21. . Класіфікація диодов.

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные.

Специальные диоды используют различные свойства п-р-переходов, явления пробоя, барьерную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением. Конструктивно выпрямительные диоды делятся на точечные и плосткостные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные и эпитаксильные. Плосткостные диоды благодаря большой площади п-р-перехода используются для выпрямления больших токов. Точечные диоды имеют малую площадь перехода и соответственно выпрямляют малые значения переменного тока.

Выпрямительные диоды большой мощности называются силовыми. Изготовляются они из кремния или арсенида галлия. Германий практически не применяется из-за сильной температурной зависимости обратного тока.

К специальным полупроводниковым диодам относятся приборы, в которых используются особые свойства р-п-переходов: управляемая полупроводниковая емкость – варикапы, лавинообразный пробой – стабилитроны, тунельный эффект- тунельные и обращенные диоды, фотоэффект – фотодиоды, светодиоды, многослойные диоды – динисторы, двухбазовые диоды.

Варикапы – это полупроводниковый диод у которого используется барьерная емкость р-п-перехода. Эта емкость зависит от приложенного к диоду обратного напряжения и с увеличением его уменьшается

Мал. 1.5.

а. Схематичне зображення б.Залежність емності в. Схема заміщення

варікапа варікапа від зворотньої

напруги

Стабилитроны – это полупроводниковые диоды, работающие в режиме лавиннообразного пробоя. При обратном смещении полупроводникового диода возикает электрический лавиннообразный пробой р-п- перехода.

Мал. 1.6

а. Схематичне б. Лінеаризована в. Схема заміщення

зображення стабілітрона характеристика

Тунельные диоды. Тунельный эффект заключается в тунельном прохождении тока через р-п- переход. Ток начинает проходить через переход при напряжении, значительно меньшем контактной разности потенциалов.

Рис. 1.7.

а. Схематическое б. Вольт-амперная в. Схема замещения

изображение тунельного характеристика

диода диода

Обращенные диоды, являются вырожденными тунельными диодами.

Обращенные диоды применяются на сверхвысоких частотах очень малых напряжений. Однако при использовании таких диодов необходимо поменять местами анод и катод, так как меняются местами области выпрямления.

Светоизлучающие диоды преобразуют электрическую энергию в световое излучение за счет рекомбинации электронов и дырок.

Фотодиод представляет собой диод с открытым р-п-переходом.

Мал. 1.8.

а. Вольт-амперна б. Схематичне зображення

характеристика фотодіода

фотодіода

Ну или

22. Параллельне і последовне включеня диодов.

Однако для получения определенных свойств озможно различное соединение диодов.

Возможно, параллельное соединение диодов, на что следует при этом обращать внимание? Необходимо выравнивать прямые ветви вольтамперных характеристик диодов. Это можно выполнять при помощи индуктивности.

Мал.1.11. Паралельне з,еднення діодів

Поскольку индуктивность расположена на одном сердечнике, то ЭДС самоиндукции в одной ветви способствует протеканию тока, а в другой препятствует.

Возможно, что Uобр.доп. меньше, чем прилагаемое напряжение. В этом случае необходимо последовательное соединение, при этом необходимо обращать внимание на обратные ветви вольтамперных характеристик.

Мал.1.12. Послідовне з,едненя діодів

Шунтирование RC дает возможность выравнивать обратные ветви.R₀-статический режим,C ₀-динамический режим

При необходимости получения больших токов нагрузки допускается включать диоды параллельно. Для равномерного распределения тока между параллельно соединенными диодами необходимо совпадение их прямых вольтамперных характеристик, поэтому для равномерного распределения токов последовательно с диодами включают сопротивления (активные или индуктивные), величина которых в несколько раз больше, чем сопротивление диода в прямом направленииили трансформаторы тока с включенными встречно обмотками и также способствующие выравниванию токов в отдельных диодах.

Ну или

23. Анализ вольтамперної характеристики диода

Остановимся на свойствах диода. Наиболее полно эти свойства могут определены исходя из вольтамперной характеристики диода, т.е. зависимости i_a=ƒ(U_a).Выражение, описывающее вольтамперную характеристику выпрямительного диода, имеет вид.

: ,где: I_s= плотность тока, созданного потоком не основных носителей зарядов.

Мал.1.4. Вольтамперна характеристика діода

U_a приложенное напряжение,

φ тепловой потенциал.

Используя полученное выражение, построим вольтамперную характеристику (рис.1.4.).

Анализируя приведенную вольтамперную характеристику можно сказать, что она имеет две ветви:

1. Прямая ветвь – U_a>0 J_a=J_s . Это проводящий период работы диода.

2. Обратная ветвь –U_a<0 J_a=J_s . Это непроводящий период работы диода

Однако обратную ветвь можно разделить на три участка:

А - практически обратный ток остается неизменным при U_a= var , т.е. происходит вынос зарядов с поверхности кристалла.

В - при U_{obr max} происходит резкое возрастание потока не основных носителей зарядов, т.е. электрический пробой. Если отключить прибор, то диод восстановит свои свойства.

С - Дальнейший росте U_obr. Растет I_obr , что приводит к росту температуры, т.е. процесс лавинообразный. Прибор выходит из строя. Это тепловой пробой.

Работа диодов может быть определена по вольтамперной характеристике. Однако для правильного выбора диодов их необходимо классифицировать.

24.Як змениться передаточна характеристики каскада з зе, коли збільшеться Rк,b,Eк.

Анализ передаточной характеристики показывает, что при увеличении

U_бэ – растет I_б , а значит I_к= βI_б +(β+1)I_кбо. В результате растет падение напряжения на R т.е. U_кэ снижается , т.е_. U_кэ =E-I_к R.

Это будет иметь место до U_кэ=U_кэн, в дальнейшем увеличение U_бэ не будет оказывать влияние. В этот момент ток коллектора будет

Выводом из передаточной характеристики будет то, что при увеличении входного сигнала происходит уменьшение выходного сигнала. Таким образом, такой режим будет наз. инвертирующим.

Коэффициент усиления К равен отношению приращения выходного напряжения (тока) к вызвавшему это приращение входному напряжению (току) при отсутствии обратной связи (ОС). Он изменяется в пределах от 10³ до 10⁷.

Важнейшими характеристиками ОУ являются амплитудные (передаточные) характеристики (рис. 1.3).

Их представляют в виде двух кривых, относящихся соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам. Характеристики снимают при подаче сигнала на один из входов при нулевом сигнале на другом. Каждая из кривых состоит из горизонтального и наклонного участков.

Рис. 1.3

Горизонтальные участки кривых соответствуют режиму полностью открытого (насыщенного) либо закрытого транзисторов выходного каскада. При изменении входного напряжения на этих участках выходное напряжение усилителя остается постоянным и определяется напряжением +U_{вых (max)}, -U_{вых (max)}. Эти напряжения близки к напряжению источников питания.

Наклонному (линейному) участку кривых соответствует пропорциональная зависимость выходного напряжения от входного. Этот диапазон называется областью усиления.Угол наклона участка определяется коэффициентом усиления ОУ: K_uоу =   U_вых /   U_вх. Большие значения коэффициента усиления ОУ позволяют при охвате таких усилителей глубокой отрицательной обратной связью получать схемы со свойствами,которые зависят только от параметров цепи отрицательной обратной связи.

Амплитудные характеристики, представленные на (рис. 1.3), проходят через нуль. Состояние, когда U_вых = 0 при U_вх = 0,называется балансом ОУ. Однако для реальных ОУ условие баланса обычно не выполняется (наблюдается разбаланс). При U_вх = 0 выходное напряжение ОУ может быть больше или меньше нуля (U_вых = +  U_вых или U_вых = -  U_вых).

Дрейфовые характеристики

На (рис. 1.4) показан вид передаточной характеристики реального ОУ.

Рис. 1.4

Напряжение U_смо, при котором U_вых = 0, называется входным напряжением смещения нуля. Оно определяется значением напряжения, которое необходимо подавать на вход ОУ для создания баланса. Напряжения U_смо и   U_вых связаны соотношением U_смо =   U_вых / К_uоу. Основной причиной разбаланса ОУ является существенный разброс параметров элементов дифференциального усилительного каскада. Зависимость от температуры параметров ОУ вызывает температурный дрейф входного напряжения смещения и температурный дрейф выходного напряжения.

Передаточная характеристика ОУ для синфазного сигнала показана на (рис. 1.5), из которого видно, что при достаточно больших значениях U_сф(соизмеримых с напряжением источника питания) коэффициент усиления синфазного сигнала К_сф резко возрастает.

Рис. 1.5

Используемый диапазон входного напряжения называется областью ослабления синфазного сигнала. ОУ характеризуется коэффициентом ослабления синфазного сигнала.