- •Министерство образования рф
- •Лабораторная работа №1 Исследование полупроводниковых диодов
- •Введение
- •Выпрямительные диоды
- •Общие параметры диодов
- •Порядок выполнения работы
- •Основные характеристики транзистора
- •Схемы включения транзисторов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №3 Исследование работы полевого транзистора
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №4
- •1. Снятие статических и нагрузочной характеристик триода
- •2. Снятие статических и нагрузочных характеристик пентода
- •Исследование выпрямителя для питания радиоэлектронной аппаратуры
- •I. Вентили
- •II. Однополупериодное выпрямление
- •III. Двухполупериодное выпрямление с отводом от средней точки
- •IV. Двухпериодный мостиковый выпрямитель
- •V. Фильтры
- •VI. Особенности режима работы вентилей выпрямителя. Угол отсечки
- •VII. Переменная составляющая напряжения Коэффициент пульсаций
- •VIII. Внешняя характеристика выпрямителя
- •IX. Коэффициент сглаживания фильтра
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №6
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №7 Изучение работы стабилизаторов напряжения
- •Введение
- •Параметрические стабилизаторы
- •Компенсационные стабилизаторы
- •Порядок выполнения работы
- •Литература
- •Лабораторная работа №8 Исследование характеристик усилителя нч
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •2. Ждущий мультивибратор с катодной связью
- •3. Схема мультивибратора на полупроводниковых приборах
- •Описание принципиальной схемы стенда эс-8
- •Порядок выполнения работы
- •Ждущий мультивибратор с катодной связью и регулируемым смещением
- •Мультивибратор на транзисторах
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 10 Изучение работы триггеров
- •Введение
- •Симметричные триггеры на транзисторах.
- •Описание экспериментального стенда.
- •Порядок выполнения работы.
- •Контрольные вопросы
- •Литература:
Выпрямительные диоды
Выпрямительными называют диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Условное графическое изображение выпрямительного диода показано на рис. 2.
Рис. 2
Рис. 3. Выпрямительные диоды:
1 - корпус; 2 - изолятор; 3- кристалл полупроводника
Для рассеивания теплоты диоды средней мощности располагают на радиаторах охлаждения (рис. 3, б).
Обычно допустимая плотность тока, проходящего через р-п-переход, не превышает 2 А/мм2, поэтому для получения указанных выше значений среднего выпрямленного тока в выпрямительных диодах используют плоскостные р-п-переходы- Получающаяся при этом большая емкость р-п-перехода существенного влияния на работу диода не оказывает в связи с малыми рабочими частотами.
Вольт-амперные характеристики германиевых и кремниевых диодов одинаковой конструкции различаются. На рис. 4 для сравнения показаны характеристики германиевого (Д304) и кремниевого (Д242) диодов, имеющих одинаковую конструкцию и предназначенных для работы в одном и том же диапазоне токов и напряжений. Поскольку ширина запрещенной зоны у кремния больше, чем у германия, обратный ток кремниевых диодов значительно меньше. Кроме того, обратная ветвь характеристики кремниевых диодов не имеет явно выраженного участка насыщения, что обусловлено генерацией носителей зарядов в р-п-переходе и токами утечки по поверхности кристалла.
Рис. 4. Вольт-амперные характеристики
выпрямительных диодов
Вследствие большого обратного тока у германиевых диодов наступает тепловой пробой, приводящий к разрушению кристалла. У кремниевых диодов из-за малого обратного тока вероятность теплового пробоя мала, и у них возникает лавинный пробой.
Поскольку прямой ток диода определяется из уравнения IПР=IS(ехр(UПР/Т-1), вследствие меньшего обратного тока кремниевого диода его прямой ток, равный току германиевого диода, достигается при большем значении прямого напряжения. Поэтому мощность, рассеиваемая при одинаковых токах, в германиевых диодах меньше, чем в кремниевых. По этой причине крутизна S=dIПР/dUПР германиевых диодов больше, чем у кремниевых.
На характеристики диодов существенное влияние оказывает температура окружающей среды. С ростом температуры становится интенсивнее генерация носителей зарядов и увеличиваются обратный и прямой токи диода.
Для приближенной оценки можно считать, что с увеличением температуры на 10 градусов обратный ток германиевых диодов возрастает в 2, а кремниевых - в 2,5 раза. Однако вследствие того, что при комнатной температуре обратный ток у германиевого диода значительно больше, чем у кремниевого, абсолютное значение приращения обратного тока у германиевого диода с ростом температуры оказывается в несколько раз больше, чем у кремниевого. Это приводит к увеличению потребляемой диодом мощности, его разогреву и уменьшению напряжения теплового пробоя. У кремниевых диодов из-за малого обратного тока вероятность теплового пробоя мала, и у них вначале возникает лавинный пробой.
Пробой кремниевых диодов определяется процессами лавинного умножения носителей зарядов при ионизации атомов кристаллической решетки. С повышением температуры увеличивается тепловое рассеивание подвижных носителей зарядов и уменьшается длина их свободного пробега. Для того чтобы электрон на меньшем пути приобрел энергию, достаточную для ионизации, необходимо увеличение ускоряющего поля, что достигается при большем обратном напряжении. Это объясняет увеличение пробивного напряжения кремниевых диодов с ростом температуры.
Рассмотренные типы диодов позволяют выпрямлять переменный ток в устройствах сравнительно низкого напряжения (500...700 В). Для выпрямления более высокого напряжения используют последовательное включение диодов.