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

19472. Основные характеристики ЭВМ 15.34 KB
  Основные характеристики ЭВМ быстродействие. Оно часто измеряется в единицах которые называются ФЛОПС количество арифметических операций в секунду. Первые ЭВМ имели быстродействие в несколько сотен ФЛОПС современные суперЭВМ достигают скорости в несколько десят...
19473. Режим роботы компьютеров 14.84 KB
  Существует несколько режимов работы ЭВМ эти режимы имеют свои преимущества и недостатки. Монопольный режим один пользователь решает одну задачу. Это исторически первый режим работы ЭВМ. Первые машины были спроектированы только на такую работу. Этот режим отличаетс
19474. Арифметико-логічний пристрій (АЛП) 13.06 KB
  Арифметикологічний пристрій АЛП. Так називається пристрій для цілочислових операцій. Арифметичні операції такі як додавання множення і ділення а також логічні операції OR AND ASL ROL і ін. обробляються за допомогою АЛП. Ці операції складають переважну більшість програмн...
19475. Структура центрального процессора 14.1 KB
  Центральный процессор основное устройство ЭВМ которое наряду с обработкой данных выполняет функции управления системой: инициирование вводавывода обработку системных событий управление доступом к сновной памяти и т.п. Организация центрального процессора ЦП опр
19476. Архітектура системи команд(АСК) 26 KB
  Архітектура системи командАСК Архітекту́ра систе́ми кома́нд електронної обчислювальної машини складова частина архітектури ЕОМ яка включає інформацію про: 1.набір машинних команд перелік та семантику операцій які здатна виконувати обчислювальна машина 2.дос
19477. Архітектура шин 28 KB
  Архітектура шин Компю́терна ши́на англ. computer bus служить для передачі даних між окремими функціональними блоками компютера і є сукупністю сигнальних ліній які мають певні електричні характеристики і протоколи передачі інформації. Шини можуть розрізнятися розрядніст...
19478. Загальна характеристика зп 25.5 KB
  Загальна характеристика зп ЗП поділяється на дві основні групи: зовнішню і внутрішню.Зовнішні ЗП призначені для тривалого зберігання великих масивів інформації з ємністю до гігабайта і більше та малою швидкодією. Зовнішня память містить в собі накопичувачі на магнітн...
19479. Що таке мультипроцесори 22.92 KB
  Що таке мультипроцесори Системи в яких комп'ютери використовують пам'ять спільно зазвичай називаються мультипроцесорами Мультипроцесори з використанням єдиної спільної пам'яті shared memory забезпечується однорідний доступ до пам'яті uniform memory access or UMA є основою дл...
19480. НГМД, НЖМД 27 KB
  НГМД НЖМД НГМД Цей пристрій використовує як носія інформації гнучкі магнітні диски дискети які можуть бути 5ти або 3х дюймовими. Дискета це магнітний диск начебто пластинки поміщений в конверт. В залежності від розміру дискети змінюється її ємність в байтах. Якщ...