МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

для позааудиторної самостійної роботи

До теми: Напівпровідникові діоди.

1. Навчальна мета: вивчити будову, схеми включення, призначення і параметри різновидів напівпровідникових приладів.

2. Студент повинен знати: - Будову, схему включення, параметри стабілітронів;

- Будову, схему включення, характеристики і параметри варікапів;

- Будову, схему включення, параметри тунельних діодів.

3. Студент повинен вміти: - Досліджувати параметри:

Стабілітронів;

Варікапів;

Тунельних діодів.

4Базові знання, необхідні для засвоєння теми:

5. Орієнтовна карта роботи з літературою:

6Питання для самоконтролю

1. Охарактеризуйте основні групи напівпровідникових діодів.

2. Опишіть будову стабілітрона, варікапа, тунельного діода.

3. Поясніть вольт-амперну характеристику стабілітрона.

7Література для самостійної роботи:

1. А.К. Криштафович В.В. Трифонюк Основы промышленной електроники. М. Высшая школа, 1985.

2. Б.С. Гершунский Справочник по основам электронной техники 1975.

3. Б.С. Гершунский Основы електроники и микроелектроники.

8Методичні вказівки

Весь матеріал теми викладеній (3,с.21...2).

На с. 23 розгляньте конструкцію потужного випрямного діода, його р-n-перехід забезпечує велику щільність струму (до 10 А/км²), але має велику електричну ємність, тому може застосовуватися тільки в схемах промислової частоти ( силових випрямлячах).

Напівпровідниковий кремнієвій стабілітрон (діод) має один р-n перехід, працює при зворотній напрузі на р- n- переході (на зворотній вітці вольт амперної характеристики) в області електричного пробою (4. с.25,мал.1.1б). Стабілітрон в широких межах зміни вихідного струму забезпечує майже постійну вихідну напругу, тобто його стабілізацію.

Стабілізацію низьковольтної напруги в межах 0,3...1 В можна одержати при використанні прямої вітки вольт-амперної характеристики кремнієвих діодів, названих стабілітронами.

Тема: Напівпровідникові діоди

План

1.Класифікація напівпровідникових діодів

2.Випрямні діоди.

3. Стабілітрони.

4. Тунельні діоди.

5. Фотодіоди

6. Світлодіоди.

7. Маркування діодів.

1.Класифікація напівпровідникових діодів

Напівпровідникові діоди - це НП прилади, виготовлені на основі дво­шарових НП структур і які використовують властивості р-п переходу.

2.Випрямні діоди.

Широко розповсюджені випрямні діоди, дія яких базується на викорис­танні вентильних властивостей р-п переходу.

Структура та умовне позначення діода, а також ΒΑΧ потужного ви­прямного діода наведені на мал.1.

Ці діоди призначені для випрямлення змінного струму низької частоти. Основними параметрами випрямних діодів є:

- граничний прямий струм діода I_пр - максимально допустиме се­реднє значення струму через діод у прямому напрямку за визначених
умов охолодження, у сучасних діодів I_пр = (0,1 -5- 2200) А;

- максимально допустимий прямий струм діода (імпульсний) І_пртах, становить (10 ÷ 50)/I_пр;

- прямий спад напруги U, тобто напруга на діоді при граничному прямому струмі I_пр , для діодів з кремнію становить (0,6 ÷ 0,8) В;

- максимально допустима зворотня напруга u_звmax, що дорівнює
максимально допустимому амплітудному значенню зворотньої напру­ги, яке не призводить до виходу з ладу приладу за визначених умов
охолодження, U_звmax = (50 ÷ 3000) В.

Виготовляються випрямні діоди переважно із кремнію (у перспек­тиві - із арсеніду галію, як більш термостійкого).

Найпростіша схема ви­прямлення напруги змінно­го струму із застосуванням випрямного діода наведена на мал. 2

3. Стабілітрони.

НП діод, на якому напру­га в зоні електричного про­бою майже не залежить від струму, називається стабі­літроном. Як постає з ΒΑΧ, наведеної на мал. 3, в зоні пробою напруга на стабілітроні майже не за­лежить від струму через нього І_ст .

Стабілітрони викорис­товують для стабілізації напруги. Щоб запобігти тепловому пробою, їх кон­струкція забезпечує ефек­тивне відведення тепла.

Основними парамет­рами стабілітрона є:

- напруга стабілізації U , що становить від 1 до 1000 В;

- динамічний опір на ділянці стабілізації (характеризує зміну величи­ни

напруги на приладі зі змінами струму крізь нього) що складає від

одиниць до десятків Ом

;

-мінімальний струм стабілізації І_стmin - мінімальний струм, при якому прилад гарантовано знаходиться в режимі стабілізації – складає одиниці міліампер;

- максимальний струм стабілізації І_ст - максимально допустимий струм через прилад, досягає (0,02 ·*· 1,5) А Найпростіша схема стабілізації наведена на мал. 4.

4. Тунельні діоди.

Тунельний діод - це НП прилад, у якого специфічний тунельний ефект призводить до появи на ΒΑΧ при прямій напрузі ділянки негативної провідності - штрихо­ва лінія на мал. 2.7 (там же наве­дено умовне позначення приладу). Як робоча використовується пря­ма гілка ΒΑΧ.

Основними параметрами ту­нельного діода є:

- струм піку І_п, що складає (0,1-100) мА;

- відношення струму піку І_п до струму западини І_з·

Тунельні діоди - швидкодіючі НП прилади, що застосовуються в генераторах високочастотних коли­вань та швидкодіючих імпульсних перемикачах.

Малюнок 5 - Умовне позначення та ΒΑΧ тунельного діода

Для роботи в високочастотних та імпульсних пристроях призначені та­кож відповідно високочастотні та імпульсні діоди, що мають малу ємність - мінімальну тривалість перехідних процесів при вмиканні та вимиканні.

5. Фотодіоди

Фотодіоди - фотоелектричні прилади з внутрішнім фотоефектом, який полягає у тому, що під дією світлової енергії відбувається іонізація атомів основної речовини та домішки. Як наслідок - струм при зворотньому вмиканні зростає.

6. Світлодіоди.

Світлодіоди- перетворюють енергію електричного поля в нетеплове оптичне випромінювання. При протіканні струму через діод з ар­сеніду галію рекомбінація носіїв заряду супроводжується не тільки ви­діленням тепла, як, наприклад, у кремнієвого діода, а ще й квантів світла.

У варикапа при змінах величини зворотної напруги змінюється ємність, завдяки чому він може застосовуватися, наприклад, для авто­матичного налаштування контурів радіоприймача або телевізора на по­трібну станцію чи канал.Умовні позначення фото-, світлодіода та варикапа наведені на

мал. 6.

7. Маркування діодів.

Маркування діодів містить таку інформацію:

- 1-й символ —літера або цифра, що вказує на матеріал напівпровідника

(Г(1)— германій; К(2) — кремній; А(3) — арсенід галію);

-2-й символ — літера, що визначає клас діода (Д— випростувальні, уні-

версальні, імпульсні діоди; В — варікапи; С — стабілітрони; Ц— ви­простувальні стовпи, блоки; А — високочастотні діоди; С — стабі­літрони; Й— тунельні діоди; Ф — фотодіоди; Л— світлодіоди);

- 3-й символ — цифра, яка вказує на призначення: 1,2 — випростувальні;

З - магнетодіоди; 4 —універсальні тощо;

- 4,5-й символи — двозначне число, що вказує на порядковий номер

роз­робки (в стабілітронах — напругу стабілізації);

-6-й символ — літера, яка вказує на особливість параметрів.

Наприклад: КД108Б — кремнієвий діод випростувальний, номер розробки 08, група параметрів Б; 2С156А — кремнієвий стабілітрон, напруга стабілізації 5,6 В, група параметрів А.

№5

Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ

СпеціальністьМонтаж і експлуатація електроустаткування підприємств іцивільних споруд