4.Выпрямительный диод и стабилитрон

Выпрямительный полупроводниковый диод – это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.

Выпрямительные диоды выполняются на основе р-n- перехода и имеют две области, одна из них является более низкоомной (содержит большую концентрацию примеси), и называется эмиттером. Другая область, база – более высокоомная (содержит меньшую концентрация примеси).

В основе работы выпрямительных диодов лежит свойство односторонней проводимости р-n- перехода, которое заключается в том, что последний хорошо проводит ток (имеет малое сопротивление) при прямом включении и практически не проводит ток (имеет очень высокое сопротивление) при обратном включении.

Промышленностью в основном выпускаются германиевые (Ge) и кремниевые (Si) диоды.

Кремниевые диоды обладают малыми обратными токами, более высокой рабочей температурой (150 - 200 °С против 80 - 100 °С), выдерживают большие обратные напряжения и плотности тока (60 - 80 А/см2 против 20 - 40 А/см2). Полупроводниковые диоды по технологии изготовления делятся на два класса: точечные и плоскостные.

Точечный диод образуют Si- или Ge-пластина n-типа площадью 0,5 - 1,5 мм2 и стальная игла, образующая p–n-переход в месте контакта.

Плоскостной диод состоит из двух соединенных Si- или Ge-пластин с разной электропроводностью.

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

– максимально допустимый прямой ток Iпр.max,

– максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max,

– максимально допустимая частота fmax.

По первому параметру выпрямительные диоды делят на диоды:

– малой мощности, прямой ток до 300 мА,

– средней мощности, прямой ток 300 мА - 10 А,

– большой мощности – силовые, максимальный прямой ток определяется классом и составляет 10, 16, 25, 40, - 1600 А.

Рис. 1. Полупроводниковый выпрямительный диод: а – условное графическое изображение, б – идеальная вольт-амперная характеристика, в – реальная вольт-амперная характеристика

Стабилитрон – полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме пробоя. В указанном режиме при значительном изменении тока, напряжение изменяется незначительно.

Основные параметры стабилитрона:

U_ст – напряжение стабилизации

I_ст.мин – минимальный ток стабилизации

I_ст.мах –максимальный ток стабилизации

r_ст – дифференциальное сопротивление стабилитрона на участке пробоя(r=dU/dI)

Схема параметрического стабилизатора напряжения:

5. Биполярный транзисторах: характеристика,схемы вкл и параметры

Работа биполярных транзисторов основана на явлениях взаимодействия двух близко расположенных p-n переходов. Различают плоскостные и точечные биполярные транзисторы. Плоскостной биполярный транзистор представляет собой трехслойную структуру типа p-n-p или типа n-p-n .Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движением носителей заряда обоих знаков (свободных дырок и электронов). Средний слой транзистора называется базой Б, один крайний слой – коллектором К, а другой крайний слой – эмиттером Э. Каждый слой представляет собой электрод и имеет вывод. Посредством выводов транзистор включается в схему. В схемах транзисторных усилителей полярность напряжения Ек должна быть такой, чтобы коллекторный p-nпереход был закрыт для основных носителей заряда (см. рис. 129). Таким образом, напряжение Ек является обратным для коллекторного p-n перехода. Одна из крайних областей транзистора, имеющая наименьшие размеры, называется эмиттером. Другая крайняя область транзистора, называемая коллектором, предназначена для собирания потока носителей, эмитируемых эмиттером. В рабочем режиме биполярного транзистора протекают следующие физические процессы: инжекция из эмиттера в базу; диффузия через базу; рекомбинация в базе; экстракция из базы в коллектор.. В зависимости от сочетания знаков и значений напряжений на p-n-переходах транзистора различают следующие режимы его работы:

а) активный режим – на эмиттерный переход подано прямое напряжение, а на коллекторный переход – обратное;

б) режим отсечки – на оба перехода поданы обратные напряжения (транзистор заперт);

в) режим насыщения – на оба перехода поданы прямые напряжения (транзистор полностью открыт);

г) инверсный активный режим – напряжение на эмиттерном переходе обратное, на коллекторном – прямое.

Биполярный транзистор нельзя однозначно заменить двумя диодами. Т. к. из-за малой толщины базы почти все электроны, пройдя базу, через достигают коллектора. Только малая доля электронов рекомбенирует в базе с дырками. Убыль этих дырок компенсируется протеканием тока базы i_B. => i_B<<i_E.

Три схемы включения:1) С Общей Базой (ОБ):

Вход ЭБ ; Выход КБ ; Схема не обеспечивает усиления по току, но усиливает напряжение. Входное сопротивление малое.

2)С Общим Эмитером (ОЭ):

Вход БЭ ; Выход КЭ ; Обеспечивает усиление по току и напряжению. Входное сопротивление больше, чем у схемы с ОБ.

3)С Общим Коллектором (ОК) :

Вход БЭ ; Выход Е_п-КЭ ; Усиливает ток, но не усиливает напряжение.