Основные параметры полупроводниковых приборов
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод – это прибор с двухслойной P-N структурой и одним P-N переходом.
Слой Р - акцепторная примесь ( основные носители - дырки ). Слой N - донорная примесь (основные носители - электроны).
Обозначение на схемах:
Катод
V или VD - обозначение диода VS – обозначение диодной сборки
V7 Цифра после V, показывает номер диода в схеме Анод – это полупроводник P-типа Катод – это полупроводник N-типа
Анод
При приложении внешнего напряжения к диоду в прямом направлении («+» на анод, а « - » на катод) уменьшается потенциальный барьер, увеличивается диффузия – диод открыт (закоротка).
При приложении напряжения в обратном направлении увеличивается потенциальный барьер, прекращается диффузия – диод закрыт (разрыв).
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода
Uэл.проб. = 10 ÷1000 В – напряжение электрического пробоя.
Uнас. = 0,3 ÷ 1 В – напряжение насыщения.
Ia и Ua – анодный ток и напряжение.
Участок I:– рабочий участок (прямая ветвь ВАХ)
Участки II, III, IV, - обратная ветвь ВАХ (не рабочий участок)
Участок II: Если приложить к диоду обратное напряжение – диод закрыт, но все равно через него будет протекать малый обратный ток (ток дрейфа, тепловой ток), обусловленный движением не основных носителей.
Участок III: Участок электрического пробоя. Если приложить достаточно большое напряжение, неосновные носители будут разгоняться и при соударении с узлами кристаллической решетки происходит ударная ионизация, которая в свою очередь приводит к лавинному пробою (вследствие чего резко возрастает ток)
Электрический пробой является обратимым, после снятия напряжения P-N-переход восстанавливается.
Участок IV: Участок теплового пробоя. Возрастает ток, следовательно, увеличивается мощность, что приводит к нагреву диода и он сгорает.
Тепловой пробой - необратим.
Вслед за электрическим пробоем, очень быстро следует тепловой, поэтому диоды при электрическом пробое не работают.
Вольт-амперная характеристика идеального диода (вентиля)
Основные параметры полупроводниковых приборов
1. Максимально допустимый средний за период прямой ток (IПР. СР.)
- это такой ток, который диод способен пропустить в прямом направлении.
Величина допустимого среднего за период прямого тока равна 70% от тока теплового пробоя.
По прямому току диоды делятся на три группы:
1) Диоды малой мощности (IПР.СР < 0,3 А)
2) Диоды средней мощности (0,3 <I ПР.СР <1 0 А)
3) Диоды большой мощности (IПР.СР > 10 А)
Диоды малой мощности не требуют дополнительного теплоотвода (тепло отводится с помощью корпуса диода)
Для диодов средней и большой мощности, которые не эффективно отводят тепло своими корпусами, требуется дополнительны теплоотвод (радиатор – кубик металла, в котором с помощью литья или фрезерования делают шипы, в результате чего возрастает поверхность теплоотвода. Материал - медь, бронза, алюминий, силумин)
2. Постоянное прямое напряжение (Uпр.)
Постоянное прямое напряжение – это падение напряжения между анодом и катодом при протекании максимально допустимого прямого постоянного тока.
Проявляется особенно при малом напряжении питания.
Постоянное прямое напряжение зависит от материала диодов (германий - Ge, кремний - Si)
Uпр. Ge ≈ 0.3÷0.5 В (Германиевые) Uпр. Si ≈ 0.5÷1 В (Кремниевые)
Германиевые диоды обозначают – ГД (1Д) Кремниевые диоды обозначают – КД (2Д)
3. Повторяющееся импульсное обратное максимальное напряжение (Uобр. max)
Электрический пробой идет по амплитудному значению (импульсу) Uобр. max ≈ 0.7UЭл. пробоя (10÷100 В)
Для мощных диодов Uобр. max= 1200 В.
Этот параметр иногда называют классом диода (12 класс -Uобр. max= 1200 В)
4. Максимальный обратный ток диода (Imax ..обр.)
Соответствует максимальному обратному напряжению (составляет единицы mA).
Для кремниевых диодов максимальный обратный ток в два раза меньше, чем для германиевых.
5. Дифференциальное (динамическое) сопротивление.
Стабилитроны
Стабилитрон – это разновидность диода. Применяется для ограничения электрических сигналов по току и напряжению.
Используются в стабилизаторах напряжения.
Обозначение на схемах:
