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

66629. Норматино-правове регулювання захисту інформації та ISO 27 серії 19.51 KB
  Метою захисту інформації має бути збереження цінності інформаційних ресурсів для їх власника. Ці технології мають ураховувати особливості інформації які й роблять її цінною а також давати змогу користувачам різних категорій працювати з інформаційними ресурсами...
66630. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ И ПЕРЕМЕЖЕНИЕ. ПРИНЦИПЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ 632.57 KB
  Помехоустойчивое кодирование сообщений или кодирование с прямым исправлением ошибок применяется в системах связи, в которых отсутствует или недоступен обратный канал для передачи запросов на повторную передачу...
66631. Жизнь и научная деятельность Ильи Андреевича Соколова 147.83 KB
  В то время этот лозунг действовал не только безотказно, но он завораживал всех, включая и ученый мир, своей, казалось бы, легкостью, целесообразностью его выполнения и что именно реализация освоения создаст "счастливую жизнь", в которой так нуждались народы СССР.
66632. Биография М.В.Ломоносова. Вклад Ломоносова в почвоведение 48.3 KB
  Внутренние противоречия в социально-экономическом развитии России неизбежно отражались на состоянии русской науки и культуры XVIII столетия. Ломоносов отдавший всю свою жизнь развитию науки и культуры России. Ломоносов показавший своей многогранной деятельностью какие творческие возможности народа скованы крепостничеством.
66633. Предмет исследования искусственного интеллекта 589 KB
  Обучение нейронной сети в первую очередь заключается в изменении силы синаптических связей между нейронами. Искусственный нейрон узел искусственной нейронной сети являющийся упрощённой моделью естественного нейрона. Нейрон представляет собой своеобразную единицу обработки информации...
66634. Научный вклад Павла Андреевича Костычева в почвоведение 922 KB
  Началом подготовки крестьянской реформы стало учреждение по указу Александра II в январе 1857 секретного комитета для обсуждения мер по устройству быта помещичьих крестьян главной задачей которого была отмена крепостного права с обязательным наделением крестьян землей.
66635. Народознавство: суть, принципи, функції та засоби 99.5 KB
  Таким чином до сфери народознавства входили б і такі науки як історія політична й історія розвитку державних інститутів історія наук і історія промислу все звичайно в сфері щонайобмеженішій наскільки це стосується певного конкретного народу. Народознавство у вузькому значенні етнографія наука про культуру побут народу його походження розселення національні традиції та обряди.
66636. Развитие психоанализа в работах А.Адлера и К.К. Г. Юнга 142.5 KB
  Психоанализ возник на рубеже ХIХ–ХХ столетий. Термин «психоанализ» впервые был использован австрийским невропатологом Зигмундом Фрейдом в статье «Наследственность и этиология неврозов», опубликованной на французском языке 30 марта 1896 года.
66637. Ассоциативная психология: история, идеи факты 96 KB
  Заметим, что понятие ассоциации возникло довольно давно и историю его возникновения мы можем проследить, начиная с работ Аристотеля и Платона. В ходе развития науки различные философские системы вкладывали в понятие ассоциации различный смысл.