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

51149. Изучение представления графической информации в WINDOWS 129.3 KB
  Цель работы: Написать программу, реализующую просмотр графического файла (формат BMP). Программа должна: загружать и выводить на экран произвольный файл (с использованием файловых функций); осуществлять проверку на допустимый формат файла;
51150. Построение и расчет временных параметров моделей СПУ 129.71 KB
  Согласно номеру своего варианта получите следующие исходные данные: время нормальной длительности каждой работы сетевой модели и описание упорядочения этих работ. В соответствии с сетевыми методиками: рассчитайте и отобразите на сетевом графике временные параметры событий: ранний и поздний срок свершения события резерв события; рассчитайте и представьте в таблице временные параметры работ: время раннего и позднего начала работ; время раннего и позднего окончания работ; полный и свободный резервы...
51155. Возрастная психология. Лабораторный практикум 227.81 KB
  Интерпретацию непроизвольного рисунка можно использовать для выяснения подробностей жизни ребенка или для выяснения того насколько взрослый человек переживает то или иное событие. Юнгу особенности личности ребенка и формами его художественного выражения. Юнгу особенности личности ребенка и формами его художественного выражения. Обычно опрос перерастает в беседу о жизненных представлениях ребенка.
51156. Система управления базами данных ACCESS 324.42 KB
  Установите типы данных счетчик текстовый числовой и т. созданных таблиц. Определите первичные ключи в созданных таблицах.
51157. Аналитическое определение различных видов теплоемкостей 3.1 MB
  Ознакомление с одним из методов экспериментального определения теплоемкости воздуха. Аналитическое определение различных видов теплоемкостей, определение средней теплоемкости по таблицам.