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

9564. Логическая пауза и логическое ударение 17.55 KB
  Логическая пауза и логическое ударение. Каждое предложение звучащей речи делится по смыслу на части, состоящие из нескольких слов или даже из одного слова. Такие смысловые группы внутри предложения называются речевыми тактами, или синтагмами (речевы...
9565. Национальная Экономика 74 KB
  Национальная Экономика. Национальная Экономика- это сложная взаимосвязанная система, охватывающая весь социально- экономический комплекс страны на региональном и национальном уровнях. Для характеристики национальной экономики используется функ...
9566. Макроэкономическое равновесие. Совокупный спрос и факторы его определяющие 68.5 KB
  Макроэкономическое равновесие. Совокупный спрос и факторы его определяющие. Совокупный спрос представляет собой сумму всех расходов на конечные товары и услуги, произведенные в экономике. Отражает связь между объемом совокупного выпуска, на который...
9567. Макроэкономическое равновесие 69 KB
  Макроэкономическое равновесие. Модель АВ-АS. Графически макроэкономическое равновесие будет означать смещение кривых АD и АS и пересечение их в некой точки. На этом графике представлены 3 варианта возможного макроэкономического равновесия, т.е. тако...
9568. Экономический цикл и его фазы 66.5 KB
  Экономический цикл и его фазы. Любая система, в том числе и экономическая, склонна к повторению одних и тех же явлений. Глубинные экономические процессы развиваются по спирали, капитал стремится к постоянному расширению производства, преодолев...
9569. Рынок труда. Спрос и предложение труда. Формы безработицы и её уровень. Закон Оукена 69.5 KB
  Рынок труда. Спрос и предложение труда. Формы безработицы и её уровень. Закон Оукена. Рынок труда - это рынок ресурсов труда, как товара, равновесная цена и количество которого определяются взаимодействием спроса и предложения. Агенты рынка в л...
9570. Инфляция. Виды инфляции 75.5 KB
  Инфляция. Виды инфляции. Инфляция - это устойчивая тенденция к повышению среднего уровня цен, сопровождающая обесценивание денежных единиц. Существенность инфляции является своим родом дисбаланс между совокупностью спроса и предложения в сторон...
9571. Антиинфляционная политика. Денежная система. Денежный рынок. 40.56 KB
  Антиинфляционная политика. Денежная система. Денежный рынок. Деньги - особый товар или всеобщий эквивалент обладающий способностью обмениваться на другой товар. В целом экономисты считают, что сущность денег заключается в том, что они…. Деньгам...
9572. Государство. Банковское дело 26.27 KB
  Государство. Банковское дело. Предшественники современных банков появились во времена, когда основной формой денег были золотые и серебряные монеты. Для безопасности и удобства деловых операций средневековые предприниматели приносили ювелирам золоты...