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

39 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

76295. Дуга аорты, грудная часть аорты, их топография, ветви и межсистемные анастомозы 95.09 KB
  Дуга аорты грудная часть аорты их топография ветви и межсистемные анастомозы. Дуга аорты rcus orte расположена между местами отхождения плечеголовного ствола trunсus brchiocephliсus и левой подключичной артерии . На уровне IV грудного позвонка имеется сужение перешеек аорты isthmus orte. Дуга аорты являясь продолжением восходящей части аорты поворачивает влево и назад на уровне тела IV грудного позвонка переходит в нисходящую часть аорты.
76296. Наружная сонная артерия, ее топография, ветви и межсистемные анастомозы 249.62 KB
  Наружная соннаяа ртерия, a.carotis externa, сначала располагается медиальнее от внутренней сонной артерии, затем она постепенно отклоняется кпереди и латерально. Начальный отдел наружной сонной артерии прикрыт грудино-ключично-сосцевидной мышцей, потом она переходит в trigonum caroticum
76297. Артерии лица, из анастомозы 187.52 KB
  Поверхностная височная артерия снабжает кровью околоушную слюнную железу, кожу и мышцы латеральной области лица, височной, теменной и лобной областей волосистой части головы, ушную раковину и наружный слуховой проход. Она анастомозирует с лицевой, затылочной и глазной артериями.
76298. Внутренняя сонная артерия. Ветви, анастомозы 314.76 KB
  Внутренняя сонная артерия. Пройдя сонный канал артерия входит в sinus cvernosus. Пещеристая часть располагается в сонной борозде на боковой поверхности клиновидной кости где артерия проходит через sinus cvernosus твердой мозговой оболочки.
76299. Артерии головного мозга. Артериальный круг мозга 92.47 KB
  Артериальный круг мозга Кровоснабжение головного мозга осуществляется ветвями внутренних сонных артерий позвоночных артерий. communicns posterior зрительный перекрест серый бугор ножки мозга гипоталамус таламус хвостатое ядро. cerebri posterior формируют сосудистое сплетение бокового и третьего желудочков мозга.
76300. Верхнечелюстная артерия, ее топография, ветви и анастомозы 1.51 MB
  Топография: начинается у шейки нижней челюсти, пронизывает m.pterygoideus lateralis и скрывается в fossa pterygopalatina.
76302. Подключичная артерия, ее топография, ветви и межсистемные анастомозы 710.65 KB
  Подключичная артерия ее топография ветви и межсистемные анастомозы. Подключичная артерия. Артерия покидает грудную полость через pertur thorcis superior образуя выпуклую кверху дугу огибающую купол плевры. После проникновения артерии в cvits xillris она получает название подмышечная артерия.
76303. Позвоночная, ее топография, ветви и межсистемные анастомозы 132.35 KB
  Позвоночная артерия. Здесь артерия ложится на скат под продолговатым мозгом постепенно приближается к срединной плоскости и на уровне заднего края моста соединяется с одноименной артерией противоположной стороны в непарную базилярную артерию. Перед местом слияния от позвоночной артерии к мозжечку отходит задняя нижняя мозжечковая артерия. vertebrlis: спинномозговые ветви rmi spinles сегментарные направляются через межпозвоночные отверстия к корешкам спинномозговых нервов и к спинному мозгу; задняя спинномозговая артерия.