2. Вольт-амперная характеристика диода

В силу особенностей структуры ВАХ диода отличает­ся от ВАХ идеального р-п-перехода. На рис. 3.2 для сравнения представлены характеристики диода и идеального р-п-перехода.

В области прямых напряжений вольт-амперная характеристика диода проходит более полого, чем вольт-амперная характеристика р-п-перехода, что объясняется наличием сопротивления базы , вследствие чего к р-п-переходу прикладывает­ся напряжение , поэтому уравнение вольт-амперной характеристики диода должно быть записано в виде:

Чем меньше концентрация примеси в базе, тем больше сопротивление , тем положе проходит характеристика

Напряжение и, обеспечивающее получение требуемого тока i, зависит от тепло­вого тока i₀, который, в свою очередь, зависит от концентрации дырок

р_п в элект­ронной базе, определяемой соотношением

В кремниевом полупроводнике , а в германиевом , поэто­му тепловой ток кремниевых диодов на шесть порядков меньше теплового тока германиевых диодов.

Следовательно, для получения одинаковых токов к крем­ниевому диоду должно быть приложено более высокое прямое напряжение, чем к германиевому. Этим объясняется то, что прямая ветвь вольт-амперной характеристики кремниевого диода при одинако­вой площади перехода всегда сдвинута вправо относительно прямой ветви вольт-амперной характеристики германиевого диода.

Обратный ток р-п-перехода теоретически не изменяется при изменении обратного напряжения. В полупроводниковом диоде обратный ток возрастает при увеличении обратного напря­жения, что объясняется тепловой генерацией носителей заряда в р-п-переходе и проводимостью пленки на поверхности кристалла, шунтирующей р-п-переход. Полный обратный ток диода содержит три составляющих:

где — ток генерации, создаваемый носителями заряда, генерируемыми в р-п-переходе;

— ток утечки, обусловленный проводимостью поверхностной пленки, шунти­рующей р-п-переход;

— тепловой ток, создаваемый неосновными носителями заряда, генерируемы­ми в базе.

При увеличении обратного напряжения увеличивается ширина р-п-перехода, поэтому возрастают ток генерации „ и ток утечки , что ведет к увеличению обратного тока.

Способность полупроводникового диода хорошо пропускать ток в прямом на­правлении и практически не пропускать его в обратном нашла широкое примене­ние для выпрямления переменного тока. Схема простейшего выпрямителя пред­ставлена на рис. 3.8, а.

Рассмотрим режим работы диода с нагрузкой. Резистор нагрузки R_н включен последовательно с диодом VD (рис. 3.5).

Если известны напряжение источника Е_и, сопро­тивление резистора R_н и характеристика диода I = f(U), его макси­мальная допустимая рассеиваемая мощность Р_макс, а также напряже­ние источника сигнала Uс(t), то задача обычно состоит в определении постоянных значений напряжения на диоде и тока через диод, а также результата преобразования диодом сигнала.

Задача решается графо­аналитическим способом.

Первоначально считается, что и_с(t)=0, и проводится расчет схе­мы на рис. 3.5 по постоянному току.

Вольт-амперная характеристика диода задана графической зависимостью I=f(U). Резистор Rн— линейный элемент, и его ВАХ — прямая линия, которую можно по­строить по двум точкам. Эта прямая называется линией нагрузки. Одна из точек прямой определяется при I=Iд=0. В этом случае Uд=Еи—U_R=E

и—I_ДR_Н=Eи. Точка (Eи, I=0) расположена на оси Uпр. Другая точка линии нагрузки определяется из условия Uд =0, и тогда Eи==Ur, I= Eи /Rн. Эта точка (U_Д = 0, Eи /Rн) расположена на оси Iпр.

Точка А пересечения ВАХ диода и линии нагрузки характеризует рабочий режим диода по постоянному току. В этой точ­ке ток через диод I_Д, а напряжение на диоде U_Д

. Рабочая точка А яв­ляется графическим решением системы уравнений, включающей линей­ное уравнение линии нагрузки и нелинейное уравнение ВАХ диода.

В точке А рассеиваемая диодом мощность Рд= IД* UД, а выделяемая па резисторе мощность P_R= (I_Д)²* R_H.

При малых значениях сопротивления Rн величина . В этом случае линию нагрузки целесообразно строить по значению напряжения Eи и , где угол определяет наклон линии нагрузки. Пример такого построения приведен на рисунке для .

Если напряжение и

_с(t) — синусоидальное с амплитудой U_mc, то при изменении сигнала линия нагрузки будет сме­щаться параллельно самой себе.

На рисунке построены два крайних положения линии нагрузки при изменении сигнала. В этом случае с момента изображающая точка на ВАХ диода описывает траекторию АС при уве­личении и_с, CAB— при его уменьшении и снова

ВАС— при увеличении сигнала. Следовательно, ток через диод и напряжение u_Д(t) на диоде в рабочем режиме будут из­меняться. Эти изменения тока и напряжения показаны на рисунке. Нелинейность ВАХ диода искажает форму на­пряжения сигнала, переменные ток и напряжение на диоде несинусоидальны. Ток получает приращение — по­стоянную составляющую . Приращение напряжения на нагрузке является выходным сигналом при детекти­ровании синусоидального напряжения .

На практике часто используется режим диода с Е_И = 0, что соответствует исходному положению рабочей точки в начале координат плоскости

I, U.

В рассматриваемой схеме напряжение на нагрузке оказывается пульсирующим. Чтобы устранить эти пульсации параллельно резистору включают конденсатор большой емкости.

Графики, показывающие изменение токов и напряжений в такой схеме, показаны на рис. 3.10, б.

С генератора поступает синусоидальное колебание. В момент времени t=0 согласно схеме диод открыт, в схеме течет ток и конденсатор заряжается (диод открыт, сопротивление диода мало, постоянная времени RC мала, следовательно, конденсатор заряжается быстро).

Зарядка конденсатора происходит до тех пор, пока внешнее напряжение больше напряжения на конденсаторе (до точки А). После точки А диод закрыт, цепь разрывается и конденсатор начинает разряжаться через резистор нагрузки (диод закрыт, сопротивление диода велико, постоянная времени RC велика, следовательно, конденсатор разряжается медленно).

Далее появляется новая положительная полуволна сигнала генератора, и процесс повторяется заново.

Исследование вольт-амперной характеристики диода

Электротехника \ Электронные устройства

Страницы работы

4 страницы (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Содержание работы

Лабораторная работа №1

Исследование

вольт-амперной характеристики диода

Цель работы: экспериментальное исследование и анализ вольт-амперных характеристик, определение параметров диодов.

   Принципиальная схема исследования прямой ветви ВАХ диода

                                         

                                                               Рисунок 1 – Схема исследования прямой ветви ВАХ диода

Принципиальная схема исследования обратной ветви ВАХ диода

                                         

Рисунок 2 – Схема обратной ветви ВАХ диода

Таблица 1 – Результаты измерений ВАХ диодов

Результаты измерений для VD1				Результаты измерений для VD2
Прямая ветвь		Обратная ветвь		Прямая ветвь		Обратная ветвь
Iпр, мА	Uпр, В	Iобр, нА	Uобр, В	Iпр, мА	Uпр, В	Iобр, нА	Uобр, В
0	0	0	0	0	0	0	0
10	0. 678	0.91	2	10	0.93	1	1
20	0.9	1	4	20	1.23	1.5	3.4
30	1.070	2	6	30	1.47	2	7.3
40	1.195	4.2	8	40	1.7	2.1	12
50	1.396	5	10	50	1. 94
		8	12

Рисунок 3-4 – Оси ВАХ германиевого диода

Рисунок 5-6 – Оси ВАХ кремниевого диода

Таблица 2 – Зависимость сопротивления от напряжения на диоде

Результаты расчета для VD1						Результаты расчета для VD2
Прямая ветвь			Обратная ветвь			Прямая ветвь			Обратная ветвь
Uпр, В	Rпр, Ом	Rдиф пр, Ом	Uобр, В	Rобр, МОм	Rдиф обр, МОм	Uпр, В	Rпр, Ом	Rдиф пр, Ом	Uобр, В	Rобр, МОм	Rдиф обр, МОм
0. 678	67.8	100	2	2198	2000	0.93	93	133,33	1	1000	833
0.9	45	58,33	4	4000	3158	1.23	61.5	75,86	3,4	2266	1786
1.070	35.66	42,10	6	3000	3448	1.47	49	52,34	7,3	3650	3333
1. 195	29.88	30	8	1905	2121	1.7	42.5	45,71	12	5714	4761
1.396	27.92	25,56	10	2000	1617	1.94	38.8	42,25

Рисунок 7-8 – зависимости статического и дифференциального сопротивлений от напряжения на диоде

Рисунок 9-10 – зависимости статического и дифференциального сопротивлений от напряжения на диоде

Ответ на контрольный вопрос:

   Классификация выпрямительных диодов по частоте : низкочастотные (fmax < 10^3 Гц) и высокочастотные (fmax > 10^3 Гц).

Выводы:

Экспериментально исследовали режим работы диода. В работе сравнивали диоды на германиевой (VD1) и кремниевой основе (VD2), при подключении прямого и обратного напряжения. Из графиков видно, что ВАХ германиевого диода круче, чем кремниевого, что объясняется их физическими свойствами:  ширина запрещенной зоны у кремния больше, чем у германия. Из Таблицы 1 видно, что у германиевых диодов больший обратный ток, поэтому тепловой пробой у них наступит раньше.

Прямое статическое сопротивление обоих диодов больше чем, диффузионное, что объясняется инерционностью процессов в диоде. Обратное напряжение настолько велико, что проводимостью можно пренебречь. Сопротивление германиевого диода больше, чем кремниевого.   

Похожие материалы

Информация о работе

Скачать файл

Выбери свой ВУЗ

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Спецификация HBC557 — 5 В, 100 мА, эпитаксиальный планарный транзистор PNP, использование в драйвере

Категория Дискретные => Транзисторы => Биполярные Описание 5 В, 100 мА, PNP, эпитаксиальный планарный транзистор для использования в драйверном каскаде или в аудиоусилителях Компания Hi-Sincerity Microelectronics Corp. Техническое описание Загрузить HBC557 Техническое описание

 

аф аф аф аф аф аф

Номер детали того же производителя Hi-Sincerity Microelectronics Corp.

ХБК558 5В 100мА ПНП эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя

ХБК807 5В 800мА ПНП эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя

ХБК817 5В 800мА НПН эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя 9 аф0007

ХБК846 6В 100мА НПН Эпитаксиальный планарный транзисторный переключатель и усилитель

ХБК847 6В 100мА НПН эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя

ХБК848 5В 100мА НПН эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя

ХБК856 5В 100мА ПНП эпитаксиальный планарный транзистор для переключения и усилителя

HBC857

HBC858

HBCW65C

HBD136 80V 1.5A Силовой транзистор PNP

Силовой транзистор HBD139 80V 1.5A NPN

Транзистор HBD140 80V 1. 5A Pnppower

ХБД237

ХБД238

HBD437T 1A Комплементарный кремниевый силовой транзистор для использования в линейных и импульсных устройствах средней мощности

ХБД438Т

HBD675 4A 5V NPN Эпитаксиальный планарный транзистор для использования в качестве устройств вывода в дополнительных усилителях общего назначения

ХБД677

ХБД678

HBF422 50mA 5V NPN эпитаксиальный планарный транзистор

H7812AE : 3-контактный регулятор положительного напряжения 35 В HBD437T: Комплементарный кремниевый силовой транзистор 1A для использования в линейных и коммутационных устройствах средней мощности HBF422 : 50 мА 5 В NPN эпитаксиальный планарный транзистор ХМБЗ52 : HMPS8599 : Напряжение между эмиттером и базой: кремниевый транзистор NPN 5 В, 500 мА для усилителей общего назначения HM112 : Эпитаксиальный планарный транзистор NPN HLB120S: высоковольтные транзисторы NPN с тройным диффузором планарного типа h532BN : Регулируемый шунтирующий регулятор HIRF830F: N-канальный силовой МОП-транзистор HMM55C11B : ДИОД СТАБИЛИЗАТОРА, ОДИНАРНЫЙ, ДВА КЛЕММЫ, 11 В (Z), 1%, SOD-80C Технические характеристики: Тип диода: ДИОД РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Та же категория

2N2221 : Доступные параметры экранирования = ;; Полярность = NPN ;; Пакет = ТО18 (ТО206АА) ;; Vсео = 30В ;; IC(cont) = 0,8A ;; HFE(мин) = 40 ;; HFE(max) = 120 ;; @ Vce/ic = 10 В / 150 мА ;; FT = 250 МГц ;; ПД = 0,5 Вт. 2SK1507 : N-канальный Silicon Power MOS-FET (серия F-ii). 4-1393090-9 : Реле 2-полюсное 12 В постоянного тока. 2 перекидных или 3 перекидных контакта Контакты без содержания кадмия Катушки постоянного и переменного тока Механический индикатор в стандартной комплектации Электрический индикатор Новая система тестирования с нажимной кнопкой с защитой от пальцев и встроенным блокирующим тестовым язычком Белая надпись на панели Области применения Машиностроение , управление установкой Контактные данные Конфигурация 2 перекидных контакта или 3 перекидных контакта. BC857AT : Одиночные транзисторы для приложений общего назначения. Для входных каскадов ЗЧ и драйверов Высокий коэффициент усиления по току Низкое напряжение насыщения коллектор-эмиттер Дополнительные типы: BC847T Обозначение VCEO VCBO VCES VEBO IC ICM Ptot Tj Tstg Напряжение коллектор-эмиттер Напряжение коллектор-база Напряжение коллектор-эмиттер Напряжение эмиттер-база Постоянный ток коллектора Пиковый ток коллектора Суммарная рассеиваемая мощность, 109 C Соединение. Ph2090-175L : 1030-1090 МГц, 175 Вт, импульс 250 мс, импульсный силовой транзистор авионики. Импульсный силовой транзистор авионики 175 Вт, 1030-1090 МГц, импульс 250 с, нагрузка 10 % Импульсный силовой транзистор авионики — 175 Вт, 1030–1090 МГц, длительность импульса 250 с, нагрузка 10 % NPN Кремниевый силовой СВЧ-транзистор Конфигурация с общей базовой схемой Широкополосная работа класса C Высокоэффективная встречно-штыревая геометрия Рассеянный эмиттер Балластные резисторы Золотая металлизация . QM50DY-24B : Модули. Транзисторный модуль средней мощности для коммутации с использованием изолированного типа. Ток коллектора IC. 50A VCEX Напряжение коллектор-эмиттер 1200V hFE Коэффициент усиления постоянного тока. 750 Insulated Type Признан UL Yellow Card No. E80276 (N) File No. E80271 ПРИМЕНЕНИЕ Инверторы, сервоприводы, ИБП, контроллеры двигателей постоянного тока, оборудование ЧПУ, сварщики Символ VCEX (SUS) VCEX VCBO VEBO IC IC PC IB ICSM Tj Tstg Viso Параметр Напряжение коллектор-эмиттер Коллектор-эмиттер. RGP15A : Дискретные, выпрямители, мегавыпрямители. n ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ С МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЕМ n РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗ СПЕЦИАЛЬНОГО СТЕКЛА БЕЗ ПОЛОСТИ n 1,5 А РАБОТА = 55°C, БЕЗ ТЕРМОПРОБЕГА n ТИПИЧНЫЕ < 0,1 А Электрические характеристики o C. Максимальные номинальные значения Пиковое повторяющееся обратное напряжениеVRRM RMS Обратное напряжениеVR(rms) Напряжение блокировки постоянного токаVDC Среднее Прямой выпрямленный токIF(av) Current. BFY52.MOD : 1000 мА, 20 В, NPN, Si, МАЛЫЙ СИГНАЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР, TO-205AD. s: Полярность: NPN ; Тип упаковки: ТО-3, ТО-39, ГЕРМЕТИЧЕСКИЙ, МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ, ТО-39, 3 PIN. CCR-375-1 : РЕЗИСТОР, 5 %, 10 Ом — 1000 Ом, КРЕПЛЕНИЕ НА ШАССИ. s: Категория/применение: Общее использование; Монтаж/упаковка: шасси с болтовым креплением, СООТВЕТСТВУЕТ ROHS; Рабочая температура: от 150 до 200 C (от 302 до 392 F). CPH6001A : ДИАПАЗОН УВЧ, Si, NPN, РЧ МАЛЫЙ СИГНАЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР. s: Полярность: NPN ; Тип упаковки: CPH6, 6-контактный; Количество единиц в IC: 1 ; Рабочая частота: 6700 МГц. СРТ600180А : 300 А, 180 В, КРЕМНИЕВЫЙ, ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ДИОД. s: Схема: общий анод; Тип диода: Универсальный, ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ДИОД; Применение диодов: выпрямитель; ЕСЛИ: 300000 мА; Количество выводов: 2; Количество диодов: 2. HSA251R2J : РЕЗИСТОР, ПРОВОЛОЧНЫЙ, 25 Вт, 5 %, 50 частей на миллион, 1,2 Ом, КРЕПЛЕНИЕ НА ШАССИ. s: Категория/применение: Общее использование; Технология/конструкция: Wirewound; Монтаж/упаковка: шасси с болтовым креплением, СООТВЕТСТВУЕТ ROHS; Диапазон сопротивления: 1,2 Ом; Допуск: 5 +/- %; Температурный коэффициент: 50 ±ppm/°C; Номинальная мощность: 25 Вт (0,0335 л.с.); Стандарты и сертификаты:. MDMA380P1600KC : ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ДИОД. s: Тип диода: ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ДИОД ; Применение диода: выпрямитель. RB521S30G-CC2-R : 0,2 А, 30 В, КРЕМНИЯ, СИГНАЛЬНЫЙ ДИОД. s: Пакет: БЕЗ ГАЛОГЕНА, МИНИАТЮРНЫЙ ПАКЕТ-2 ; Количество диодов: 1 ; ЕСЛИ: 200 мА. SFT37A80L391J : КОНДЕНСАТОР, МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ, ПОЛИПРОПИЛЕН, 80 мкФ, КРЕПЛЕНИЕ НА ШАССИ. s: Технология: пленочные конденсаторы; Приложения: общего назначения; Электростатические конденсаторы: Полипропилен ; Диапазон емкости: 80 мкФ; Допустимое отклонение емкости: 3 (+/- %); Способ крепления: КРЕПЛЕНИЕ НА ШАССИ; Рабочая температура: от -40 до 70 C (от -40 до 158 F). 9о qZ у YqZ{ YZZZ. 21R0LFM0407SCN4810 : CAP,AL2O3,1UF,50VDC,20%-TOL,20%+TOL. s: Приложения: общего назначения; Электролитические конденсаторы: алюминиевые электролитические. 235050211563 : RES, С РЕЗЬБОЙ, МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ГЛАЗУРЬ, 56K OHMS, 50WVDC, 20% +/-TOL, -100,100PPM TC, 0603 CASE. s: Категория/Применение: Общее использование.

Моделирование диффузии водорода для пассивации солнечных элементов и оптимизации процесса

%PDF-1.