диода (Iр), это прямой электрический ток, длительное время проходящий через диод, при котором прибор не подвергается необратимому температурному разрушению, и его характеристики не претерпевают значительных качественных изменений. В справочниках может указываться как прямой максимальный ток.    Падение напряжения на диоде (Uд) – напряжение на выводах диода, возникающее при прохождении через него прямого рабочего тока. В справочниках может быть обозначено как прямое напряжение на диоде.

   Прямой ток течёт при прямом включении диода.

   Обратное напряжение диода (Uо) – допустимое обратное напряжение на диоде, приложенное к нему длительное время, при котором не происходит необратимое разрушение его p-n перехода. В справочной литературе может называться максимальным обратным напряжением.

   Напряжение пробоя (Uпр) – обратное напряжение на диоде, при котором происходит необратимый электрический пробой p-n перехода, и, как следствие, выход прибора из строя.

   Обратный ток диода, или ток утечки (Iу) – обратный ток, длительное время не вызывающий необратимого разрушения (пробоя) p-n перехода диода.

   При выборе выпрямительных диодов обычно руководствуются указанными выше его характеристиками.

Работа диода

   Тонкости работы p-n перехода, тема отдельной статьи. Упростим задачу, и рассмотрим работу диода с позиции односторонней проводимости. И так, диод работает как проводник при прямом, и как диэлектрик (изолятор) при обратном включении. Рассмотрим две схемы на рисунке 3.

Рисунок 3. Обратное (а) и прямое (б) включение диода.

 

   На рисунке изображены два варианта одной схемы. На рисунке 3 (а) положение переключателей S1 и S2 обеспечивают электрический контакт анода диода с минусом источника питания, а катода через лампочку HL1 с плюсом. Как мы уже определились, это обратное включение диода. В этом режиме диод будет вести себя как электрически изолирующий элемент, электрическая цепь будет практически разомкнута, лампа гореть не будет.

   При изменении положения контактов S1 и S2, рисунок 3 (б), обеспечивается электрический контакт анода диода VD1 с плюсом источника питания, а катода через лампочку – с минусом. При этом выполняется условие прямого включения диода, он «открывается» и через него, как через проводник, течёт ток нагрузки (лампы).

   Если Вы только начали изучать электронику, Вас может немного смутить сложность с переключателями на рисунке 3. Проведите аналогию по приведённому описанию, опираясь на упрощённые схемы рисунка 4. Это упражнение позволит Вам немного понять и сориентироваться относительно принципа построения и чтения электрических схем.

Рисунок 4. Схема обратного и прямого включения диода (упрощённая).

 

   На рисунке 4 изменение полярности на выводах диода обеспечивается изменением положения диода (переворачиванием).

Однонаправленная проводимость диода

Рисунок 5. Диаграммы напряжений до и после выпрямительного диода.

 

   Примем условно, что электрический потенциал переключателя S2 всегда равен 0. Тогда на анод диода будет подаваться разность напряжений –US1-S2 и +US1-S2 в зависимости от положения переключателей S1 и S2. Диаграмма такого переменного напряжения прямоугольной формы изображена на рисунке 5 (верхняя диаграмма). При отрицательной разности напряжений на аноде диода он заперт (работает как изолирующий элемент), при этом через лампу HL1 ток не течёт и она не горит, а напряжение на лампе практически равно нулю. При положительной разности напряжений диод отпирается (действует как электрический проводник) и по последовательной цепочке диод-лампа течёт ток. Напряжение на лампе возрастает до UHL1. Это напряжение немного меньше напряжения источника питания, поскольку часть напряжения падает на диоде. По этой причине, разность напряжений в электронике и электротехнике иногда называют «падением напряжения». Т.е. в данном случае, если лампу рассматривать как нагрузку, то на ней будет напряжение нагрузки, а на диоде — падение напряжения.

   Таким образом, периоды отрицательной разности напряжения как бы игнорируются диодом, обрезаются, и через нагрузку течёт ток только в периоды положительной разности напряжений. Такое преобразование переменного напряжения в однополярное (пульсирующее или постоянное) назвали выпрямлением.

Выпрямительные диоды: Конструктивные особенности и особенности вольт-амперных характеристик выпрямительных диодов

 

Выпрямительные диоды применяются в цепях управления, коммутации, в ограничительных и развязывающих цепях, в источниках питания для преобразования (выпрямления) переменного напряжения в постоянное, в схемах умножения напряжения и преобразователях постоянного напряжения, где не предъявляются высокие требования к частотным и временным параметрам сигналов. В зависимости от значения максимального выпрямляемого тока различают выпрямительные диоды малой мощности (\(I_{пр max} \le {0,3 А}\)), средней мощности (\({0,3 А} < I_{пр max} \le {10 А}\)) и большой мощности (\(I_{пр max} > {10 А}\)). Диоды малой мощности могут рассеивать выделяемую на них теплоту своим корпусом, диоды средней и большой мощности должны располагаться на специальных теплоотводящих радиаторах, что предусматривается в т.ч. и соответствующей конструкцией их корпусов.

Обычно, допустимая плотность тока, проходящего через \(p\)-\(n\)-переход, не превышает 2 А/мм2, поэтому для получения указанных выше значений среднего выпрямленного тока в выпрямительных диодах используют плоскостные \(p\)-\(n\)-переходы. Такие переходы имеют существенную емкость, что ограничивает максимальную допустимую рабочую частоту (\(f_р\)) выпрямительных диодов.

Выпрямительные свойства диодов тем лучше, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше падение напряжения при заданном прямом токе. Значения прямого и обратного токов отличаются на несколько порядков, а прямое падение напряжения не превышает единиц вольт по сравнению с обратным напряжением, которое может составлять сотни и более вольт. Поэтому диоды обладают односторонней проводимостью, что позволяет использовать их в качестве выпрямительных элементов. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) германиевых и кремниевых диодов различаются. На рис. 2.3‑1 для сравнения показаны типичные ВАХ для германиевых и кремниевых выпрямительных диодов при различных температурах окружающей среды.

 

Рис. 2.3-1. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов при различных температурах окружающей среды

 

По приведенным ВАХ видно, что обратный ток кремниевых диодов значительно меньше обратного тока германиевых диодов. Кроме того, обратная ветвь вольт-амперной характеристики кремниевых диодов не имеет явно выраженного участка насыщения, что обусловлено генерацией носителей зарядов в \(p\)-\(n\)-переходе и токами утечки по поверхности кристалла. При подаче обратного напряжения превышающего некий пороговый уровень происходит резкое увеличение обратного тока, что может привести к пробою \(p\)-\(n\)-перехода. У германиевых диодов, вследствие большой величины обратного тока, пробой имеет тепловой характер. У кремниевых диодов вероятность теплового пробоя мала, у них преобладает электрический пробой. Пробой кремниевых диодов имеет лавинный характер, поэтому у них, в отличие от германиевых диодов, пробивное напряжение повышается с увеличением температуры. Допустимое обратное напряжение кремниевых диодов (до 1600 В) значительно превосходит аналогичный параметр германиевых диодов.

Обратные токи в значительной степени зависят от температуры перехода. Из рисунка видно, что с ростом температуры обратный ток возрастает. Для приближенной оценки можно считать, что с увеличением температуры на 10 °С обратный ток германиевых диодов возрастает в 2, а кремниевых — в 2,5 раза. Верхний предел диапазона рабочих температур германиевых диодов составляет 75…80 °С, а кремниевых — 125 °С. Существенным недостатком германиевых диодов является их высокая чувствительность к кратковременным импульсным перегрузкам.

Вследствие меньшего обратного тока кремниевого диода его прямой ток, равный току германиевого диода, достигается при большем значении прямого напряжения. Поэтому мощность, рассеиваемая при одинаковых токах, в германиевых диодах меньше, чем в кремниевых. Прямое напряжение при малых прямых токах, когда преобладает падение напряжения на переходе, с ростом температуры уменьшается. При больших токах, когда преобладает падение напряжения на сопротивлении нейтральных областей полупроводника, зависимость прямого напряжения от температуры становится положительной. Точка, в которой отсутствует зависимость прямого напряжения от температуры (т.е. эта зависимость меняет знак), называется точкой инверсии. У большинства диодов малой и средней мощности допустимый прямой ток, как правило, не превышает точки инверсии, а у мощных диодов допустимый ток может быть выше этой точки.

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Диодные характеристики — CoderLessons.com

Существуют различные текущие шкалы для операций прямого и обратного смещения. Передняя часть кривой показывает, что диод проводит просто, когда P-область становится положительной, а N-область отрицательной.

Диод почти не проводит ток в направлении высокого сопротивления, то есть когда прегион становится отрицательным, а N-область — положительным. Теперь дырки и электроны отводятся от соединения, что приводит к увеличению барьерного потенциала. Это условие обозначено частью кривой обратного тока.

Пунктирный участок кривой показывает идеальную кривую , которая получилась бы, если бы не было лавинного пробоя. На следующем рисунке показана статическая характеристика переходного диода.

ДИОД IV Характеристики

Характеристики прямого и обратного токового напряжения (IV) диода обычно сравниваются на одной характеристической кривой. Рисунок, изображенный в разделе «Прямая характеристика», показывает, что прямое напряжение и обратное напряжение обычно отображаются на горизонтальной линии графика.

Прямые и обратные значения тока показаны на вертикальной оси графика. Прямое напряжение отображается справа, а обратное напряжение слева. Точка начала или нулевого значения находится в центре графика. Прямой ток удлиняется над горизонтальной осью, а обратный ток распространяется вниз.

Объединенные значения прямого напряжения и прямого тока находятся в верхней правой части графика, а обратное напряжение и обратный ток — в левом нижнем углу. Различные шкалы обычно используются для отображения прямых и обратных значений.

Вперед Характеристика

Когда диод смещен в прямом направлении, он проводит ток (IF) в прямом направлении. Значение IF напрямую зависит от величины прямого напряжения. Соотношение прямого напряжения и прямого тока называется ампер-вольт или IV характеристикой диода. Типичная диодная прямая IV характеристика показана на следующем рисунке.

Ниже приведены наблюдения —

  • Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток — это мера тока через диод.

  • Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

  • Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

  • Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V K. Для германиевых диодов V K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния — 0,7 В.

  • Если значение IF значительно превышает V K , прямой ток становится довольно большим.

Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток — это мера тока через диод.

Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V K. Для германиевых диодов V K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния — 0,7 В.

Если значение IF значительно превышает V K , прямой ток становится довольно большим.

Эта операция вызывает чрезмерное нагревание через переход и может разрушить диод. Чтобы избежать этой ситуации, защитный резистор соединен последовательно с диодом. Этот резистор ограничивает прямой ток до максимального номинального значения. Обычно резистор ограничения тока используется, когда диоды работают в прямом направлении.

Обратная характеристика

Когда диод смещен в обратном направлении, он проводит обратный ток, который обычно довольно мал. Типичная обратная IV характеристика диода показана на рисунке выше.

Вертикальная линия обратного тока на этом графике имеет значения тока, выраженные в микроамперах. Количество неосновных носителей тока, которые принимают участие в проведении обратного тока, довольно мало. В общем, это означает, что обратный ток остается постоянным в течение большей части обратного напряжения. Когда обратное напряжение диода увеличивается с самого начала, наблюдается очень небольшое изменение обратного тока. В точке напряжения пробоя (VBR) ток очень быстро увеличивается. В это время напряжение на диоде остается достаточно постоянным.

Эта характеристика постоянного напряжения приводит к ряду применений диода в условиях обратного смещения. Процессы, которые отвечают за проводимость тока в диоде с обратным смещением, называются пробой лавины и пробой стабилитрона .

Диод Технические характеристики

Как и любой другой выбор, выбор диода для конкретного применения должен быть рассмотрен. Производитель обычно предоставляет этот тип информации. Спецификации, такие как максимальные значения напряжения и тока, обычные условия эксплуатации, механические характеристики, идентификация проводов, процедуры монтажа и т. Д.

Ниже приведены некоторые важные характеристики.

Максимальный прямой ток (IFM) — абсолютный максимальный повторяющийся прямой ток, который может проходить через диод.

Максимальное обратное напряжение (VRM) — Абсолютное максимальное или пиковое напряжение обратного смещения, которое может быть приложено к диоду.

Обратное напряжение пробоя (VBR) — минимальное установившееся обратное напряжение, при котором произойдет пробой.

Максимальный прямой импульсный ток (IFM-импульс) — максимальный ток, допустимый в течение короткого интервала времени. Это текущее значение намного больше, чем IFM.

Максимальный обратный ток (IR) — Абсолютный максимальный обратный ток, который допускается при рабочей температуре устройства.

Прямое напряжение (VF) — максимальное падение прямого напряжения для данного прямого тока при рабочей температуре устройства.

Рассеиваемая мощность (PD) — максимальная мощность, которую устройство может безопасно поглощать непрерывно в свободном воздухе при температуре 25 ° C.

Обратное время восстановления (Trr) — максимальное время, которое требуется устройству для включения и выключения стат.

Напряжение пробоя — это минимальное напряжение обратного смещения, при котором PN-переход размыкается при внезапном увеличении обратного тока.

Напряжение колена — это прямое напряжение, при котором ток через соединение начинает быстро увеличиваться.

Пиковое обратное напряжение — это максимальное обратное напряжение, которое можно приложить к PN-соединению, не повреждая его.

Maximum Forward Rating — максимальный мгновенный прямой ток, который может пройти PN-переход, не повредив его.

Максимальная мощность — это максимальная мощность, которая может рассеиваться от соединения без повреждения соединения.

Выпрямительные диоды. Назначение, характеристики, виды

Основное назначение полупроводниковых диодов выпрямление переменного тока. Существуют диоды других назначений, о которых будем говорить позже.

Итак,  диоды  —  это  буквально  двухэлектродные  компоненты.  Электроды имеют названия:  анод  и  катод.  Типовая графема диода, дополненная графическими пояснениями  показана на рисунке  2.1.   

Если к диоду приложено  прямое напряжение  (т.е. анод имеет положительный потенциал относительно катода), то говорят, что диод открыт  и через него течёт прямой ток. Если к диоду приложено обратное напряжение  (катод имеет положительный потенциал относительно анода), то диод закрыт  и в этом режиме протекает обратный  ток  малого значения.

Основные технические характеристики выпрямительных диодов

В  сравнении  с  рассмотренными  ранее  пассивными  компонентами  диод имеет более сложное поведение  в электрической цепи. Это поведение описывается  вольтамперной  характеристикой  диода. Рассмотрим ВАХ, справедливую для маломощных диодов (показано на рисунке 2.2).

Из рисунка мы видим, что свойства диода далеки от наших предварительных представлениях о диоде как об идеальном ключе.

При открытом состоянии (правая область оси Х) на диоде выделяется небольшое  напряжение,  которое  не  превышает  нескольких  сотен  милливольт  и нелинейно зависит от протекающего через диод тока. Ток через открытый диод должен быть ограничен допустимыми значениями.

При  подаче  на  диод  обратного  напряжения,  через  него  протекает  ток, меньший 1 мкА, и он лавинообразно возрастает при значениях в несколько десятков вольт. Это лавинообразное нарастание обратного тока называют  тепловым пробоем, состояние, при котором диод выходит из строя – «сгорает».

Таким  образом,  выпрямительные  диоды  принято  выбирать  по  двум  основным характеристикам:  предельному  значению  прямого  тока  и  предельному значению обратного напряжения.

Значение при расчётах имеет также  прямое падение напряжения  на диоде. Это напряжение может отличаться на несколько сотен милливольт у разных разновидностей диодов.

Так, например,  при прочих равных условиях германиевые  диоды  (сегодня  не  выпускаются)  имеют  меньшее  прямое  напряжение  в сравнении  с  кремниевыми  диодами  милливольт  на  400.  Современные  диоды Шотки  имеют малое падение напряжение даже при относительно больших токах.

Конструктивные  варианты

Конструктивные  варианты  диодов  представлены  на  рисунке  2.3,  таблице 2.1.

Таблица  2.1 – Таблица характеристик выпрямительного диода BAS70

 

Параметр

Значение

Тип корпуса

SOT23-3

Предельный  прямой  постоянный ток, мА

200

Предельный  прямой  ток,  амплитудное значение, мА

300

Предельное обратное напряжение, В

70

Рабочий диапазон температур, ºС

-55 … +150

 

Примеры применения выпрямительных диодов

Использование  выпрямительных диодов  при создании  резервированного источника питания

Типовая схема резервированного питания нагрузки показана на рисунке 2.4.

Схема  содержит  источник  основного  питания  от  сети  переменного  тока (АС/DC-преобразователь)  и  резервную  батарею.  Два  навстречу  включённых диода (VD1,  VD2)  запрещают протекание тока от одного источника к другому.

Недостаток схемы проявляется в том случае, когда основной источник энергии отключается и нагрузка питается от резервной батареи. Дело в том, что часть энергии, потребляемой схемой от батареи, рассеивается на диоде. Чем больше падение напряжения на диоде, тем больше потери.

В нашем  примере мы предположили,  что  Uд=0,5В и тогда  потери  составят  10%  мощности,  отдаваемой батареей:

Рбат = (Uд+Uнагр)*Iнагр ,      (2.1)

Рд= Uд*Iнагр ,            (2.2)

т.е. при Uд=0,5 В  Рбат= (0,5+4,5)*Iнагр = 5*Iнагр

Рд=  0,5*Iнагр

100%*(Рд / Рбат) = 100*0,5/5 = 10%.

В том случае, когда в нашем распоряжении имеется ВАХ выбранного диода,  мы  можем  получить  значение  Uд графически.  Для  этого  достаточно  построить нагрузочную прямую для рассматриваемой схемы:

Uд= Е-I*Rнагр    (2.3)

Требуемое для расчёта напряжение мы получим в точке пересечения прямой  Е-I*Rнагр и ВАХ диода на совмещённом графике (показано на рисунке  2.5).

Эту точку принято называть рабочей точкой выбранного режима работы диода.

Справедливости ради укажем, что большого выигрыша в точности определения  Uд мы здесь не получим, т.к. ВАХ представлена в технических описаниях как усреднённая характеристика с некоторым разбросом, да к тому же эта характеристика сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот способ  определения  Uд мы  рассматриваем  как  вспомогательный  и  более  наглядный. Им мы будем пользоваться и при описании других нелинейных компонентов.

Двухполупериодный выпрямитель

Частая  схемотехническая  задача  –  создание  из  переменного  напряжения постоянного для питания электронных схем. Эта задача может быть решена за два  этапа:  этап  выпрямления  и  этап  фильтрации  исходного  напряжения.  

Использование  двухполупериодного выпрямителя  и  емкостного  фильтра  показано на рисунке  2.6. На схемах показано протекание токов в разные  полупериодывходного синусоидального напряжения и формы выходного напряжения как в отсутствии, так и при наличии емкостного фильтра (Cф).

Как мы уже знаем, конденсатор является накопителем энергии, он это делает во время нарастания полуволны входного напряжения и отдаёт энергию в промежутке  между  соседними  выпрямленными  полуволнами,  когда  напряжение спадает до недопустимого по расчёту значения. Форма исходно пульсирующего напряжения при этом несколько сглаживается, однако небольшие пульсации всегда сохраняются. Они возрастают при возрастании тока нагрузки. Для снижения пульсаций необходимо увеличивать ёмкость Cф.

Измерение характеристик диодов

Обычно  на  практике  решаются  две  задачи:  проверяется  работоспособность диода (не пробит ли  pn-переход) и измеряется напряжение на диоде при некотором (типовом) значении тока через него.

Наиболее удобно это делать с помощью цифрового мультиметра: все современные мультиметры реализуют несложную функцию «измерения прямого напряжения диодов» («прозвонка» диода) (показано на рисунке  2.7).

При этом на дисплее мультиметра высвечивается значение прямого напряжения при некотором тестовом токе, заложенным в схемотехнику мультиметра.

Измерение осуществляется в следующей последовательности: секторный переключатель  режимов мультиметра переводится в положение  « » и за-тем  с соблюдением полярности ко входам мультиметра подключается испытуемый диод.

Примечание   –   Упрощённая схема измерения прямого напряжения будет показана в подразделе с операционными усилителями.

максимальное обратное напряжение, приложенное к конфигурации резистор-светодиод

«Зная, что максимальный ток, который может протекать через светодиод, составляет 36 В / 2 кОм = 18 мА»

Да, но это утверждение подразумевает, что при 18 мА все 36 В будут падать на резистор, а фактическое напряжение на диоде будет 0 (ноль) вольт. 🙂 (Мне пришлось включить это для новичков, это могло быть ошибочным заявлением, даже если это, вероятно, просто означало, что ток ни в коем случае не может превышать 18 мА.) Для диода не имеет значения, какое напряжение вы вводите во всю схему, все, что чувствует диод, — это напряжение между двумя его ножками.

Проблема заключается в том, что падение напряжения на резисторе пропорционально току, поэтому, если диод полностью блокирует ток … на резисторе нет падения напряжения, и все напряжение питания падает на сам диод.

На самом деле фактическое напряжение на диоде и резисторе является результатом равновесия. Диод может пропускать ток в обратном направлении … если он не разрушен в режиме короткого замыкания (обычно он не открывается до разомкнутой цепи), поэтому на резисторе падает не так много напряжения.

НО.Но на самом деле это зависит от характеристик диода (которые вы редко найдете в характеристиках для диапазона выше указанного максимального напряжения на выходе, а во многих случаях совсем не в виде графика обратного напряжения (только обратный ток при максимальном обороте В).

У меня есть 5-миллиметровый желтый светодиод с Vf около 2,2 В, который я тестировал и полностью блокирует ток до 41 В (не использовал источник более высокого напряжения) (падение напряжения на резисторе 2 кОм составляло 0 мВ).

Красный светодиод 3мм с напряжением Vf около 2В, пропускаем ток в обратном направлении даже до 5В и при более высоком напряжении быстро становилось хуже.Но после установки светодиода «должным образом» он снова работает в обычном режиме.

Самым любопытным является 3-миллиметровый СИНИЙ светодиод (номинальный ток 5 мА, 3 В), который давал достаточно света, чтобы быть ясно видимым в освещенных условиях даже при 50 мкА (да, 0,05 мА) изначально. (Теперь после долгого неправильного использования (ниже) все по-другому). Этот светодиод пропускает даже больший ток в обратном направлении, чем пропускает вперед при том же напряжении. Я изменил его сначала на 22 В, а затем на 40 В на несколько секунд, где он пропускал 18 мА (помните, номинальный ток 5 мА) в обратном направлении! Когда я снова смещал его вперед, он НЕ ЗАЖИГАЛ.Мертвый? Нет, после первого злоупотребления потребовалось около 16 В прямого напряжения, чтобы пропустить любой ток (я контролировал напряжение на резисторе 2 кОм, чтобы определить ток) и зажечь его, когда он загорится, прямое напряжение вернулось к почти исходному значению, а затем началось с аналогичное напряжение, как обычно. После второго злоупотребления (40 В в обратном направлении) потребовалось еще более высокое напряжение (более 20 В) для повторного запуска с прямым смещением, но Vf постоянно упал примерно до 2 В, и теперь требуется около 2,5 мА при Vd 2,45 В (напряжение питания в цепи 8,9 В). чтобы зажечь его так же, как он загорелся только при 0.Первоначально 05 мА.

Кстати, я заметил аналогичный эффект быстрого износа у некоторых красных лазерных диодов, работающих при токе около 20 мА (это номинальный ток).

Ни один из протестированных диодов не светился с обратным смещением (даже незначительным) при любом обратном токе (даже в 3 раза превышающем номинальный), и ни один из них не был разрушен из-за высокого обратного смещения. За исключением последнего синего диода, другие не проявили никакого вреда от высокого разворота.

Режим работы диода от 0 до 0,7 В

Проблема в том, что вы наткнулись на две разные классификации работы диодов.Иногда авторы запутались и запутали их.

Существует первая классификация, которая учитывает полярность смещения: диод может быть смещен в прямом или обратном направлении. Вторая классификация — это режим работы диода: диод может быть включен (область прямой проводимости), выключен (область отсечки) или в пробое (область обратной проводимости).

Эти классификации частично совпадают.

Диод смещен в прямом направлении, если потенциал его анода выше, чем потенциал его катода.В противном случае это обратное смещение.

Диод считается проводящим в прямом направлении (т. Е. Включен), если его прямое смещение выше порогового напряжения (около 0,7 В для Si PN-диодов).

Считается отсечкой (т. Е. ВЫКЛ), если прямое напряжение находится между пороговым напряжением и напряжением пробоя (которое является отрицательным, как показано на оси Vf).

Если прямое напряжение меньше напряжения пробоя (или лучше сказать, если обратное напряжение выше абсолютного значения напряжения пробоя), диод находится в пробое.

Таким образом, диод может быть отключен как в обратном, так и в прямом смещении. Это зависит от того, находится ли прямое напряжение в диапазоне между напряжением пробоя и пороговым напряжением.

Обратите внимание, что не все авторы согласны с этими определениями. Некоторые отождествляют прямое смещение с проводимостью, что нормально, если вы используете идеальную модель диода, где диод имеет порог 0 В. Обратите внимание, что даже Википедия ошибается.

TL; DR:

Чтобы прямо ответить на ваш вопрос здесь: между 0 В и 0.7В диод как прямое смещение и отсечка, то есть непроводящие. Это может быть представлено (приблизительно) как разомкнутая цепь или (если вам нужна модель немного лучше) с резистором большого номинала.

Это означает, что смещение, хотя оно все еще «прямое» (или «прямое», как говорят некоторые обычно не англоязычные авторы), оно не достигло достаточно высокого значения, чтобы PN-переход внутри диода проводил. Другими словами, чтобы диод проводил при прямом смещении, вам нужно, чтобы прямое напряжение было достаточно высоким, чтобы преодолеть пороговое напряжение.

Имейте в виду, что понятие порогового напряжения несколько искусственно. Если вы рассмотрите уравнение Шокли, которое является довольно точной моделью поведения диода при отсечке и прямой проводимости, вы увидите, что нет способа получить это значение из этого уравнения.

Пороговое напряжение — это «нечеткая» концепция, которую инженеры используют при введении упрощенной модели диода (уравнение Шокли в большинстве случаев является избыточным и все еще не моделирует пробой).Фактически, при прямом смещении (Vf> 0) отношение V / I диода (согласно уравнению Шокли) является «простой» экспоненциальной функцией. Для математической точки зрения нет никакого «порога».

Введение в диоды и выпрямители | Диоды и выпрямители

Все о диодах

Диод представляет собой электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диодов в современной схемотехнике является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии.Полупроводниковые диоды обозначены на схематических диаграммах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно используется для малосигнальных устройств, I ≤ 1 A. Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I> 1 A.

Схематический символ полупроводникового диода: стрелки указывают направление тока.

При включении в простую схему «батарея-лампа» диод пропускает или предотвращает прохождение тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения.(рисунок ниже)

Работа диода: а) ток разрешен; диод смещен в прямом направлении. (b) Текущий поток запрещен; диод имеет обратное смещение.

Когда полярность батареи такова, что ток может течь через диод, диод называется с прямым смещением . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод смещен в обратном направлении, . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнут» при прямом смещении и «разомкнут» при обратном смещении.

Направление стрелки символа диода указывает направление тока в обычном потоке. Это соглашение справедливо для всех полупроводников, на схемах которых есть «наконечники стрел». Обратное верно, когда используется поток электронов, когда направление тока направлено против «стрелки».

Гидравлический обратный клапан Аналог

Поведение диода аналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратным клапаном . Обратный клапан позволяет жидкости проходить через него только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.

Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) Допустимый ток. (b) Текущий поток запрещен.

Обратные клапаны — это, по сути, устройства, работающие под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия задвижки (в показанной аналогии большее давление жидкости справа, чем слева). Если давление имеет противоположную «полярность», разница давлений на обратном клапане закроется и удержит заслонку, так что потока не будет.

Как и обратные клапаны, диоды, по сути, представляют собой устройства, работающие от давления (напряжения). Существенная разница между прямым и обратным смещением заключается в полярности падения напряжения на диоде. Давайте подробнее рассмотрим простую схему батарея-диод-лампа, показанную ранее, на этот раз исследуя падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.

Измерения напряжения диодной цепи: (a) Прямое смещение. (b) Обратное смещение.

Конфигурация диода прямого смещения

Диод с прямым смещением проводит ток и понижает на нем небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампе.Если полярность батареи меняется на обратную, диод становится смещенным в обратном направлении и сбрасывает все напряжения батареи, не оставляя лампе ничего. Если мы считаем диод самодействующим переключателем (замкнутым в режиме прямого смещения и разомкнутым в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл. Наиболее существенное различие заключается в том, что диод при проводке падает намного больше напряжения, чем средний механический переключатель (0,7 вольт против десятков милливольт).

Это падение напряжения прямого смещения, проявляемое диодом, связано с действием области обеднения, образованной P-N переходом под влиянием приложенного напряжения.Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области P-N-перехода существует тонкая обедненная область, предотвращающая протекание тока. (Рисунок ниже (а)) Область обеднения почти лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:

Изображения диодов: модель PN-перехода, схематическое обозначение, физическая часть.

Схематический символ диода показан на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a).Катодный стержень, не указывающий конец, в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.

Конфигурация диода обратного смещения

Если напряжение обратного смещения приложено к переходу P-N, эта область истощения расширяется, дополнительно сопротивляясь любому току через нее. (Рисунок ниже)

Область истощения расширяется с обратным смещением.

прямое напряжение

И наоборот, если напряжение прямого смещения приложено к переходу P-N, область обеднения сжимается, становясь тоньше.Диод становится менее резистентным к проходящему через него току. Для того, чтобы через диод шел устойчивый ток; тем не менее, область истощения должна быть полностью сжата под действием приложенного напряжения. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением , как показано на рисунке ниже.

Увеличение прямого смещения от (a) до (b) уменьшает толщину обедненной области.

Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное.Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химическая составляющая P-N перехода, составляющего диод, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные прямые напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диодов, а это означает, что падение напряжения на диоде не похоже на падение напряжения на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе. Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.

Диодное уравнение

На самом деле, прямое падение напряжения более сложное. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Это широко известно как уравнение диода :

Термин kT / q описывает напряжение, возникающее в переходе P-N из-за действия температуры, и называется термическим напряжением или Vt перехода.При комнатной температуре это примерно 26 милливольт. Зная это и принимая коэффициент «неидеальности» равным 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его как таковое:

Вам не нужно знать «уравнение диода» для анализа простых диодных цепей. Просто поймите, что напряжение, падающее на токопроводящем диоде , изменяет с величиной тока, проходящего через него, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов. Вот почему во многих учебниках просто говорится, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным на уровне 0.7 вольт для кремния и 0,3 вольт для германия.

Тем не менее, некоторые схемы намеренно используют присущее P-N переходу экспоненциальное соотношение тока / напряжения и, таким образом, могут быть поняты только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, смещенный в прямом направлении P-N переход также может использоваться в качестве устройства измерения температуры и, таким образом, может быть понят, только если у человека есть концептуальное представление об этой математической зависимости.

Работа с обратным смещением

Диод с обратным смещением предотвращает прохождение тока через него из-за расширенной области обеднения.На самом деле очень небольшой ток может проходить и проходит через диод с обратным смещением, называемый током утечки , но его можно игнорировать для большинства целей.

Способность диода выдерживать напряжения обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное напряжение обратного смещения становится слишком большим, диод испытывает состояние, известное как пробой (рисунок ниже), которое обычно является деструктивным.

Максимальное напряжение обратного смещения диода известно как Peak Inverse Voltage или PIV , и его можно получить у производителя.Как и прямое напряжение, рейтинг PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивается на с повышением температуры и уменьшается на , когда диод становится холоднее, что в точности противоположно прямому напряжению.

Диодная кривая: показывает излом при прямом смещении 0,7 В для Si и обратный пробой.

Обычно рейтинг PIV обычного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 В при комнатной температуре. Диоды с рейтингом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромным ценам.

ОБЗОР:

  • Диод — это электрический компонент, действующий как односторонний клапан для тока.
  • Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод смещен в прямом направлении .
  • Когда напряжение подается на диод таким образом, что диод запрещает ток, говорят, что диод имеет обратное смещение .
  • Напряжение, падающее на проводящий диод с прямым смещением, называется прямым напряжением .Прямое напряжение диода изменяется незначительно при изменении прямого тока и температуры и фиксируется химическим составом P-N перехода.
  • Кремниевые диоды имеют прямое напряжение примерно 0,7 В.
  • Прямое напряжение германиевых диодов
  • составляет примерно 0,3 В.
  • Максимальное обратное напряжение смещения, которое диод может выдержать без «поломки», называется номинальным значением Peak Inverse Voltage или PIV .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

диодов — учимся.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 63

Реальные характеристики диода

В идеале , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед. К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Взаимосвязь тока и напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение на нем измеряется. Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, не является линейной для . Выглядит это примерно так:

Вольт-амперная зависимость диода.Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:

  1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него. Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V F ), чтобы ток был значительным.
  2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, при котором напряжение меньше V F , но больше -V BR . В этом режиме ток (в основном) заблокирован, а диод выключен. Очень малый ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
  3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

прямое напряжение

Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения к нему определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (V F ). Его также можно назвать либо , , либо , .

Как мы знаем из кривой i-v , сквозной ток и напряжение на диоде взаимозависимы.Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.

Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.

V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан.Обычно кремниевый диод имеет напряжение V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Тип диода также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь гораздо больший V F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении.Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства нормальных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.

Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.

Таблицы данных диодов

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода.Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v . Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

Эта диаграмма указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится…).

Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, например, малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут подходить только для тока около 200 мА.


Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.


← Предыдущая страница
Идеальные диоды

Диоды — Практический EE

Диоды — это полупроводниковые приборы.Термин «полупроводник» означает, что устройство работает по-разному в разных условиях.

Диод

В случае диода, если напряжение на нем от анода до катода слишком низкое или отрицательное, то он не проводит ток или, по крайней мере, не проводит большой ток. Когда напряжение достигает определенного порога, диод «включается», и он проводит почти как короткое замыкание. Во включенном состоянии напряжение на диоде практически не связано с током, протекающим через него.То есть напряжение остается близким к пороговому, независимо от того, сколько тока протекает.

Форма кривой тока напряжения диода

На рисунке выше показан график зависимости тока от напряжения для диода. В середине, где напряжение равно нулю, ток также равен нулю, и ток остается на нуле по мере увеличения напряжения до тех пор, пока напряжение не приближается к пороговому значению (Vd), в точке, в которой ток начинает течь, и дополнительный ток не сильно изменяет напряжение по сравнению с Vd. Vd также называют прямым напряжением Vf диода.

Для отрицательного напряжения, означающего, что анод находится под более низким напряжением, чем катод, диод входит в обратную область, где небольшая величина тока утекает в обратном направлении (от катода к аноду). Когда напряжение становится более отрицательным, диод достигает порога обратного напряжения пробоя (Vbr). При Vbr ток начинает течь свободно, а напряжение остается на уровне Vbr. Для большинства диодов работа в этой области пробоя вызывает повреждение диода, и этого следует избегать. Исключением является стабилитрон, который предназначен для работы в этой области.

Символы диодов

Символы диодов

Основные характеристики диодов

  • Порог прямого напряжения (Vf) — порог напряжения для включения диода в прямом направлении
  • Напряжение обратного пробоя (Vbr) — порог отрицательного (обратного) напряжения, за которым диод входит в область пробоя .
  • Максимальный прямой ток — максимальный прямой ток, с которым диод может справиться, не перегреваясь.Нагрев вызван рассеиванием мощности, которая равна напряжению на диоде, умноженному на ток через диод. P = V * I. Обратите внимание, что, поскольку этот рейтинг связан с нагревом, он сильно зависит от того, как и где установлен диод (поток воздуха, близлежащие горячие устройства, радиатор и т. Д.).
  • Максимальный обратный ток — для стабилитронов максимальный обратный ток, который он может выдержать до того, как станет слишком горячим.

Типы диодов

Диод общего назначения
  • Vf находится в диапазоне.От 6 до 0,7 В.
  • Доступно большое количество номиналов обратного напряжения пробоя.
  • Доступен широкий диапазон значений максимального прямого тока.
  • Доступен для монтажа на поверхность и в сквозное отверстие.
  • Часто используется в качестве барьера для предотвращения протекания тока в одном направлении
SMD диод Сквозной диод
Диод Шоттки
  • Диоды Шоттки похожи на диоды общего назначения, за исключением того, что имеют более низкое прямое напряжение.
  • Vf в диапазоне от 0,15 до 0,45 В.
  • Переключение из выключенного состояния во включенное быстрее, чем диоды общего назначения.
  • Часто используется в качестве зажима, чтобы удерживать напряжение одного сигнала в пределах 0,45 В от другого (например, зажим ESD).
  • Также часто используется в силовых приложениях, чтобы минимизировать рассеивание мощности из-за более низкого прямого напряжения. P = V * I.
Стабилитрон
  • Предназначен для использования в режиме обратного пробоя. Но также работает как обычный диод в прямом направлении.
  • Доступен широкий выбор значений Vbr. Доступно все от 2,4 В до 1 кВ. Обратите внимание, что Vbr также часто называют напряжением Зенера.
    Обычно используется для ограничения напряжения некоторой сигнальной линии до определенного напряжения.
  • Также часто используются для фиксации ESD, поскольку они могут фиксировать как положительные, так и отрицательные выбросы напряжения.
  • Может использоваться для обеспечения постоянного напряжения питания. Например, если у вас есть доступное питание только 5 В, и у вас есть одна микросхема, которой нужно 3.3V, стабилитрон может быть хорошим решением. Но это решение довольно неэффективно, и напряжение не будет таким стабильным, как другие решения, такие как линейный регулятор, поэтому оно работает только тогда, когда нагрузке не нужен большой ток и она не чувствительна к изменению напряжения питания.
  • Доступны в формах для монтажа в сквозные отверстия или на поверхность и в том же разнообразии размеров корпуса, что и диоды общего назначения.
Светоизлучающий диод (LED)
  • Как и другие диоды, светодиоды рассеивают энергию в виде тепла, но они также излучают свет.
  • Длина волны излучаемого света обычно находится в узком диапазоне, что означает излучаемую узкую цветовую полосу. Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от материала, из которого изготовлен светодиод, и доступны не все цвета. Помимо цветов в видимом спектре, доступны светодиоды инфракрасного и нетрафиолетового цветов. Светодиоды также могут быть заключены в цветной материал, который может изменять цвет излучаемого света.
  • Прямое напряжение светодиодов немного различается и различается для каждого цвета.Vf может быть от 1 до 12 В.
  • При реализации светодиода обычно требуется включать его постоянным детерминированным током, поскольку его свечение определяется током, протекающим через него.
  • Очень эффективные источники света. Небольшая мощность дает много света.
  • Используется для освещения, индикации и связи. Под коммуникацией я не имею в виду быструю передачу больших объемов данных, как это можно сделать с помощью лазерного диода по оптоволоконным кабелям.Например, светодиод можно использовать для создания оптического прерывателя (оптического переключателя), где у вас есть светодиод на одной стороне слота и фототранзистор на другой стороне, а свет от светодиода включает фототранзистор, если он проходит. слот, или фототранзистор отключается, когда слот заблокирован.
  • Доступен с несколькими светодиодами в одной упаковке. Это могут быть разные цвета, например зеленый и красный, составляющие трехцветный светодиод (красный, зеленый и желтый, если включены оба).
  • Часто бывают линзы, которые фокусируют или расширяют угол обзора света.
Светодиоды в сквозных отверстиях SMD светодиоды
Лазерные диоды
  • Лазерные диоды излучают лазерный свет, что означает свет, который находится в очень узком диапазоне длин волн и излучается с очень узким направленным разбросом.
  • Используется для оптоволоконной связи, считывания штрих-кодов, чтения и записи DVD, лазерной печати, хирургии и т. Д.
  • Обычно вы не будете реализовывать дискретный лазерный диод, но купите модуль для конкретного приложения. Например, для оптоволоконной связи вы купите соответствующий оптоволоконный трансивер и внедрите его.
  • Между прочим, волоконно-оптическая связь имеет очень приятные особенности. Каждая сторона оптоволоконного кабеля электрически изолирована друг от друга, и оптический сигнал, проходящий через кабель, не создает никаких электромагнитных помех (EMI) и невосприимчив к EMI от других источников. И оптический сигнал может быть действительно очень высокочастотным и может передаваться на очень-очень большие расстояния. Однако реализация оптоволоконных трансиверов на печатной плате довольно сложна.
  • Лазерные диоды имеют соответствующие правила безопасности и делятся на разные классы в зависимости от уровня или вреда, который они могут причинить.Продукты, содержащие лазеры, должны иметь предупреждающие надписи.
Приемопередатчик SFP Лазерные диоды
Силовой диод
  • Силовые диоды предназначены для выдерживания больших токов и рассеивания большого количества тепла.
  • Используются в качестве выпрямителей, преобразующих переменный ток (AC) в постоянный (DC), используются как улавливающие диоды в импульсных преобразователях мощности DC: DC и используются для защиты питания от обратной полярности.
  • Доступны высокомощные версии диодов общего назначения, Шоттки и Зенера.
  • Диоды Шоттки часто используются в силовых приложениях, поскольку более низкий Vf приводит к меньшему рассеянию мощности, что приводит к повышению эффективности и меньшему тепловыделению.
  • Из-за больших значений тока номинальные значения Vf выше для мощных версий диодов, и это важно учитывать. P = V * I.
  • Некоторые силовые диоды со сквозным отверстием предназначены для крепления радиатора, а некоторые силовые диоды для поверхностного монтажа имеют тепловую заглушку (большую металлическую поверхность), которая может быть подключена через несколько переходных отверстий к заземляющий слой печатной платы для распространения тепла.
TH Силовой диод Силовой диод SMD

Вот видео о диодах от The Organic Chemistry Tutor на Youtube.

Далее: Транзисторы

Характеристики сигнального диода и переключающего диода

Полупроводниковый сигнальный диод — это небольшие нелинейные полупроводниковые устройства, обычно используемые в электронных схемах, где задействованы малые токи или высокие частоты, такие как радио, телевидение и цифровые логические схемы.

Сигнальные диоды в виде точечного контактного диода или стеклянного пассивированного диода физически очень малы по размеру по сравнению с их более крупными родственниками силовых диодов.

Обычно PN-переход малосигнального диода заключен в стекло для защиты PN-перехода и обычно имеет красную или черную полосу на одном конце своего корпуса, чтобы помочь определить, какой конец является катодным выводом. Наиболее широко используемым из всех сигнальных диодов в стеклянной капсуле является очень распространенный 1N4148 и его эквивалент 1N914 сигнальный диод.

Малосигнальные и переключающие диоды имеют гораздо более низкие номинальные мощность и ток, около 150 мА, максимум 500 мВт по сравнению с выпрямительными диодами, но они могут лучше работать в высокочастотных приложениях или в приложениях с ограничением и переключением, которые имеют дело с короткими импульсами.

Характеристики сигнального точечного диода различны как для германия, так и для кремния и представлены как:

  • 1. Германиевые сигнальные диоды — они имеют низкое значение обратного сопротивления, обеспечивающее меньшее падение прямого напряжения на переходе, обычно всего около 0,2–0,3 В, но имеют более высокое значение прямого сопротивления из-за их небольшой площади перехода.
  • 2. Кремниевые сигнальные диоды — они имеют очень высокое значение обратного сопротивления и дают падение прямого напряжения около 0.От 6 до 0,7 В. Они имеют довольно низкие значения прямого сопротивления, что дает им высокие пиковые значения прямого тока и обратного напряжения.

Электронный символ для любого типа диода представляет собой стрелку с полосой или линией на конце, и это показано ниже вместе с характеристической кривой V-I в устойчивом состоянии.

Характеристическая кривая V-I кремниевого диода

Стрелка всегда указывает в направлении обычного тока, протекающего через диод, что означает, что диод будет проводить только в том случае, если положительный источник питания подключен к клемме анода, (a), а отрицательный источник питания подключен к клемме катода (k), таким образом только позволяя току течь через него только в одном направлении, действуя больше как односторонний электрический клапан (состояние смещения вперед).

Однако из предыдущего руководства мы знаем, что если мы подключим внешний источник энергии в другом направлении, диод заблокирует любой ток, протекающий через него, и вместо этого будет действовать как разомкнутый переключатель (состояние обратного смещения), как показано ниже.

Диод с прямым и обратным смещением

Тогда мы можем сказать, что идеальный малосигнальный диод проводит ток в одном направлении (прямая проводимость) и блокирует ток в другом направлении (обратная блокировка).Сигнальные диоды используются в самых разных приложениях, таких как переключатели в выпрямителях, ограничителях тока, демпферах напряжения или в схемах формирования сигналов.

Параметры сигнального диода

Сигнальные диоды производятся с различными номинальными значениями напряжения и тока, поэтому следует соблюдать осторожность при выборе диода для определенного применения. Есть ошеломляющий набор статических характеристик, связанных со скромным сигнальным диодом, но наиболее важными из них являются.

1.Максимальный прямой ток

Максимальный прямой ток (I F (макс.) ) — это, как следует из названия, максимальный прямой ток , разрешенный для протекания через устройство. Когда диод является проводящим в состоянии прямого смещения, он имеет очень маленькое «включено» сопротивление на PN-переходе и, следовательно, мощность рассеивается на этом переходе (закон Ома) в виде тепла.

Тогда превышение его значения (I F (макс.) ) вызовет выделение большего количества тепла на переходе, и диод выйдет из строя из-за тепловой перегрузки, обычно с разрушительными последствиями.При работе диодов с номинальным током, близким к максимальному, всегда лучше обеспечить дополнительное охлаждение для отвода тепла, выделяемого диодом.

Например, наш небольшой сигнальный диод 1N4148 имеет максимальный номинальный ток около 150 мА с рассеиваемой мощностью 500 мВт при 25 o C. Затем необходимо последовательно с диодом использовать резистор для ограничения прямого тока (I F (max) ) ниже этого значения.

2. Пиковое обратное напряжение

Пиковое обратное напряжение (PIV) или максимальное обратное напряжение R (макс.) ) — это максимально допустимое рабочее напряжение обратное , которое может быть приложено к диоду без обратного пробоя и повреждения диода устройство.Следовательно, этот рейтинг обычно меньше уровня «лавинного выхода» на характеристической кривой обратного смещения. Типичные значения V R (макс.) находятся в диапазоне от нескольких вольт до тысяч вольт и должны учитываться при замене диода.

Пиковое обратное напряжение является важным параметром и в основном используется для выпрямления диодов в схемах выпрямителя переменного тока в зависимости от амплитуды напряжения, при котором синусоидальная форма волны изменяется с положительного на отрицательное значение в каждом цикле.

3. Полная рассеиваемая мощность

Сигнальные диоды имеют рейтинг суммарной рассеиваемой мощности , , (P D (макс.) ). Этот рейтинг представляет собой максимально возможную рассеиваемую мощность диода при прямом смещении (проводимости). Когда ток протекает через сигнальный диод, смещение PN перехода не является идеальным и оказывает некоторое сопротивление протеканию тока, что приводит к рассеиванию (потере) мощности в диоде в виде тепла.

Поскольку малосигнальные диоды являются нелинейными устройствами, сопротивление PN перехода не является постоянным, это динамическое свойство, поэтому мы не можем использовать закон Ома для определения мощности с точки зрения тока и сопротивления или напряжения и сопротивления, как мы можем для резисторов. .Затем, чтобы найти мощность, которая будет рассеиваться диодом, мы должны умножить падение напряжения на нем на ток, протекающий через него: P D = V * I

4. Максимальная рабочая температура

Максимальная рабочая температура фактически относится к температуре перехода (T J ) диода и относится к максимальной рассеиваемой мощности. Это максимально допустимая температура до того, как структура диода ухудшится, и выражается в градусах Цельсия на ватт ( o C / Вт).

Это значение тесно связано с максимальным прямым током устройства, поэтому при этом значении температура соединения не превышается. Однако максимальный прямой ток также будет зависеть от температуры окружающей среды, в которой работает устройство, поэтому максимальный прямой ток обычно указывается для двух или более значений температуры окружающей среды, таких как 25 o C или 70 o C.

Затем есть три основных параметра, которые необходимо учитывать при выборе или замене сигнального диода, а именно:

  • Номинальное обратное напряжение
  • Прогнозируемый текущий рейтинг
  • Номинальное рассеивание мощности в прямом направлении

Матрицы сигнальных диодов

Когда пространство ограничено или требуются согласованные пары коммутирующих сигнальных диодов, диодные матрицы могут быть очень полезны.Как правило, они состоят из высокоскоростных кремниевых диодов с малой емкостью, таких как 1N4148, соединенных вместе в несколько корпусов диодов, называемых массивом, для использования в коммутации и фиксации в цифровых схемах. Они заключены в одинарные встроенные корпуса (SIP), содержащие 4 или более диодов, соединенных внутри, чтобы получить либо отдельную изолированную решетку, общий катод (CC), либо общий анод (CA), как показано на рисунке.

Массив сигнальных диодов

Матрицы сигнальных диодов могут также использоваться в цифровых и компьютерных схемах для защиты высокоскоростных линий передачи данных или других параллельных портов ввода / вывода от электростатического разряда (ESD) и переходных процессов напряжения.

Посредством соединения двух диодов последовательно через шины питания с линией данных, подключенной к их переходу, как показано, любые нежелательные переходные процессы быстро рассеиваются, и, поскольку сигнальные диоды доступны в 8-кратных массивах, они могут защитить восемь линий данных в одном корпусе .

Защита линии передачи данных ЦП

Матрицы сигнальных диодов также могут использоваться для соединения диодов в последовательной или параллельной комбинации для формирования схем регулятора напряжения или понижающего напряжения или даже для получения известного фиксированного опорного напряжения.

Мы знаем, что прямое падение напряжения на кремниевом диоде составляет около 0,7 В, и при последовательном соединении нескольких диодов общее падение напряжения будет суммой индивидуальных падений напряжения каждого диода.

Однако, когда сигнальные диоды соединены последовательно, ток будет одинаковым для каждого диода, поэтому максимальный прямой ток не должен быть превышен.

Подключение сигнальных диодов серии

Еще одно применение малосигнального диода — создание стабилизированного источника напряжения.Диоды соединены последовательно, чтобы обеспечить постоянное напряжение постоянного тока на комбинации диодов. Выходное напряжение на диодах остается постоянным, несмотря на изменения тока нагрузки, потребляемого последовательной комбинацией, или изменения напряжения источника постоянного тока, который питает их. Рассмотрим схему ниже.

Сигнальные диоды

серии

Поскольку прямое падение напряжения на кремниевом диоде почти постоянно и составляет около 0,7 В, в то время как ток через него изменяется на относительно большие величины, сигнальный диод с прямым смещением может составить простую схему регулирования напряжения.Отдельные падения напряжения на каждом диоде вычитаются из напряжения питания, чтобы оставить определенный потенциал напряжения на нагрузочном резисторе, и в нашем простом примере выше это дается как 10 В — (3 * 0,7 В) = 7,9 В.

Это связано с тем, что каждый диод имеет сопротивление перехода, относящееся к слабому сигнальному току, протекающему через него, а три сигнальных диода, включенных последовательно, будут иметь трехкратное значение этого сопротивления, вместе с сопротивлением нагрузки R, образует делитель напряжения на питании. .

Последовательное добавление большего количества диодов приведет к большему снижению напряжения. Также последовательно соединенные диоды могут быть размещены параллельно нагрузочному резистору, чтобы действовать как цепь регулирования напряжения. Здесь напряжение, приложенное к нагрузочному резистору, будет 3 * 0,7 В = 2,1 В. Конечно, мы можем создать тот же источник постоянного напряжения, используя один стабилитрон. Резистор R D используется для предотвращения протекания чрезмерного тока через диоды при снятии нагрузки.

Диоды свободного хода

Сигнальные диоды также могут использоваться в различных схемах ограничения, защиты и формирования сигналов, причем наиболее распространенной формой схемы ограничивающего диода является схема, в которой используется диод, подключенный параллельно катушке или индуктивной нагрузке, чтобы предотвратить повреждение чувствительной схемы переключения. путем подавления скачков напряжения и / или переходных процессов, которые возникают, когда нагрузка внезапно выключается.Этот тип диодов обычно известен как «диод свободного хода», «диод маховика» или просто диод свободного хода , как его чаще называют.

Диод свободного хода используется для защиты твердотельных переключателей, таких как силовые транзисторы и полевые МОП-транзисторы, от повреждения обратной защитой батареи, а также защиты от высокоиндуктивных нагрузок, таких как катушки реле или двигатели, и пример его подключения показан ниже.

Использование диода свободного хода

Современные силовые полупроводниковые устройства с быстрым переключением требуют быстродействующих диодов, таких как диоды свободного хода, для защиты их от индуктивных нагрузок, таких как катушки двигателя или обмотки реле.Каждый раз, когда указанное выше переключающее устройство включается, диод обгонной муфты переходит из проводящего состояния в состояние блокировки, поскольку он становится реверсивно смещенным.

Однако, когда устройство быстро выключается, диод становится смещенным в прямом направлении, и коллапс энергии, накопленной в катушке, вызывает прохождение тока через диод свободного хода. Без защиты диода обгонной муфты высокие токи di / dt могли бы возникать, вызывая выбросы высокого напряжения или переходные процессы, протекающие по цепи, что могло бы повредить коммутационное устройство.

Ранее рабочая скорость полупроводникового переключающего устройства, будь то транзистор, MOSFET, IGBT или цифровой, снижалась из-за добавления диода свободного хода через индуктивную нагрузку с диодами Шоттки и Зенера, которые использовались вместо этого в некоторых приложениях. Однако за последние несколько лет диоды с обгонной муфтой вновь обрели важность в основном благодаря их улучшенным характеристикам обратного восстановления и использованию сверхбыстрых полупроводниковых материалов, способных работать на высоких частотах переключения.

К другим типам специализированных диодов, не включенных сюда, относятся фотодиоды, PIN-диоды, туннельные диоды и диоды с барьером Шоттки. Добавляя больше PN-переходов к основной двухслойной диодной структуре, можно создавать другие типы полупроводниковых устройств.

Например, трехслойное полупроводниковое устройство становится транзистором, четырехслойное полупроводниковое устройство становится тиристорным или кремниевым выпрямителем, а также доступны пятислойные устройства, известные как симисторы.

В следующем уроке о диодах мы рассмотрим большой сигнальный диод, который иногда называют силовым диодом.Силовые диоды — это кремниевые диоды, предназначенные для использования в схемах выпрямления высоковольтных и сильноточных сетей.

Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами?

Прямое напряжение — это падение напряжения на диоде, если напряжение на аноде больше, чем напряжение на катоде (если вы подключаете + к аноду).

Вы будете использовать это значение для расчета рассеиваемой мощности диода и напряжения после диода.

Обратное напряжение — это падение напряжения на диоде, если напряжение на катоде более положительное, чем напряжение на аноде (если вы подключаете + к катоду).

Это обычно намного выше прямого напряжения. Как и в случае прямого напряжения, ток будет течь, если подключенное напряжение превышает это значение. Это называется «поломка».Обычные диоды обычно разрушаются, но в Z-диодах и стабилитронах этот эффект используется намеренно.

Прямое смещение — это когда анод (заостренная часть символа) положительный, а катод (полоса) — отрицательный. Обратное смещение — это когда анод отрицательный, а катод положительный. Когда диод смещен в прямом направлении, течет много тока, при условии, что напряжение выше 0,6 В или около того для кремниевого диода или около 0,3 В для германиевого устройства. Если диод смещен в обратном направлении, протекает очень небольшой ток.

Если у вас есть DVM и несколько диодов, вы можете проверить это сами. Выводы катода диода обычно обозначаются полосой, поэтому, если вы переключите DVM на настройку низкого сопротивления и подключите выводы через диод в обоих направлениях, вы должны увидеть низкое сопротивление в одном направлении и высокое сопротивление в другом направлении. при условии, что DVM подает достаточно высокое напряжение. Некоторые DVM имеют специальную настройку проверки диодов, которую проще использовать.

Светодиоды

обычно имеют плоскую поверхность относительно катодного вывода.

Обычно прямое напряжение — это напряжение, при котором ток начинает течь в нормальном проводящем направлении (как упоминалось выше, это где-то в диапазоне 0,3-0,6 В)

Обратное напряжение — это то же самое — это напряжение, при котором ток начинает течь, когда диод находится в обычно непроводящей области — это также точка, где диод может превратиться в обугленный беспорядок, как и все внутренние полупроводниковый материал превращается в кашицу (выберите значение, несколько большее, чем наибольшее ПИКОВОЕ [не среднеквадратичное] напряжение переменного тока, которое увидит диод)

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *