Σύμφωνα με το χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ μιας διόδου ανορθωτή πυριτίου. Χαρακτηριστικό Volt-ampere της διόδου

Ανορθωτές δίοδοι PP. Χαρακτηριστικά σχεδίου. VAC. Βασικές παράμετροι.

Εξισώσεις ρεύματος συλλέκτη για κυκλώματα μεταγωγής OB και OE.

Συντελεστές τρέχουσας μεταφοράς, οι αναλογίες τους.

1. Ανορθωτές δίοδοι PP.

ανορθωτική δίοδοςΣχεδιασμένο για να μετατρέπει την τάση AC σε DC. Ένας ιδανικός ανορθωτής θα πρέπει να περνά ρεύμα με τη μία πολικότητα και να μην περνά με την άλλη πολικότητα. Οι ιδιότητες μιας διόδου ημιαγωγών είναι κοντά σε αυτές ενός ιδανικού ανορθωτή, καθώς η αντίστασή του στην προς τα εμπρός κατεύθυνση διαφέρει κατά αρκετές τάξεις μεγέθους από την αντίσταση στην αντίστροφη κατεύθυνση. Τα κύρια μειονεκτήματα μιας διόδου ημιαγωγών περιλαμβάνουν: με μπροστινή πόλωση, παρουσία περιοχής χαμηλών ρευμάτων στο αρχικό τμήμα και πεπερασμένη αντίσταση rs. στο αντίθετο - η παρουσία βλάβης.

Οι δίοδοι ανορθωτή έχουν σχεδιαστεί για να διορθώνουν εναλλασσόμενο ρεύμα χαμηλής συχνότητας (λιγότερο από 50 kHz).

Χαρακτηριστικά σχεδίου.

Σύμφωνα με το επίπεδο των διάσπαρτων εξουσίαδιάκριση διόδων:

χαμηλή ισχύς (ανορθωμένο ρεύμα όχι περισσότερο από 300 mA).

μεσαία ισχύς (ανορθωμένο ρεύμα από 400 mA έως 10 A).

υψηλή ισχύς (ανορθωμένο ρεύμα πάνω από 10 A).

Με σχέδια- σημείο, επίπεδο.

Εφαρμοσμένα υλικά ημιαγωγών: γερμάνιο, πυρίτιο, σελήνιο, τιτάνιο.

Με μέθοδος παραγωγής: κράμα, διάχυση (εικόνα 1).

Ρύζι. 1. Δομές ανορθωτικών διόδων.

Εικόνα 2. Παραδείγματα σχεδίασης διόδων.

Το σχήμα 2 δείχνει παραδείγματα σχεδίων διόδων με διαφορετικές αντιστάσεις: (αριστερά-1,2-χαμηλή ισχύς) Rt = (100-200) °/W,
(δεξιά-3-μεσαία ισχύς) Rt = 1-10°/W.

Χαρακτηριστικό Volt-ampere της διόδου ανορθωτή.

Εικόνα 3. Χαρακτηριστικό I-V μιας διόδου ανορθωτή.

Στην ηλεκτρική ανάλυση κυκλωμάτων με διόδους, τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά I–V αντιπροσωπεύονται ως ευθείες γραμμές, γεγονός που καθιστά δυνατή την αναπαράσταση της διόδου με τη μορφή διαφόρων ισοδύναμων κυκλωμάτων. Η επιλογή ενός ή άλλου κυκλώματος ισοδύναμου διόδου καθορίζεται από τις ειδικές συνθήκες ανάλυσης και υπολογισμού μιας συσκευής που περιλαμβάνει διόδους.

Εικόνα 4.1.

Εικόνα 4.2.

Η λειτουργία της διόδου σε ενεργό φορτίο φαίνεται στο σχήμα 4.1. Το ρεύμα διαμέσου της διόδου περιγράφεται από το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης id = f(ud), το ρεύμα μέσω της αντίστασης φορτίου, εφόσον η σύνδεση είναι σε σειρά, θα είναι ίσο με το ρεύμα μέσω της διόδου id = in = i και το αναλογία σε = (u(t) - ud) / Rn . Το σχήμα 4.2 δείχνει στην ίδια κλίμακα τις γραμμές που περιγράφουν και τις δύο αυτές λειτουργικές εξαρτήσεις: το χαρακτηριστικό I-V της διόδου και το χαρακτηριστικό φορτίου.

Εικόνα 4.3.

Το σχήμα 4.3 δείχνει ότι όσο πιο απότομο είναι το χαρακτηριστικό της διόδου και όσο μικρότερη είναι η ζώνη χαμηλών ρευμάτων («τακούνι»), τόσο καλύτερες είναι οι ανορθωτικές ιδιότητες της διόδου. Η είσοδος του σημείου λειτουργίας στην περιοχή πριν από τη διάσπαση οδηγεί όχι μόνο στην απελευθέρωση υψηλής ισχύος στη δίοδο και την πιθανή καταστροφή της, αλλά και στην απώλεια των ιδιοτήτων του ανορθωτή.

Βασικές παράμετροιχαρακτηριστικές διόδους ανορθωτή είναι

Μέγιστο προς τα εμπρός ρεύμα I pr max (0,01 ... 10 A);

Πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου σε μια δεδομένη τιμή του μπροστινού ρεύματος I pr

(U pr "0,3 ... 0,7 V για διόδους γερμανίου και U pr" 0,8 ... 1,2 V για διόδους πυριτίου);

Η μέγιστη επιτρεπόμενη σταθερή αντίστροφη τάση της διόδου U arr max ;

Αντίστροφο ρεύμα I arr σε δεδομένη αντίστροφη τάση U arr (τιμή αντίστροφο ρεύμαΟι δίοδοι γερμανίου είναι δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από αυτές των διόδων πυριτίου) (0,005 ... 150 mA) .;

Η χωρητικότητα φραγμού της διόδου όταν εφαρμόζεται σε αυτήν αντίστροφη τάση ορισμένης τιμής.

Το εύρος συχνοτήτων στο οποίο η δίοδος μπορεί να λειτουργήσει χωρίς σημαντική μείωση στο ανορθωμένο ρεύμα.

Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας (οι δίοδοι γερμανίου λειτουργούν στην περιοχή

60...+70°С, πυρίτιο - στην περιοχή των -60...+150°С, η οποία εξηγείται από χαμηλά αντίστροφα ρεύματα διόδων πυριτίου).

2. Εξισώσεις ρευμάτων συλλέκτη.

Για το κύκλωμα μεταγωγής με ΟΒ.

Η έκφραση για το εξιδανικευμένο χαρακτηριστικό εξόδου στην ενεργή λειτουργία είναι:

Εγώ Προς την =α i μι + Ι KB0 .

Για κύκλωμα μεταγωγής με Ο.Ε.

Η έκφραση για το εξιδανικευμένο χαρακτηριστικό εξόδου στην ενεργή λειτουργία είναι:

Εγώ Προς την =  Εγώ σι + Ι KE0 .

Εάν το κύκλωμα του εκπομπού είναι σπασμένο, τότε υπό τη δράση μιας αντίστροφης τάσης στον συλλέκτη, ένα αντίστροφο ρεύμα θα ρέει μέσω της διασταύρωσης του συλλέκτη από τον συλλέκτη στη βάση Εγώ KB0. Η τιμή του δίνεται στα δεδομένα αναφοράς του τρανζίστορ.

Εγώ KE0 =α· Εγώ KB0- ονομάζεται το διαμπερές θερμικό ρεύμα του τρανζίστορ.

Κύκλωμα με κοινό πομπό (CE).

Ένα τέτοιο σχήμα φαίνεται στο σχήμα 5.

Ρύζι. 5. Σχέδιο ενεργοποίησης τρανζίστορ με κοινό πομπό

Οι ιδιότητες ενίσχυσης ενός τρανζίστορ χαρακτηρίζονται από μία από τις κύριες παραμέτρους του - τον συντελεστή μεταφοράς στατικού ρεύματος της βάσης ή το στατικό κέρδος ρεύματος β . Δεδομένου ότι θα πρέπει να χαρακτηρίζει μόνο το ίδιο το τρανζίστορ, προσδιορίζεται σε λειτουργία χωρίς φορτίο (R k \u003d 0).

Αριθμητικά ισούται με:

στο U k-e = συνεχ

Αυτός ο συντελεστής μπορεί να είναι ίσος με δεκάδες ή εκατοντάδες, αλλά ο πραγματικός συντελεστής k i είναι πάντα μικρότερος από το β, γιατί όταν ενεργοποιείται το φορτίο, το ρεύμα συλλέκτη μειώνεται.

Σχέδιο με κοινή βάση (OB).

Το σχήμα OB φαίνεται στο Σχήμα 6.

Ρύζι. 6. Σχέδιο για την ενεργοποίηση ενός τρανζίστορ με κοινή βάση.

Ο συντελεστής μεταφοράς στατικού ρεύματος για το κύκλωμα OB συμβολίζεται με α και προσδιορίζεται από:

με U k-b = συνεχ

Αυτός ο συντελεστής είναι πάντα μικρότερος από 1 και όσο πιο κοντά είναι στο 1, τόσο καλύτερο είναι το τρανζίστορ.

Οι λόγοι για τους συντελεστές μεταφοράς ρεύματος για τα κυκλώματα OB και OE έχουν τη μορφή:

K ib = i έως /i e = α, K ie = i έως /i b = α./(1- α.)

Ο συντελεστής α > 1 και είναι 49 - 200.

Τα στοιχεία ημιαγωγών, ένα από τα οποία είναι δίοδος, έχουν λάβει ευρεία εφαρμογή στον τομέα των ηλεκτρονικών. Χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις συσκευές, αλλά πιο συχνά σε διάφορα μπλοκτροφοδοσία ρεύματος και για την εξασφάλιση ηλεκτρικής ασφάλειας. Κάθε ένα από αυτά έχει το δικό του συγκεκριμένο σκοπό και Προδιαγραφές. Για να εντοπίσετε διάφορα είδη δυσλειτουργιών και να λάβετε τεχνικές πληροφορίες, πρέπει να γνωρίζετε το CVC της διόδου.

Γενικές πληροφορίες

Δίοδος (D) - στοιχείο ημιαγωγού, που χρησιμεύει για τη διέλευση ρεύματος μέσω της διασταύρωσης p-n προς μία μόνο κατεύθυνση. Με τη βοήθεια του D, μπορείτε να διορθώσετε τη μεταβλητή U, λαμβάνοντας από αυτήν μια σταθερή παλλόμενη. Για την εξομάλυνση των κυματισμών, χρησιμοποιούνται φίλτρα πυκνωτή ή επαγωγικού τύπου και μερικές φορές συνδυάζονται.

Το D αποτελείται μόνο από μια σύνδεση p-n με αγωγούς που ονομάζονται άνοδος (+) και κάθοδος (-). Το ρεύμα, όταν διέρχεται από τον αγωγό, έχει θερμική επίδραση σε αυτόν. Όταν θερμαίνεται, η κάθοδος εκπέμπει αρνητικά φορτισμένα σωματίδια - ηλεκτρόνια (Ε). Η άνοδος έλκει ηλεκτρόνια επειδή έχει θετικό φορτίο. Κατά τη διαδικασία, σχηματίζεται ένα πεδίο εκπομπής, στο οποίο προκύπτει ένα ρεύμα (εκπομπή). Μεταξύ (+) και (-) υπάρχει μια δημιουργία ενός χωρικού αρνητικού φορτίου που παρεμβαίνει στην ελεύθερη κίνηση του E. E που έχουν φτάσει στην άνοδο από το ρεύμα ανόδου και εκείνων που δεν έχουν φτάσει στο ρεύμα καθόδου. Εάν τα ρεύματα ανόδου και καθόδου είναι μηδέν, το D είναι σε κλειστή κατάσταση.

Το D αποτελείται από ένα περίβλημα κατασκευασμένο από ανθεκτικό διηλεκτρικό υλικό. Το περίβλημα περιέχει χώρο κενού με 2 ηλεκτρόδια (άνοδος και κάθοδος). Τα ηλεκτρόδια που αντιπροσωπεύουν ένα μέταλλο με ενεργό στρώμα έχουν έμμεση λάμψη. Το ενεργό στρώμα εκπέμπει ηλεκτρόνια όταν θερμαίνεται. Η κάθοδος είναι διατεταγμένη με τέτοιο τρόπο ώστε μέσα της υπάρχει ένα σύρμα που θερμαίνεται και εκπέμπει ηλεκτρόνια και η άνοδος χρησιμεύει για τη λήψη τους.

Σε ορισμένες πηγές, η άνοδος και η κάθοδος ονομάζονται κρύσταλλος, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από πυρίτιο (Si) ή γερμάνιο (Ge). Ένα δικό του συστατικά μέρηέχει τεχνητή έλλειψη ηλεκτρονίων, και το άλλο έχει περίσσεια (Εικ. 1). Υπάρχει ένα όριο μεταξύ αυτών των κρυστάλλων, το οποίο ονομάζεται διασταύρωση p-n.

Σχήμα 1 - Σχηματική αναπαράσταση ενός ημιαγωγού τύπου p-n.

Εφαρμογές

Το D χρησιμοποιείται ευρέως ως μεταβλητός ανορθωτής U στην κατασκευή τροφοδοτικών (PSUs), διοδικών γεφυρών και επίσης ως μεμονωμένο στοιχείο ενός συγκεκριμένου κυκλώματος. Το D είναι σε θέση να προστατεύει το κύκλωμα από τη μη τήρηση της πολικότητας της σύνδεσης τροφοδοσίας. Μια βλάβη οποιουδήποτε τμήματος ημιαγωγού (για παράδειγμα, ενός τρανζίστορ) μπορεί να συμβεί στο κύκλωμα και να οδηγήσει στη διαδικασία αστοχίας της αλυσίδας των ραδιοστοιχείων. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται μια αλυσίδα πολλών D που συνδέονται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Με βάση τους ημιαγωγούς, δημιουργούνται διακόπτες για μεταγωγή σημάτων υψηλής συχνότητας.

Τα D χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες άνθρακα και μεταλλουργίας, ειδικά όταν δημιουργούνται εγγενώς ασφαλή κυκλώματα μεταγωγής με τη μορφή φραγμάτων διόδου που περιορίζουν το U στο απαιτούμενο ηλεκτρικό κύκλωμα. Τα φράγματα διόδου χρησιμοποιούνται μαζί με περιοριστές ρεύματος (αντιστάσεις) για τη μείωση των τιμών του I και την αύξηση του βαθμού προστασίας, και ως εκ τούτου την ηλεκτρική ασφάλεια και πυρασφάλεια της επιχείρησης.

Χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ

Το CVC είναι ένα χαρακτηριστικό ενός στοιχείου ημιαγωγού, που δείχνει την εξάρτηση του I που διέρχεται από μια διασταύρωση p-n από την τιμή και την πολικότητα του U (Εικ. 1).

Εικόνα 1 - Παράδειγμα βολτ- χαρακτηριστικό αμπέρδίοδος ημιαγωγών.

Τα χαρακτηριστικά I–V διαφέρουν μεταξύ τους και εξαρτάται από τον τύπο της συσκευής ημιαγωγών. Το γράφημα VAC είναι μια καμπύλη, κατά μήκος της κατακόρυφου της οποίας σημειώνονται οι τιμές της άμεσης I (παραπάνω). Οι τιμές του I στην αντίστροφη σύνδεση σημειώνονται παρακάτω. Οι οριζόντιες ενδείξεις U υποδεικνύονται για άμεση και αντίστροφη εναλλαγή. Το πρόγραμμα αποτελείται από 2 μέρη:

1. Πάνω και δεξιά - Λειτουργίες D σε απευθείας σύνδεση. Δείχνει τη διεκπεραίωση I και η γραμμή ανεβαίνει, πράγμα που δείχνει την αύξηση του άμεσου U (Upr).
2. Το κάτω μέρος στα αριστερά - D είναι σε κλειστή κατάσταση. Η γραμμή κινείται σχεδόν παράλληλα με τον άξονα και δείχνει μια αργή αύξηση του Irev (αντίστροφο ρεύμα).

Από το γράφημα, μπορούμε να συμπεράνουμε: όσο πιο απότομο είναι το κατακόρυφο τμήμα του γραφήματος (1 μέρος), τόσο πιο κοντά είναι η κάτω γραμμή στον οριζόντιο άξονα. Αυτό μαρτυρεί τις υψηλές ανορθωτικές ιδιότητες της συσκευής ημιαγωγών. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το CVC εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, με μείωση της θερμοκρασίας, εμφανίζεται απότομη μείωση του Iobr. Αν ανέβει η θερμοκρασία, τότε ανεβαίνω και εγώ.

Κατασκευή διαγράμματος

Δεν είναι δύσκολο να κατασκευαστεί ένα CVC για έναν συγκεκριμένο τύπο συσκευής ημιαγωγών. Αυτό απαιτεί ένα τροφοδοτικό, ένα πολύμετρο (βολτόμετρο και αμπερόμετρο) και μια δίοδο (μπορεί να κατασκευαστεί για οποιαδήποτε συσκευή ημιαγωγών). Ο αλγόριθμος για την κατασκευή του CVC είναι ο εξής:

1. Συνδέστε το PSU στη δίοδο.
2. Κάντε μετρήσεις U και I.
3. Εισαγάγετε δεδομένα στον πίνακα.
4. Με βάση τα δεδομένα του πίνακα, κατασκευάστε ένα γράφημα της εξάρτησης του I από το U (Εικ. 2).

Εικόνα 2 - Ένα παράδειγμα ενός μη γραμμικού χαρακτηριστικού I-V μιας διόδου.

Το χαρακτηριστικό IV θα είναι διαφορετικό για κάθε ημιαγωγό. Για παράδειγμα, ένας από τους πιο συνηθισμένους ημιαγωγούς είναι η δίοδος Schottky, που ονομάστηκε από τον Γερμανό φυσικό W. Schottky (Εικόνα 3).

Εικόνα 3 - VAC Schottky.

Με βάση το γράφημα, το οποίο είναι ασύμμετρο στη φύση, μπορεί να φανεί ότι αυτός ο τύπος διόδου χαρακτηρίζεται από μια μικρή πτώση στο U όταν συνδέεται απευθείας. Υπάρχει μια εκθετική αύξηση στα I και U. Το ρεύμα στο φράγμα οφείλεται σε αρνητικά φορτισμένα σωματίδια σε αντίστροφη και μπροστινή πόλωση. Τα Schottky έχουν υψηλή ταχύτητα, καθώς δεν υπάρχουν διαδικασίες διάχυσης και ανασυνδυασμού. Εξαρτώμαι από το U λόγω της αλλαγής στον αριθμό των φορέων που εμπλέκονται στις διαδικασίες μεταφοράς φόρτισης.

Ο ημιαγωγός πυριτίου χρησιμοποιείται ευρέως σχεδόν σε όλους ηλεκτρικά διαγράμματασυσκευές. Το Σχήμα 4 δείχνει το CVC του.

Εικόνα 4 - CVC πυριτίου D.

Στο σχήμα 4, το CVC ξεκινά από 0,6-0,8 V. Εκτός από το πυρίτιο D, υπάρχουν και γερμανίου, που θα λειτουργούν κανονικά σε κανονικές θερμοκρασίες. Το πυρίτιο έχει μικρότερο Ipr και Iabr, επομένως η θερμική μη αναστρέψιμη διάσπαση του γερμανίου D συμβαίνει ταχύτερα (όταν εφαρμόζεται υψηλό Uabr) από εκείνη του ανταγωνιστή του.

Ο ανορθωτής D χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της μεταβλητής U σε σταθερά και το σχήμα 5 δείχνει το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της.

Εικόνα 5 - Ανορθωτής CVC D.

Το σχήμα δείχνει το θεωρητικό (διακεκομμένη καμπύλη) και το πρακτικό (πειραματικό) CVC. Δεν συμπίπτουν λόγω του γεγονότος ότι ορισμένες πτυχές δεν ελήφθησαν υπόψη στη θεωρία:

1. Η παρουσία του R (αντίσταση) της περιοχής εκπομπής του κρυστάλλου, των απαγωγών και των επαφών.
2. ρεύματα διαρροής.
3. Διαδικασίες παραγωγής και ανασυνδυασμού.
4. βλάβες διάφοροι τύποι.

Επιπλέον, η θερμοκρασία περιβάλλοντος επηρεάζει σημαντικά τις μετρήσεις και τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης δεν ταιριάζουν, καθώς οι θεωρητικές τιμές λαμβάνονται σε θερμοκρασία +20 μοίρες. Υπάρχουν και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά των ημιαγωγών που μπορούν να γίνουν κατανοητά από τις σημάνσεις στο περίβλημα.

Υπάρχουν και επιπλέον χαρακτηριστικά. Απαιτούνται για τη χρήση του D σε ένα συγκεκριμένο κύκλωμα με U και I. Εάν χρησιμοποιείτε D χαμηλής κατανάλωσης σε συσκευές με U που υπερβαίνει το μέγιστο επιτρεπόμενο Uobr, τότε θα προκύψει βλάβη και αστοχία του στοιχείου και αυτό μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μια αλυσίδα αστοχίας αστοχίας άλλων εξαρτημάτων.

Πρόσθετα χαρακτηριστικά: μέγιστες τιμές Iobr και Uobr. άμεσες τιμές των I και U. ρεύμα υπερφόρτωσης? Μέγιστη θερμοκρασία; θερμοκρασία εργασίας και ούτω καθεξής.

Το VAC βοηθά στον εντοπισμό τέτοιων πολύπλοκων δυσλειτουργιών D: διάσπαση της μετάβασης και αποσυμπίεση του περιβλήματος. Οι σύνθετες δυσλειτουργίες μπορεί να οδηγήσουν σε αστοχία ακριβών εξαρτημάτων, επομένως, πριν τοποθετήσετε το D στην πλακέτα, είναι απαραίτητο να το ελέγξετε.

Πιθανές δυσλειτουργίες

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το D ή άλλα στοιχεία ημιαγωγών αποτυγχάνουν συχνότερα από άλλα στοιχεία κυκλώματος. Ένα αποτυχημένο στοιχείο μπορεί να εντοπιστεί και να αντικατασταθεί, αλλά μερικές φορές αυτό οδηγεί σε απώλεια λειτουργικότητας. Για παράδειγμα, κατά τη διάσπαση μιας σύνδεσης p-n, το D μετατρέπεται σε μια συνηθισμένη αντίσταση και ένας τέτοιος μετασχηματισμός μπορεί να οδηγήσει σε θλιβερές συνέπειες, που κυμαίνονται από την αστοχία άλλων στοιχείων και τελειώνουν με πυρκαγιά ή ήττα ηλεκτροπληξία. Τα κύρια ελαττώματα είναι:

1. Επαθε βλάβη. Η δίοδος χάνει την ικανότητά της να περνά ρεύμα προς μία κατεύθυνση και γίνεται μια συνηθισμένη αντίσταση.
2. Δομική βλάβη.
3. Μια διαρροή.

Κατά τη διάσπαση, το D δεν περνά ρεύμα προς μία κατεύθυνση. Μπορεί να υπάρχουν διάφοροι λόγοι και προκύπτουν με απότομες αυξήσεις των I και U, οι οποίες είναι απαράδεκτες τιμές για ένα συγκεκριμένο D. Οι κύριοι τύποι αναλύσεων της διασταύρωσης p-n:

1. Θερμικός.
2. Ηλεκτρικός.

Σε θερμικό επίπεδο, σε φυσικό επίπεδο, παρατηρείται σημαντική αύξηση της δόνησης των ατόμων, παραμόρφωση του κρυσταλλικού πλέγματος, υπερθέρμανση της ένωσης και ηλεκτρονίων που εισέρχονται στη ζώνη αγωγιμότητας. Η διαδικασία είναι μη αναστρέψιμη και οδηγεί σε βλάβη στο εξάρτημα του ραδιοφώνου.

Οι ηλεκτρικές βλάβες είναι προσωρινές (ο κρύσταλλος δεν παραμορφώνεται) και με την επιστροφή στην κανονική λειτουργία, οι ημιαγωγικές λειτουργίες του επιστρέφουν. Η δομική βλάβη είναι σωματική βλάβη στα πόδια και το σώμα. Η διαρροή ρεύματος συμβαίνει όταν η θήκη είναι αποσυμπιεσμένη.

Για να ελέγξετε το D, αρκεί να ξεκολλήσετε ένα πόδι και να το δακτυλίσετε με ένα πολύμετρο ή ωμόμετρο για την παρουσία βλάβης μετάβασης (θα πρέπει να κουδουνίζει μόνο προς μία κατεύθυνση). Ως αποτέλεσμα, η τιμή R της διασταύρωσης p-n θα εμφανιστεί προς τη μία κατεύθυνση και προς την άλλη κατεύθυνση η συσκευή θα δείχνει το άπειρο. Εάν καλέσετε σε 2 κατευθύνσεις, τότε το εξάρτημα του ραδιοφώνου είναι ελαττωματικό.

Εάν το πόδι έπεσε, τότε πρέπει να συγκολληθεί. Εάν η θήκη είναι κατεστραμμένη, το εξάρτημα πρέπει να αντικατασταθεί με ένα επισκευήσιμο.

Όταν η θήκη είναι αποσυμπιεσμένη, θα είναι απαραίτητο να σχεδιάσετε το χαρακτηριστικό I–V και να το συγκρίνετε με τη θεωρητική τιμή που λαμβάνεται από τη βιβλιογραφία αναφοράς.

Έτσι, το χαρακτηριστικό I–V επιτρέπει όχι μόνο τη λήψη δεδομένων αναφοράς σε μια δίοδο ή οποιοδήποτε στοιχείο ημιαγωγού, αλλά και τον εντοπισμό πολύπλοκων βλαβών που δεν μπορούν να προσδιοριστούν κατά τον έλεγχο με ένα όργανο.

Wah-wah-wah ... Συνήθως αυτές οι λέξεις χρησιμοποιούνται όταν λένε αστεία για Καυκάσιους))) Καυκάσιοι, μην προσβάλλεστε - σέβομαι τον Καύκασο. Αλλά, όπως λένε, δεν μπορείς να πετάξεις λέξεις από ένα τραγούδι. Και στην περίπτωσή μας, αυτή η λέξη έχει διαφορετική σημασία. Και δεν είναι καν λέξη, αλλά συντομογραφία.

VACείναι το χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ. Λοιπόν, σε αυτή την ενότητα μας ενδιαφέρει χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση μιας διόδου ημιαγωγών.

Η καμπύλη I–V της διόδου φαίνεται στο σχ. 6.

Ρύζι. 6. CVC διόδου ημιαγωγών.

Το γράφημα δείχνει τα χαρακτηριστικά I–V για ενεργοποίηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω της διόδου. Λένε επίσης ότι η άμεση και αντίστροφη διακλάδωση του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης. Ο άμεσος κλάδος (Ipr και Upr) εμφανίζει τα χαρακτηριστικά της διόδου κατά την απευθείας σύνδεση (δηλαδή όταν εφαρμόζεται ένα "συν" στην άνοδο). Ο αντίστροφος κλάδος (Iobr και Uobr) εμφανίζει τα χαρακτηριστικά της διόδου όταν ενεργοποιείται ξανά (δηλαδή όταν εφαρμόζεται ένα "μείον" στην άνοδο).

Στο σχ. 6, η μπλε παχιά γραμμή είναι το χαρακτηριστικό της διόδου γερμανίου (Ge) και η μαύρη λεπτή γραμμή είναι το χαρακτηριστικό της διόδου πυριτίου (Si). Το σχήμα δεν υποδεικνύει τις μονάδες για τους άξονες ρεύματος και τάσης, καθώς εξαρτώνται από τη συγκεκριμένη μάρκα της διόδου.

Τι βλέπουμε στο γράφημα; Λοιπόν, για αρχή, ας ορίσουμε, όπως για κάθε επίπεδο σύστημα συντεταγμένων, τέσσερις γωνίες συντεταγμένων (τεταρτημόρια). Να θυμίσω ότι θεωρείται το πρώτο τεταρτημόριο, το οποίο βρίσκεται πάνω δεξιά (δηλαδή εκεί που έχουμε τα γράμματα Ge και Si). Στη συνέχεια, τα τεταρτημόρια μετρώνται αριστερόστροφα.

Άρα, τα II και IV τεταρτημόρια είναι άδεια. Αυτό συμβαίνει επειδή μπορούμε να ενεργοποιήσουμε τη δίοδο μόνο με δύο τρόπους - προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Μια κατάσταση είναι αδύνατη όταν, για παράδειγμα, ένα αντίστροφο ρεύμα ρέει μέσα από τη δίοδο και ταυτόχρονα είναι ενεργοποιημένο προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, ή, με άλλα λόγια, είναι αδύνατο να εφαρμοστεί και το "συν" και το "πλην" σε μία έξοδο ταυτόχρονα. Πιο συγκεκριμένα, είναι δυνατό, αλλά τότε θα είναι βραχυκύκλωμα))). Απομένει να εξετάσουμε μόνο δύο περιπτώσεις - απευθείας σύνδεση της διόδουκαι εναλλαγή αντίστροφης διόδου.

Το γράφημα άμεσης σύνδεσης σχεδιάζεται στο πρώτο τεταρτημόριο. Αυτό δείχνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα. Επιπλέον, μέχρι ένα ορισμένο σημείο, η τάση αυξάνεται ταχύτερα από το ρεύμα. Αλλά τότε συμβαίνει ένα κάταγμα και η τάση σχεδόν δεν αλλάζει και το ρεύμα αρχίζει να αυξάνεται. Για τις περισσότερες διόδους, αυτό το σπάσιμο συμβαίνει στην περιοχή 0,5 ... 1 V. Είναι αυτή η τάση που λέγεται ότι "πέφτει" στη δίοδο. Δηλαδή, εάν συνδέσετε τη λάμπα σύμφωνα με το πρώτο κύκλωμα στο σχ. 3, και θα έχετε τάση μπαταρίας 9 V, τότε δεν θα πέφτουν 9 V στη λάμπα, αλλά 8,5 ή ακόμα και 8 (ανάλογα με τον τύπο της διόδου). Αυτά τα 0,5 ... 1 V είναι η πτώση τάσης στη δίοδο. Μια αργή αύξηση του ρεύματος σε τάση 0,5 ... 1V σημαίνει ότι σε αυτό το τμήμα το ρεύμα μέσω της διόδου ουσιαστικά δεν ρέει ακόμη και προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός.

Το γράφημα αντιστροφής σχεδιάζεται στο τρίτο τεταρτημόριο. Από αυτό μπορεί να φανεί ότι σε μια σημαντική περιοχή το ρεύμα σχεδόν δεν αλλάζει και στη συνέχεια αυξάνεται σαν χιονοστιβάδα. Τι σημαίνει? Εάν ανάψετε τη λάμπα σύμφωνα με το δεύτερο κύκλωμα στο σχ. 3, τότε δεν θα λάμπει, επειδή η δίοδος δεν περνά ρεύμα προς την αντίθετη κατεύθυνση (πιο συγκεκριμένα, περνά, όπως φαίνεται στο γράφημα, αλλά αυτό το ρεύμα είναι τόσο μικρό που η λάμπα δεν θα ανάψει). Αλλά μια δίοδος δεν μπορεί να κρατήσει την τάση επ' αόριστον. Εάν αυξήσετε την τάση, για παράδειγμα, σε αρκετές εκατοντάδες βολτ, τότε αυτό υψηλής τάσηςΗ δίοδος θα «σπάσει» (δείτε την καμπή στον αντίστροφο κλάδο του γραφήματος) και το ρεύμα θα διαρρέει τη δίοδο. Αυτό είναι απλώς μια "καταστροφή" - αυτή είναι μια μη αναστρέψιμη διαδικασία (για τις διόδους). Δηλαδή, μια τέτοια "βλάβη" θα οδηγήσει στην εξάντληση της διόδου και είτε θα σταματήσει εντελώς να περνάει ρεύμα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, είτε αντίστροφα - θα περάσει ρεύμα προς όλες τις κατευθύνσεις.

Τα χαρακτηριστικά συγκεκριμένων διόδων υποδεικνύουν πάντα τη μέγιστη αντίστροφη τάση - δηλαδή την τάση που μπορεί να αντέξει η δίοδος χωρίς "βλάβη" όταν ενεργοποιείται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό συσκευών όπου χρησιμοποιούνται δίοδοι.

Συγκρίνοντας τα χαρακτηριστικά των διόδων πυριτίου και γερμανίου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι στις συνδέσεις p-n μιας διόδου πυριτίου, τα εμπρός και τα αντίστροφα ρεύματα είναι μικρότερα από ό,τι σε μια δίοδο γερμανίου (στις ίδιες τιμές τάσης στους ακροδέκτες). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πυρίτιο έχει μεγαλύτερο διάκενο ζώνης και για τη μετάβαση των ηλεκτρονίων από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας, πρέπει να προσδώσουν μεγάλη πρόσθετη ενέργεια.

ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ, ΠΥΚΝΩΤΕΣ

ΣΥΝΤΟΜΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

Αντιστάσεις

Οι αντιστάσεις είναι από τα πιο κοινά μέρη του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Αντιπροσωπεύουν από 20 έως 50%, δηλαδή μέχρι το ήμισυ του συνολικού αριθμού εξαρτημάτων ραδιοφώνου στη συσκευή. Η αρχή της λειτουργίας των αντιστάσεων βασίζεται στη χρήση της ιδιότητας των υλικών να αντιστέκονται στο ρέον ρεύμα. Οι αντιστάσεις χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες κύριες παραμέτρους:

Ονομαστική τιμή αντίστασης. Μετριέται σε ohms (Ohm), kiloohms (kOhm), megaohms (MΩ). ,

Οι ονομαστικές τιμές αντίστασης υποδεικνύονται στο περίβλημα της αντίστασης. Η ονομαστική τιμή αντίστασης αντιστοιχεί στην τιμή από τυπικές σειρέςαντιστάσεις που δίνονται στο Παράρτημα 1.

Ανοχήτην πραγματική αντίσταση της αντίστασης από την ονομαστική της τιμή. Αυτή η απόκλιση μετριέται ως ποσοστό, κανονικοποιείται και προσδιορίζεται από την κατηγορία ακρίβειας. Τρεις κατηγορίες ακρίβειας χρησιμοποιούνται ευρέως: I - επιτρέποντας απόκλιση της αντίστασης από την ονομαστική τιμή κατά ± 5%, II - κατά ± 10%, III - κατά ± 20%. Στον σύγχρονο ηλεκτρονικό εξοπλισμό, χρησιμοποιούνται συχνά αντιστάσεις με αυξημένη ακρίβεια αντίστασης, παράγονται με ανοχές (%): ± 2; ±1; ±0,5; ±0,2; ±0,1; ±0,05; ±0,02; ±0,01 κ.λπ.

Ονομαστική ισχύςαντίσταση διάχυσης Rnom. Αυτή η παράμετρος μετριέται σε watt (W). Αυτή είναι η μέγιστη ισχύς συνεχούς ή εναλλασσόμενου ρεύματος, κατά τη ροή του οποίου μέσω μιας αντίστασης μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς ζημιά. Η ισχύς Рnom, το ρεύμα I που διαρρέει την αντίσταση, η πτώση τάσης U κατά μήκος της αντίστασης και η αντίστασή της R σχετίζονται με την εξάρτηση: P=UI U=IR. Στις περισσότερες συσκευές REA, χρησιμοποιούνται αντιστάσεις με ονομαστική απαγωγή ισχύος από 0,125 έως 2 W.

Συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης (TCR) της αντίστασης. Χαρακτηρίζει τη σχετική αλλαγή στην αντίσταση της αντίστασης όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλάζει κατά 1 ° C και εκφράζεται ως ποσοστό. Στις αντιστάσεις, το TCR είναι ασήμαντο και είναι κατά μέσο όρο δέκατα - μονάδες του ποσοστού.

Ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) του ίδιου του θορύβου. Ο εγγενής θόρυβος της αντίστασης προκύπτει λόγω της διαταραγμένης κίνησης ενός μέρους των ηλεκτρονίων όταν εφαρμόζεται τάση σε αυτό. Το EMF θορύβου (Esh) μετράται σε μικροβολτ ανά βολτ εφαρμοζόμενης τάσης (μV/V). Αυτή η τιμή για τις αντιστάσεις είναι επίσης ασήμαντη και ανέρχεται σε λίγα μικροβολτ ανά βολτ.

Εγγενής αυτεπαγωγή και χωρητικότητα αντιστάσεων. Καθορίζονται από τις συνολικές διαστάσεις, το σχεδιασμό και επηρεάζουν το εύρος συχνοτήτων των αντιστάσεων.

Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό της ισχύος του ρεύματος στα κυκλώματα, για τη δημιουργία των απαραίτητων πτώσεων τάσης σε ορισμένα τμήματα των κυκλωμάτων, για διάφορες ρυθμίσεις (ένταση, ηχόχρωμα κ.λπ.) και σε πολλές άλλες περιπτώσεις.

Υπό όρους γραφική ονομασία αντιστάσεων και διαγράμματα σύνδεσης

Σύμφωνα με το GOST2.728-74, το UGO μιας σταθερής αντίστασης καλωδίου έχει την ακόλουθη μορφή:

Ρύζι. 1. Αντίσταση με σύρμα UGO

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κυκλωμάτων σύνδεσης αντιστάσεων - σύνδεση σε σειρά αντιστάσεων και παράλληλη.

Όταν οι αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά, η ισοδύναμη αντίστασή τους θα είναι ίση με το άθροισμα όλων των μεμονωμένων αντιστάσεων

Όταν οι αντιστάσεις συνδέονται παράλληλα, η ισοδύναμη αντίστασή τους μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο

.

Πυκνωτές

ηλεκτρικός πυκνωτήςονομάζονται συσκευές σχεδιασμένες να συσσωρεύουν ηλεκτρικό φορτίο.

Η αρχή της λειτουργίας ενός πυκνωτή βασίζεται στη συσσώρευση ηλεκτρικού φορτίου μεταξύ δύο αγωγών που απέχουν στενά. Τέτοιοι αγωγοί ονομάζονται επίσης πλάκες. Ανάλογα με τον τύπο του διηλεκτρικού που χωρίζει τις πλάκες, υπάρχουν τύποι πυκνωτών.

Οι κύριες παράμετροι του πυκνωτή περιλαμβάνουν:

Ηλεκτρική ονομαστική χωρητικότητα- την ικανότητα ενός πυκνωτή να συσσωρεύει ηλεκτρικά φορτία στις πλάκες υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Η ονομαστική χωρητικότητα αναγράφεται στον πυκνωτή ή στη συνοδευτική τεκμηρίωση, επιλέγεται σύμφωνα με τον εγκατεστημένο αριθμό. Μετριέται σε farads [F], ωστόσο, το 1F είναι μια μάλλον μεγάλη τιμή, επομένως η τιμή των συμβατικών πυκνωτών χρησιμοποιείται με τα προθέματα nano- (10 -9), micro- (10 -6), μίλια - (10 - 3).

Ανοχήτην πραγματική χωρητικότητα του πυκνωτή από την ονομαστική του τιμή. Αυτή η απόκλιση μετριέται ως ποσοστό, κανονικοποιείται και προσδιορίζεται από την κατηγορία ακρίβειας.

Θερμοκρασία Συντελεστής Χωρητικότητας (TKE)- η σχετική μεταβολή της χωρητικότητας του πυκνωτή υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Υπό την επίδραση της θερμοκρασίας, οι πλάκες πυκνωτών αλλάζουν τις γεωμετρικές τους διαστάσεις, την απόσταση μεταξύ τους και την τιμή της διηλεκτρικής σταθεράς του διηλεκτρικού αλλάζει, επομένως, αλλάζει και η τιμή της χωρητικότητας του πυκνωτή. Για όλους τους πυκνωτές αυτή η εξάρτησημη γραμμικό, ωστόσο, ανάλογα με τον τύπο του διηλεκτρικού, για κάποιους προσεγγίζει γραμμικό.

Ονομαστική τάση U- τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή της άμεσης τάσης (ή το άθροισμα της σταθερής συνιστώσας και του πλάτους της μεταβλητής συνιστώσας) στην οποία μπορεί να λειτουργήσει ο πυκνωτής καθ' όλη την εγγυημένη διάρκεια ζωής σε κανονική θερμοκρασία.

Υπό όρους γραφική ονομασία πυκνωτών και διαγράμματα σύνδεσης

Σύμφωνα με το GOST2.728-74, οι πυκνωτές υποδεικνύονται στα διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων:

Ρύζι. 2. Πυκνωτής UGO

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κυκλωμάτων πυκνωτών - σειρών και παράλληλων.

Όταν οι πυκνωτές συνδέονται παράλληλα, η χωρητικότητά τους προστίθεται σύμφωνα με τον τύπο

.

Όταν οι πυκνωτές συνδέονται σε σειρά, η ισοδύναμη χωρητικότητά τους μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο

.

Αντιστάσεις και πυκνωτές σήμανσης

Σήμανση αντίστασης

Σύμφωνα με το GOST 28883-90 - αντιστάσεις βιομηχανικής παραγωγής, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα συστήματα σήμανσης:

Το γράμμα γεμάτο

Οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά που περιλαμβάνονται στο πλήρες σύμβολο της αντίστασης υποδεικνύονται με την ακόλουθη σειρά: ονομαστική απαγωγή ισχύος, ονομαστική αντίσταση και χαρακτηρισμός γράμματος της μονάδας μέτρησης, επιτρεπόμενη απόκλιση αντίστασης σε ποσοστό (%), λειτουργικό χαρακτηριστικό, προσδιορισμός του άκρου του άξονα και το μήκος του προεξέχοντος τμήματος του άξονα.

Παράδειγμα πλήρους συμβόλου για μόνιμη αντίσταση χωρίς σύρμα με αριθμό καταχώρισης 4, ονομαστική απαγωγή ισχύος 0,5 W, ονομαστική αντίσταση 10 kOhm, με ανοχή ± 1%, ομάδα στάθμης θορύβου Α, ομάδα TKS - Β, όλες οι κλιματικές αλλαγές ΝΤΟ.

Р1-4‑0,5‑10kOhm±1% A-B-V OZHO.467,157 TU

Συντομογραφίες γραμμάτων

Λόγω του γεγονότος ότι το πλήρες σύμβολο καταλαμβάνει σημαντική θέση στο περίβλημα της αντίστασης, η χρήση του δεν είναι πάντα δυνατή και βολική, επομένως, εισήχθη μια συντομευμένη ονομασία γραμμάτων, η οποία περιλαμβάνει τον προσδιορισμό της ονομαστικής αντίστασης και της επιτρεπόμενης απόκλισης. Η ονομαστική αντίσταση υποδεικνύεται ως κωδικός. Η κωδικοποιημένη ονομασία της ονομαστικής αντίστασης αποτελείται από τρεις ή τέσσερις χαρακτήρες, συμπεριλαμβανομένων δύο ή τριών ψηφίων και ένα γράμμα του λατινικού αλφαβήτου. Ένα κωδικό γράμμα από το ρωσικό ή το λατινικό αλφάβητο υποδεικνύει τον πολλαπλασιαστή που αποτελεί την αντίσταση και καθορίζει τη θέση της υποδιαστολής. Τα γράμματα R, K, M, G, T δηλώνουν τους παράγοντες 1, 10 3 , 10 6 , 10 9 , 10 12 αντίστοιχα. Παραδείγματα κωδικοποιημένων ονομασιών για την ονομαστική αντίσταση είναι τα εξής: 215 Ohm - 215R, 150 kOhm - 150K,2,2 MΩ - 2M2,6,8 GΩ - 6G8,1 TΩ - 1T0 Η κωδικοποιημένη ονομασία για την ανοχή αποτελείται από ένα γράμμα που αντιστοιχεί στην απόκλιση %. Η σημασία των κωδικοποιητικών γραμμάτων δίνεται στο Παράρτημα 2.

Εκτός από την κωδικοποίηση που περιγράφεται παραπάνω, οι αντιστάσεις που διατίθενται στο εμπόριο χρησιμοποιούν κωδικοποίηση χρώματος.

Σήμανση πυκνωτή

Μια σύντομη σήμανση ενός πυκνωτή πραγματοποιείται σύμφωνα με τους ίδιους κανόνες με τη σήμανση των αντιστάσεων. Η ονομαστική χωρητικότητα ενός πυκνωτή εκφράζεται χρησιμοποιώντας 3-4 αριθμούς και έναν κωδικό πολλαπλασιαστή. Συνηθίζεται να χρησιμοποιείτε τα ακόλουθα γράμματα p, n, μ, m, που αντιστοιχούν στους πολλαπλασιαστές pico-, nano-, micro-, mi- farad.

Ένα παράδειγμα σήμανσης ενός πυκνωτή: p10 - 0,1pF; 1μ5 - 1,5μF.

ΗΜΙΑΓΩΓΙΚΕΣ ΔΙΟΔΕΣ:

VAC ΤΗΣ ΔΙΩΔΟΥ ΑΝΟΡΘΩΤΗ

Σύγκριση του χαρακτηριστικού μιας πραγματικής διόδου με το χαρακτηριστικό μιας ιδανικής διασταύρωση p-nένα.

Είναι γνωστό ότι το στατικό CVC μιας εξιδανικευμένης διόδου ημιαγωγού περιγράφεται από την έκφραση:

,

όπου Εγώείναι το ρεύμα της διόδου? U- την τάση που εφαρμόζεται σε αυτό. Είναι- ρεύμα κορεσμού, προσδιοριζόμενο παράμετροι p-nμετάβαση; kT/q– θερμικό δυναμικό ( kT/q\u003d 0,0259 V σε T \u003d 300K).

Ο τύπος του χαρακτηριστικού που περιγράφεται από αυτή την έκφραση φαίνεται στο σχ. 3.

Ρύζι. 3. VAC τέλειο π-νμετάβαση.

Κατά την εμφάνιση του CVC, η κλίμακα κατά μήκος των αξόνων μπροστινής και αντίστροφης τάσης επιλέγεται διαφορετικά, καθώς αυτές οι τιμές διαφέρουν κατά τάξεις μεγέθους. Διαφορετικές κλίμακες δίνουν την εντύπωση μιας διακοπής του χαρακτηριστικού στο σημείο μηδέν, αλλά στην πραγματικότητα το χαρακτηριστικό I–V είναι διαφορικά ομαλό. Στον άμεσο κλάδο του χαρακτηριστικού, η εξάρτηση του ρεύματος από την τάση είναι εκθετική και αφού περάσει η τάση από την τιμή κατωφλίου UΜια περαιτέρω αλλαγή στην τάση κατά τα δέκατα του βολτ προκαλεί σημαντική αλλαγή στο ρεύμα μέσω της διόδου.

Η μόνη παράμετρος CVC που σχετίζεται με τις φυσικές και σχεδιαστικές παραμέτρους και τις γεωμετρικές διαστάσεις της ενεργού περιοχής της διόδου είναι το ρεύμα κορεσμού Είναι.

όπου qείναι το φορτίο ηλεκτρονίων. n i είναι η εγγενής συγκέντρωση των φορέων φορτίου στον ημιαγωγό. Ν db και μεγάλο pb είναι ο συντελεστής διάχυσης και το μήκος διάχυσης των μειοψηφικών φορέων σε αυτό. W b είναι το πάχος της βάσης. φά – p-n περιοχήμετάβαση.

Το CVC μιας πραγματικής διόδου διαφέρει από τα χαρακτηριστικά μιας ιδανικής διασταύρωσης p-n για διάφορους λόγους:

Ανασυνδυασμός και δημιουργία οπών και ηλεκτρονίων στη μεταβατική SCR

Πτώση τάσης στην ογκομετρική αντίσταση βάσης

· Εφέ εμφάνισης υψηλό επίπεδοέγχυση υψηλού ρεύματος

Η παρουσία ρευμάτων διαρροής μέσω της διασταύρωσης p-n

Η αρχή της βλάβης στον αντίστροφο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης

Ανομοιογενές κράμα βάσης

Προθέρμανση της διασταύρωσης p-n με την εκχωρούμενη ισχύ

Αυτά τα αποτελέσματα οδηγούν στο γεγονός ότι το CVC της διόδου περιγράφεται μόνο ποιοτικά.

Ο αντίστροφος κλάδος του CVC σχηματίζεται από το άθροισμα τριών συνιστωσών:

ρεύμα κορεσμού Είναι, ρεύμα θερμικής παραγωγής στη διασταύρωση SCR p-n Εγώ Γκαι ρεύμα διαρροής εγώ ut. Η αναλογία μεταξύ αυτών των στοιχείων για διόδους από διαφορετικά υλικά ημιαγωγών είναι διαφορετική

Το ρεύμα παραγωγής θερμότητας στη διασταύρωση p-n περιγράφεται από τον τύπο

όπου δ - p-n-πλάτος διασταύρωσης. τpnείναι η αποτελεσματική διάρκεια ζωής που χαρακτηρίζει τον ρυθμό δημιουργίας ζευγών ηλεκτρονίων-οπών στη μεταβατική SCR. Το ρεύμα εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση μέσω της εξάρτησης δ (U).

Το ρεύμα διαρροής οφείλεται σε αγώγιμα κανάλια μέσα στη διασταύρωση p-n και στην επιφάνεια του κρυστάλλου. Εξαρτάται από το εμβαδόν και την περίμετρο της διασταύρωσης και έναν αριθμό άλλων παραγόντων και έχει μια περίπου γραμμική εξάρτηση από την αντίστροφη τάση.

Ο μπροστινός κλάδος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης μιας πραγματικής διόδου διατηρεί την εκθετική εξάρτηση του ρεύματος από την τάση, επομένως μπορεί να περιγραφεί με εκφράσεις όπως:

όπου Εγώ 0και Μείναι οι παράμετροι του χαρακτηριστικού, οι οποίες μπορεί να διαφέρουν σε διάφορα μέρη του CVC.

Σύγκριση των χαρακτηριστικών διόδων από διάφορες
υλικά

Οι δίοδοι που μελετήθηκαν στην εργασία είναι κατασκευασμένες από διάφορα υλικά ημιαγωγών, αλλά έχουν περίπου τις ίδιες φυσικές και δομικές παραμέτρους. Η διαφορά στα χαρακτηριστικά τους οφείλεται στη διαφορά στις παραμέτρους:

πλάτος ζώνης

Κινητικότητα φορέων φόρτισης

Η διάρκεια ζωής των φορέων φόρτισης κ.λπ.

Η μεγαλύτερη επιρροήη διαφορά στις παραμέτρους επηρεάζεται από τη διαφορά στις τιμές του κενού ζώνης Π.χ. Καθορίζει την εγγενή συγκέντρωση των φορέων φορτίου n iπου περιλαμβάνεται στην έκφραση των παραμέτρων CVC.

Τιμή κενού Π.χκαι n iδίνονται στο Παράρτημα 3.

Τα ρεύματα κορεσμού όλων των διόδων, εκτός από το γερμάνιο, είναι πολύ μικρά και ανέρχονται σε λίγα νανοαμπέρ, επομένως το κύριο συστατικό του αντίστροφου ρεύματος αυτών των διόδων είναι το ρεύμα διαρροής. Η κύρια διαφορά μεταξύ των άμεσων διακλαδώσεων των χαρακτηριστικών I–V διαφόρων διόδων είναι η διαφορετική τιμή του ρεύματος κορεσμού. Το Παράρτημα 3 δίνει τις τιμές U OLπου λαμβάνεται θεωρητικά για πραγματικές διόδους, μπορεί να διαφέρει για διάφορους λόγους, κυρίως λόγω της πτώσης της αντίστασης όγκου της βάσης.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Για να μελετήσουν τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης μιας πραγματικής διόδου, οι μαθητές πρέπει να συναρμολογήσουν το πειραματικό κύκλωμα

Ρύζι. 4. Σχέδιο του πειράματος

Ένας ψηφιακός παλμογράφος ή ψηφιακά πολύμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως miliammeter και voltmeter. Ως πηγή χρησιμοποιείται η πηγή ελεγχόμενης τάσης στο σταντ εκπαίδευσης NI ELVIS. Προκειμένου να διασφαλιστεί η αδιάλειπτη λειτουργία της γεννήτριας πάγκου, είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί μια περιοριστική αντίσταση R στο κύκλωμα, την τιμή της οποίας οι μαθητές πρέπει να υπολογίσουν χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους του πάγκου.

Αφού συναρμολογήσουν το κύκλωμα και τον ελέγξουν από τον δάσκαλο, οι μαθητές πρέπει να κάνουν μια σειρά πειραμάτων. Ρυθμίζοντας την τιμή τάσης στην έξοδο από τη γεννήτρια και καταγράφοντας τις ενδείξεις του οργάνου σε πίνακα.

Σήμερα, οι δίοδοι μπορούν να βρεθούν σε σχεδόν οποιαδήποτε οικιακή συσκευή. Πολλοί μάλιστα συναρμολογούν κάποιες συσκευές στο οικιακό τους εργαστήριο. Αλλά για να χρησιμοποιήσετε σωστά αυτά τα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος, πρέπει να ξέρετε ποιο είναι το CVC της διόδου. Σε αυτό το χαρακτηριστικό θα επικεντρωθεί αυτό το άρθρο.

Τι είναι

Το CVC σημαίνει χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση ενός ημιαγωγού διόδου. Αντανακλά την εξάρτηση του ρεύματος που διέρχεται από τη διασταύρωση p-n της διόδου. Το χαρακτηριστικό I–V καθορίζει την εξάρτηση του ρεύματος από το μέγεθος, καθώς και την πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης. Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης έχει τη μορφή γραφήματος (σχήματος). Αυτό το γράφημα μοιάζει με αυτό:

CVC για δίοδο

Για κάθε τύπο διόδου, η καμπύλη I–V θα έχει τη δική της συγκεκριμένη μορφή. Όπως μπορείτε να δείτε, το γράφημα περιέχει μια καμπύλη. Στο κατακόρυφο στο επάνω μέρος, οι τιμές του συνεχούς ρεύματος (απευθείας σύνδεση) σημειώνονται εδώ και στο κάτω μέρος - αντίστροφα. Αλλά το οριζόντιο διάγραμμα και το γράφημα εμφανίζουν την τάση, ομοίως προς την εμπρός και την αντίστροφη κατεύθυνση. Έτσι, το χαρακτηριστικό κύκλωμα ρεύματος-τάσης θα αποτελείται από δύο μέρη:

• άνω και δεξί μέρος– το στοιχείο λειτουργεί προς τα εμπρός. Αντανακλά την απόδοση. Η γραμμή σε αυτό το τμήμα πηγαίνει απότομα προς τα πάνω. Χαρακτηρίζει μια σημαντική αύξηση της μπροστινής τάσης.
• κάτω αριστερό μέρος - το στοιχείο δρα προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αντιστοιχεί σε κλειστό (αντίστροφο) ρεύμα διαμέσου της διασταύρωσης. Εδώ η γραμμή κινείται σχεδόν παράλληλα με τον οριζόντιο άξονα. Αντανακλά την αργή άνοδο του αντίστροφου ρεύματος.

Σημείωση! Όσο πιο απότομη είναι η κατακόρυφη κορυφή του γραφήματος και όσο πιο κοντά είναι η κάτω γραμμή στον οριζόντιο άξονα, τόσο καλύτερες θα είναι οι ιδιότητες ανορθωτή του ημιαγωγού.

Πρέπει να σημειωθεί ότι το CVC εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, μια αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα μπορεί να οδηγήσει σε απότομη αύξηση του αντίστροφου ρεύματος.
Μπορείτε να φτιάξετε ένα VAC με τα χέρια σας ως εξής:

• πάρε το τροφοδοτικό?
• το συνδέουμε σε οποιαδήποτε δίοδο (μείον στην κάθοδο και συν στην άνοδο).
• Κάντε μετρήσεις με ένα πολύμετρο.

Από τα δεδομένα που λαμβάνονται, χτίζεται το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης για ένα συγκεκριμένο στοιχείο. Το σχήμα ή το γράφημά του μπορεί να μοιάζει με αυτό.

Μη γραμμικό IV

Το γράφημα δείχνει το CVC, το οποίο σε αυτό το σχέδιο ονομάζεται μη γραμμικό.
Εξετάστε τα παραδείγματα διαφόρων τύπων ημιαγωγών. Για κάθε μεμονωμένη περίπτωση, αυτό το χαρακτηριστικό θα έχει το δικό του χρονοδιάγραμμα, αν και θα είναι όλα ίδια με μικρές μόνο αλλαγές.

VAC για τον Schottky

Μία από τις πιο κοινές διόδους σήμερα είναι η Schottky. Αυτός ο ημιαγωγός πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Walter Schottky. Για τον Schottky, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης θα έχει την ακόλουθη μορφή.

VAC για τον Schottky

Όπως μπορείτε να δείτε, ο Schottky χαρακτηρίζεται από μια μικρή πτώση τάσης σε κατάσταση άμεσης σύνδεσης. Το ίδιο το γράφημα είναι σαφώς ασύμμετρο. Στη ζώνη των μπροστινών πόλεων, παρατηρείται εκθετική αύξηση του ρεύματος και της τάσης. Με αντίστροφη και προς τα εμπρός πόλωση για ένα δεδομένο στοιχείο, το ρεύμα στο φράγμα οφείλεται σε ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, τέτοια στοιχεία χαρακτηρίζονται από γρήγορη δράση, καθώς δεν έχουν διαδικασίες διάχυσης και ανασυνδυασμού. Σε αυτή την περίπτωση, η ασυμμετρία του CVC θα είναι χαρακτηριστική για κατασκευές τύπου φραγμού.Εδώ, η εξάρτηση του ρεύματος από την τάση προσδιορίζεται αλλάζοντας τον αριθμό των φορέων που συμμετέχουν στις διαδικασίες μεταφοράς φορτίου.

Δίοδος πυριτίου και το CVC της

Εκτός από τον Schottky, πολύ δημοφιλής στο αυτή τη στιγμήχρησιμοποιήστε ημιαγωγούς πυριτίου. Για μια δίοδο τύπου πυριτίου, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μοιάζει με αυτό.

CVC διόδου πυριτίου και γερμανίου

Για τέτοιους ημιαγωγούς, αυτό το χαρακτηριστικό ξεκινά από περίπου 0,5-0,7 Volt. Οι ημιαγωγοί πυριτίου συχνά συγκρίνονται με τους ημιαγωγούς γερμανίου. Εάν οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος είναι ίσες, τότε και οι δύο συσκευές θα εμφανίσουν διάκενο ζώνης. Σε αυτή την περίπτωση, το στοιχείο πυριτίου θα έχει χαμηλότερο ρεύμα προς τα εμπρός από το γερμάνιο. Ο ίδιος κανόνας ισχύει για το αντίστροφο ρεύμα. Επομένως, στους ημιαγωγούς γερμανίου, η θερμική διάσπαση συνήθως συμβαίνει αμέσως εάν υπάρχει μεγάλη αντίστροφη τάση.
Ως αποτέλεσμα, παρουσία της ίδιας θερμοκρασίας και μπροστινής τάσης, το φράγμα δυναμικού των ημιαγωγών πυριτίου θα είναι υψηλότερο και το ρεύμα έγχυσης θα είναι χαμηλότερο.

VAC και δίοδος ανορθωτή

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να εξετάσω αυτό το χαρακτηριστικό για μια δίοδο ανορθωτή. Μια δίοδος ανορθωτή είναι ένας τύπος ημιαγωγού που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή AC σε DC.

CVC για ανορθωτική δίοδο

Το διάγραμμα δείχνει το πειραματικό CVC και το θεωρητικό (διακεκομμένη γραμμή). Όπως μπορείτε να δείτε, δεν ταιριάζουν. Ο λόγος για αυτό έγκειται στο γεγονός ότι ορισμένοι παράγοντες δεν ελήφθησαν υπόψη για τους θεωρητικούς υπολογισμούς:

• την παρουσία ωμικής αντίστασης των περιοχών βάσης και εκπομπής του κρυστάλλου.
• τα συμπεράσματα και τις επαφές του·
• η πιθανότητα ρευμάτων διαρροής κατά μήκος της κρυσταλλικής επιφάνειας.
• την πορεία των διαδικασιών ανασυνδυασμού και παραγωγής κατά τη μετάβαση για φορείς·
• διαφόρων ειδών βλάβες κ.λπ.

Όλοι αυτοί οι παράγοντες μπορεί να έχουν διαφορετικές επιρροές, οδηγώντας σε απόκλιση από το θεωρητικό χαρακτηριστικό πραγματικού ρεύματος-τάσης. Επιπλέον, σημαντική επίδραση στην εμφάνισηΤα γραφικά σε αυτήν την κατάσταση αποδίδουν τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Η καμπύλη I-V για μια δίοδο ανορθωτή δείχνει την υψηλή αγωγιμότητα της συσκευής τη στιγμή που εφαρμόζεται τάση σε αυτήν προς τα εμπρός. Στην αντίθετη κατεύθυνση, παρατηρείται χαμηλή αγωγιμότητα.Σε μια τέτοια κατάσταση, το ρεύμα μέσω του στοιχείου πρακτικά δεν ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αλλά αυτό συμβαίνει μόνο σε ορισμένες παραμέτρους αντίστροφης τάσης. Εάν ξεπεραστεί, τότε το γράφημα δείχνει μια αύξηση του ρεύματος που μοιάζει με χιονοστιβάδα προς την αντίθετη κατεύθυνση.

συμπέρασμα

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης για στοιχεία διόδου θεωρείται σημαντική παράμετρος, που αντικατοπτρίζει τις ιδιαιτερότητες της αγωγιμότητας του ρεύματος στην αντίστροφη και προς τα εμπρός κατεύθυνση. Καθορίζεται ανάλογα με την τάση και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Επίλυση του προβλήματος του τρεμουλιάσματος Λωρίδες LEDεπί «Μάτια αγγέλου» για το αυτοκίνητο με τα χέρια του Κατασκευές υποστήριξης για φωτισμό εξωτερικού χώρου: τι πρέπει να γνωρίζετε