- •Методические указания
- •«Исследование диодов»
- •Сызрань 2010
- •Сведения из теории проводимость полупроводников
- •2.1 Общие сведения о полупроводниках
- •2.2 Собственная проводимость полупроводников
- •2.3 Примесная проводимость полупроводников
- •2.4 Электронно-дырочный переход
- •2.4.1 Образование и равновесное состояние р-n перехода
- •2.4.2. Энергетическая диаграмма р-n перехода
- •2.4.3 Формулы для диффузионного и дрейфового токов
- •2.5 Электронно-дырочный переход при включении внешнего напряжения
- •2.5.1 Прямое включение р-n перехода
- •2.5.2. Обратное включение р-n перехода
- •2.6 Инжекция неосновных носителей
- •2.7. Вольт-амперная характеристика идеального р - n перехода
- •2.8 Отличие вольт-амперной характеристики
- •2.9 Виды пробоя р-n перехода
- •2.10 Емкость р-n перехода
- •2.11. Эквивалентная схема р-n перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •3.1. Классификация полупроводниковых диодов
- •3.2 Устройство полупроводниковых диодов
- •3.3. Основные общие параметры диодов
- •3.4. Типы полупроводниковых диодов
- •3.4.1. Выпрямительные диоды
- •3.4.1.1 Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов
- •3.4.1.2 Влияние температуры и проникающей радиации на характеристики и параметры диодов
- •3.4.2. Универсальные (высокочастотные) диоды.
- •3.4.3. Сверхвысокочастотные диоды
- •3.4.4. Переключательные p-I-n диоды
- •3.4.5. Варикапы
- •3.4.6. Импульсные диоды
- •3.4.7. Туннельные и обращённые диоды
- •3.4.8. Стабилитроны и стабисторы
- •3.4.9. Фотодиоды
- •3.4.10. Излучательные диоды
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде «тэц и оэ – нрм» Перечень используемых минимодулей
- •Порядок выполнения работы
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде 17д – 01.
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
3.4. Типы полупроводниковых диодов
3.4.1. Выпрямительные диоды
Выпрямительным называют полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в пульсирующий. Принцип работы выпрямительных диодов основан на свойстве односторонней проводимости р-n перехода. Хотя в этом смысле подавляющее большинство диодов являются выпрямительными, тем не менее к выпрямительным относятся диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока низкой частоты.
В качестве основных материалов для производства выпрямительных диодов используют кремний и германий. Кремниевые диоды имеют большее напряжение пробоя, поэтому они используются обычно в высоковольтных выпрямителях. Для низковольтных выпрямителей используют германиевые диоды, т.к. они имеют меньшее прямое падение напряжения Uпр и , следовательно, обеспечивают большой КПД выпрямителей.
В зависимости от значения прямого среднего тока Iпр.ср (Iпр.макс) различают выпрямительные диоды малой, средней и большой мощности.
Выпрямительные диоды малой мощности имеют Iпр.ср 0,3 А Uобр.макс 400 В для германиевых и Uобр.макс 1000 В для кремниевых диодов. Они могут быть как плоскостными, так и точечными. Конструктивно оформляются в металлическом герметизированном корпусе, который соединяется с кристаллом типа n. В результате корпус играет роль радиатора. Выводы делаются гибкими, причем вывод области р делается через стеклянный изолятор.
Выпрямительные диоды средней мощности обеспечивают 0,3 А < Iпр.ср 10 А и Uобр.макс = 50…200 В для германиевых и Uобр.макс = 50…600 В для кремниевых диодов. Конструктивно выполняются в металлическом герметизированном корпусе. Основанием корпуса служит теплоотводом, поэтому крепится к шасси радиоаппаратуры при помощи винта.
Выпрямительные диоды большой мощности (силовые диоды) обеспечивают Iпр.ср >10 А (до 2000А) и Uобр.макс до 150 В для германиевых и Uобр.макс = 50…100 В для кремниевых диодов. Для отвода тепла используется естественное, а также принудительное воздушное или жидкостное охлаждение, поэтому такие диоды снабжаются специальными радиаторами.
Рабочие частоты диодов малой и средней мощности не превышают 20 кГц, а силовые – 50 Гц.
Для выпрямления более высоких напряжений применяют последовательное соединение диодов, обладающих одинаковыми обратными токами. Группы таких последовательно соединенных диодов , запрессованных в металлических или пластмассовых прямоугольных корпусах, залитых эпоксидной смолой, называют выпрямительными столбами (они имеют Uобр.макс 7…10 кВ).
Группы выпрямительных диодов, соединённых в выпрямительные схемы (например, удвоительные, мостовые и т.д.) и запрессованные в общем корпусе, называют выпрямительными блоками.
Практически при последовательном соединении диодов с целью повышения Uобр.макс , их необходимо шунтировать резисторами для выравнивания обратных напряжений, т. к., иначе наибольшее напряжение будет приложено к диоду с наибольшим обратным сопротивлением, что может вызвать его пробой.
Для увеличения выпрямительных токов диоды соединяют параллельно. Для равномерного распределения тока между ними, последовательно с диодами, включаются небольшие добавочные сопротивления Rобр =2..3 Ома.