1111

Выпрямительные диоды

Доклад

Физика

Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов. Допустимый прямой ток. Допустимое обратное напряжение. Структура p-i-n диода.

Русский

2013-01-06

61 KB

37 чел.

Выпрямительные диоды.

Основной материал германий и кремеий (Ge, Si). Эти материалы имеют  различную ширину запрещенной зоны и, следовательно,  удельную проводимость. Германиевые диоды более низкоомные, что проявляется на вольт-амперной характеристике. На рис. показаны характеристики таких диодов; они представлены теоретической зависимостью

, где  I0 – ток насыщения, e – заряд электрона, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, U – напряжение на диоде. Различия двух типов диодов следующие.

                           

                              Рис. Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов

На прямой кривой, U>0:

  1.  Сопротивление у  открытого Si диода выше, чем у Ge, так как кремний имеет большее сопротивление. Эта величина определяет мощность рассеиваемую диодом и играет роль при выпрямлении больших токов.
  2.  Пороговое напряжение, то - есть то напряжение, при котором диод открывается, больше у кремниевого диода и составляет  примерно 0.7 В. Это весьма существенно при выпрямлении небольших напряжений.

На обратной ветви, U<0.

  1.  Обратный ток у германиевого диода больше, чем у кремниевого. Это следствие меньшей ширины запрещенной зоны у первого. По этому признаку качество Ge диода хуже.
  2.  При достаточно больших обратных напряжениях наступает резкое увеличение обратного тока; это явление пробоя. У Ge диода пробой носит тепловой характер. В результате этого диод разрушается безвозвратно. У Si диода пробой электрический и если ток ограничен разрушения не происходит. В известном смысле можно считать, что надежность кремниевого диода выше.  Именно по этой причине этим диодом  отдается предпочтение на практике.

Основные параметры выпрямительных диодов следующие.

1. Допустимый прямой ток, Iпр.

2. Прямое напряжение на открытом диоде, Uпр.

3. Обратный ток диода, Iобр (иногда обозначается как I0).

4. Допустимое обратное напряжение, Uоб доп.

Выбирая диод для использования, следует в первую очередь обратить внимание на эти параметры.

Для выпрямления больших токов и напряжений применяется особая конструкция диода, это p-i-n диоды. Его структура показана на рис.

       

                             Рис. структура p-i-n диода.

Его особенность в наличии беспримесного I слоя и повышенной концентрации примесей в p, n. При прямом напряжении за счет высокой концентрации в p и n областях i область насыщается носителями тока, поэтому все три слоя имеют малое сопротивление. При обратном напряжении i-слой играет роль диэлектрика. Так как он имеет значительную толщину, для его пробоя требуется большое обратное напряжение.

Область применения диодов – схемы выпрямления. Их очень много, на рис. приведена популярная мостовая схема выпрямителя


                                          Рис. Схема выпрямителя.

На рис. показаны эпюры напряжения на входе и выходе схемы. Выходное напряжение однополярное, пульсирующее. Его необходимо сглаживать, для чего применяются сглаживающие устройства. Один из вариантов такого решения показан на рис.. Здесь применяется сглаживающие устройства  типа фильтр низкой частоты.

                                               Uвых

                       Рис. Напряжения на входе и выходе выпрямителя

.

                 Рис. Сглаживание выпрямленного напряжения.


Ge

Si

0.4        0.7

Iпр

Uпр

Ge

Si

лектрический

пробой

Тепловой

пробой

+

p+          i          n+

+                                          

 VD

≈220 В

VD 1-4

+

-

Uвх

Uвых.

R

Uвх.

Uвых.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59315. Дозвольте колядувати – дім звеселяти 56 KB
  Хід заняття: діти заходять до залу Вихователь: Діти нещодавно ми святкували Різдвяні свята. Діти а що це за свято Різдво Що це за день Діти Це день коли народився Ісус Христос. діти беруться за руки попарно Всі Мирмиром пироги з сиром варенички в маслі Ми дружечки красні.
59316. Веселі старти 26.5 KB
  Естафета 1: Передай швидше мячâ Естафета заключається в тому яка команда швидше передасть мяч. Виграла та команда в якої командир найшвидше від всіх інших стане на своє попереднє місце. по команді маршâ вся команда взявшись за руки біжить поміж прапорцями так щоб вони не впали. Команда біжить в кінець залу і вертається так само.
59317. Бал ввічливості. Свято ввічливості 38.5 KB
  Ведучий: Кожний бал діти розпочинається бальним танцем. Ведучий: Шановні мушкетери Просимо вас прочитати лекцію будьласка мушкетери. Пан Коцький: вітає Привіт А я запізнився Про що ви тут розмовляєте Ведучий: Так ти запізнився А ми про ввічливість говоримо.
59319. Сценарій свята осені 55.5 KB
  Баба й дід розповідали: Перси гарбузом назвали Не мене а жовту диню Мою славну господиню. Мене завезли сюди триста літ тому. Ну коли ти капусто така справедлива то скажи щось і про мене. Мене їсть худоба сирою а люди варять мене або квасять.
59321. Танцювальний марафон 86 KB
  Танець знаний як повільний англійський вальс чи вальсбастон його друга назва родина якого Англія і який там популярний серед всіх своїх середовищ. Цей американський танець здобув популярність ще в Англії де дуже оберігався від впливу джазових та пластики.
59322. Сценарний план конкурсу акторських здібностей 45 KB
  В результаті чого король щоб виконати бажання принцеси видає указ про створення театру і слуга оголошує конкурс акторських здібностей. для того щоб визначити переможця Конкурсу акторських здібностей ми запропонуємо нашим учасникам ряд конкурсів які і будуть орієнтиром у визначенні...
59323. Населення України 57 KB
  Формування особистісно значущої для учнів мети відбувається методом проблематизації: Чому зменшується кількість населення України Шляхи вирішення цієї проблеми. Ми сьогодні підібє підсумок з теми Населення України. На уроці пропоную обговорити проблему...