Η εξίσωση του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης της διόδου. Ανορθωτικές δίοδοι: Γενικές πληροφορίες, χαρακτηριστικά σχεδιασμού και χαρακτηριστικά των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης

Υπάρχουν πολλές συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για τη μετατροπή ηλεκτρικού ρεύματος και οι διόδους ανορθωτή είναι μία από αυτές.

Η δίοδος ανορθωτή είναι ένας μετατροπέας ρεύματος AC σε DC. Είναι ένας από τους τύπους ημιαγωγών. Έλαβε ευρεία εφαρμογή λόγω του κύριου χαρακτηριστικού - της μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος αυστηρά προς μία κατεύθυνση.

Λειτουργική αρχή

Δημιουργείται το επιθυμητό αποτέλεσμα κατά τη λειτουργία της συσκευής χαρακτηριστικά p-nμετάβαση. Συνίστανται στο γεγονός ότι δίπλα στη διασταύρωση δύο ημιαγωγών είναι ενσωματωμένο ένα στρώμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από δύο σημεία: υψηλή αντίσταση και απουσία φορέων φορτίου. Περαιτέρω, όταν αυτό το στρώμα μπλοκαρίσματος εκτίθεται σε μια εναλλασσόμενη τάση από το εξωτερικό, το πάχος του μειώνεται και στη συνέχεια εξαφανίζεται. Το ρεύμα που αυξάνεται κατά τη διάρκεια αυτού είναι το συνεχές ρεύμα που περνά από την άνοδο στην κάθοδο. Σε περίπτωση αλλαγής της πολικότητας της εξωτερικής εναλλασσόμενης τάσης, το στρώμα μπλοκαρίσματος θα είναι μεγαλύτερο και η αντίσταση θα αυξηθεί αναπόφευκτα.

Το χαρακτηριστικό I-V της διόδου ανορθωτή (χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ) δίνει επίσης μια ιδέα για τις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας του ανορθωτή και είναι μη γραμμικό. Μοιάζει με αυτό: υπάρχουν δύο κλάδοι - άμεσος και αντίστροφος. Το πρώτο αντανακλά την υψηλότερη αγωγιμότητα του ημιαγωγού όταν εμφανίζεται μια άμεση διαφορά δυναμικού. Το δεύτερο δείχνει την τιμή της χαμηλής αγωγιμότητας στην αντίστροφη διαφορά δυναμικού.

Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης του ανορθωτή είναι ευθέως ανάλογα με τη θερμοκρασία, με μια αύξηση στην οποία μειώνεται η διαφορά δυναμικού. Το ηλεκτρικό ρεύμα δεν θα περάσει μέσα από τη συσκευή σε περίπτωση χαμηλής αγωγιμότητας, αλλά συμβαίνει βλάβη χιονοστιβάδας σε περίπτωση που η αντίστροφη τάση ανέλθει σε ένα ορισμένο επίπεδο.

Χρήση συναρμολόγησης

Κατά τη λειτουργία μιας διόδου ημιαγωγού ανορθωτή, μόνο τα μισά κύματα AC είναι χρήσιμα, αντίστοιχα, περισσότερο από το μισό της τάσης εισόδου χάνεται ανεπανόρθωτα.

Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα της μετατροπής AC σε DC, χρησιμοποιείται ένα συγκρότημα τεσσάρων συσκευών - μια γέφυρα διόδου. Διαφέρει ευνοϊκά στο ότι περνάει ρεύμα σε κάθε μισό κύκλο. Οι διοδικές γέφυρες παράγονται με τη μορφή κιτ που περικλείεται σε πλαστική θήκη.

διάγραμμα κυκλώματοςγέφυρα διόδου

Φυσικές και τεχνικές παράμετροι

Οι κύριες παράμετροι των διόδων ανορθωτή βασίζονται στις ακόλουθες τιμές:

• τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή της διαφοράς δυναμικού κατά την διόρθωση του ρεύματος, στην οποία η συσκευή δεν θα αποτύχει.
• το υψηλότερο μέσο ανορθωμένο ρεύμα.
• η υψηλότερη αντίστροφη τάση.

Η βιομηχανία παράγει ανορθωτές με διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά. Αντίστοιχα, οι συσκευές έχουν διαφορετικό σχήμα και μέθοδο εγκατάστασης. Χωρίζονται σε τρεις ομάδες:

1. Διόδους ανόρθωσηςυψηλή ισχύς. Χαρακτηρίζονται από ικανότητα μεταφοράς ρεύματος έως 400 A και είναι υψηλής τάσης. Οι ανορθωτικές δίοδοι υψηλής τάσης παράγονται σε δύο τύπους θηκών - καρφίτσα, όπου η θήκη είναι σφραγισμένη και γυαλί, και tablet, όπου η θήκη είναι κατασκευασμένη από κεραμικό.
2. Ανορθωτές δίοδοι μέσης ισχύος. Έχουν χωρητικότητα από 300 mA έως 10A.
3. Ανορθωτές δίοδοι χαμηλής ισχύος. Η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή ρεύματος είναι έως 300 mA.

Επιλογή Διόδων Ανορθωτή

Όταν αγοράζετε μια συσκευή, πρέπει να καθοδηγηθείτε από τις ακόλουθες παραμέτρους:

• Τιμές των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης του μέγιστου αντίστροφου και αιχμής ρεύματος.
• η μέγιστη επιτρεπόμενη αντίστροφη και μπροστινή τάση.
• μέση ισχύς του ανορθωμένου ρεύματος.
• υλικό της συσκευής και τύπος εγκατάστασης.

Ανάλογα με τα φυσικά χαρακτηριστικά, εφαρμόζεται η κατάλληλη ονομασία στο σώμα της συσκευής. Ο κατάλογος με τη σήμανση των διόδων ανορθωτή παρουσιάζεται σε εξειδικευμένο οδηγό. Πρέπει να γνωρίζετε ότι η επισήμανση των εισαγόμενων αναλόγων διαφέρει από τα εγχώρια.

Αξίζει επίσης να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι τα κυκλώματα ανορθωτή διαφέρουν ως προς τον αριθμό των φάσεων:

1. Μονή φάση. Χρησιμοποιείται ευρέως για οικιακές ηλεκτρικές συσκευές. Υπάρχουν δίοδοι αυτοκινήτου και για ηλεκτροσυγκόλληση τόξου.
2. Πολυφασική. Απαραίτητο για βιομηχανικό εξοπλισμό, δημόσιες και ειδικές μεταφορές.

Δίοδος Schottky

Μια ξεχωριστή θέση καταλαμβάνει η δίοδος Schottky. Εφευρέθηκε σε σχέση με τις αυξανόμενες ανάγκες στην αναπτυσσόμενη βιομηχανία των ραδιοηλεκτρονικών. Η κύρια διαφορά του από άλλες διόδους είναι ότι ο σχεδιασμός του περιέχει ένα μέταλλο ημιαγωγών όπως p-n εναλλακτικήμετάβαση. Αντίστοιχα, η δίοδος Schottky έχει τις δικές της μοναδικές ιδιότητες με τις οποίες δεν μπορούν να καυχηθούν οι δίοδοι ανορθωτή πυριτίου. Μερικοί από αυτούς:

• λειτουργική ανανέωση του τέλους λόγω της χαμηλής του αξίας·
• ελάχιστη πτώση τάσης στη διασταύρωση με απευθείας σύνδεση.
• το ρεύμα διαρροής είναι υψηλό.

Στην κατασκευή της διόδου Schottky χρησιμοποιούνται υλικά όπως το πυρίτιο και το αρσενίδιο του γαλλίου, αλλά μερικές φορές χρησιμοποιείται και γερμάνιο. Οι ιδιότητες του υλικού είναι ελαφρώς διαφορετικές, αλλά σε κάθε περίπτωση, η μέγιστη επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση για έναν ανορθωτή Schottky δεν είναι μεγαλύτερη από 1200 V.

Σε αντίθεση με όλα τα πλεονεκτήματα, αυτός ο τύπος σχεδίασης έχει επίσης μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, στο συγκρότημα γέφυρας, η συσκευή κατηγορηματικά δεν αντιλαμβάνεται την περίσσεια του αντίστροφου ρεύματος. Η παραβίαση της συνθήκης οδηγεί σε βλάβη του ανορθωτή. Επίσης, μια μικρή πτώση τάσης εμφανίζεται σε χαμηλή τάση περίπου 60-70 V. Εάν η τιμή υπερβαίνει αυτό το ποσοστό, τότε η συσκευή μετατρέπεται σε έναν συνηθισμένο ανορθωτή.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα πλεονεκτήματα μιας ισχυρής διόδου Schottky ανορθωτή υπερβαίνουν σημαντικά τα μειονεκτήματα.

Δίοδος Ζένερ

Για τη σταθεροποίηση της τάσης, χρησιμοποιείται μια ειδική συσκευή που μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία βλάβης - μια δίοδος zener, το ξένο όνομα της οποίας είναι "Zener diode". Η συσκευή εκτελεί τη λειτουργία της λειτουργώντας σε λειτουργία βλάβης σε τάση αντίστροφης πόλωσης. Η αύξηση του ρεύματος συμβαίνει τη στιγμή της διάσπασης, ταυτόχρονα η διαφορική τιμή πέφτει στο ελάχιστο, με αποτέλεσμα η τάση να είναι σταθερή και να καλύπτει ένα αρκετά σοβαρό εύρος αντίστροφων ρευμάτων.

Πρακτική χρήση διόδου ανορθωτή

Σε σχέση με την ασταμάτητη ανάπτυξη της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου, η χρήση ανορθωτών έχει επηρεάσει όλους τους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Οι διόδους ανόρθωσης ισχύος χρησιμοποιούνται σε τέτοιες μονάδες και μηχανισμούς:

• σε τροφοδοτικά των κύριων κινητήρων οχημάτων (γη, αέρας και νερό), βιομηχανικές μηχανές και εξοπλισμό, γεωτρήσεις.
• στη διαμόρφωση της γέφυρας διόδου για μηχανές συγκόλλησης.
• σε εγκαταστάσεις ανόρθωσης για λουτρά επιμετάλλωσης που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μη σιδηρούχων μετάλλων ή την εφαρμογή προστατευτικής επικάλυψης σε ένα μέρος ή προϊόν·
• σε εγκαταστάσεις διόρθωσης για τον καθαρισμό του νερού και του αέρα, φίλτρα διαφόρων ειδών.
• για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις μέσω γραμμής υψηλής τάσης.

ΣΤΟ Καθημερινή ζωήΟι ανορθωτές χρησιμοποιούνται σε διάφορα κυκλώματα τρανζίστορ. Κυρίως συσκευές χαμηλής κατανάλωσης χρησιμοποιούνται τόσο με τη μορφή ανορθωτή μισού κύματος όσο και με τη μορφή γέφυρας διόδου. Για παράδειγμα, οι δίοδοι ανόρθωσης γεννήτριας είναι πολύ γνωστές στους αυτοκινητιστές.

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, ρέει μια δίοδος αντίστροφο ρεύμακαι ταυτόχρονα ενεργοποιείται προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός ή, με άλλα λόγια, είναι αδύνατο να εφαρμοστεί ταυτόχρονα και το "συν" και το "πλην" σε μία έξοδο. 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, είναι ουσιαστικά ηλεκτρικά διαγράμματαΟι πυκνωτές επισημαίνονται:

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

Συγκρίνοντας το χαρακτηριστικό μιας πραγματικής διόδου με το χαρακτηριστικό τέλειο π-νμετάβαση.

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. CVC ιδανικής σύνδεσης p-n.

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.

Για να ελέγξετε την κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε διαφορετικά ραδιόφωνα και ηλεκτρικά μέρη. Συγκεκριμένα, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούν μια δίοδο ημιαγωγών για το σκοπό αυτό, η χρήση της εξασφαλίζει ομαλό ρεύμα.

Συσκευή

Ημιαγωγική ηλεκτρική δίοδος ή βαλβίδα διόδου είναι μια συσκευή που είναι κατασκευασμένη από υλικά ημιαγωγών (συνήθως πυρίτιο) και λειτουργεί μόνο με μονόδρομη ροή φορτισμένων σωματιδίων. Το κύριο εξάρτημα είναι ένα κρυσταλλικό τμήμα, με σύνδεση p-n, το οποίο συνδέεται με δύο ηλεκτρικές επαφές. Οι σωλήνες διόδου κενού έχουν δύο ηλεκτρόδια: μια πλάκα (άνοδος) και μια θερμαινόμενη κάθοδο.

Φωτογραφία - δίοδος ημιαγωγών

Για τη δημιουργία διόδων ημιαγωγών χρησιμοποιούνται γερμάνιο και σελήνιο, όπως ήταν πριν από περισσότερα από 100 χρόνια. Η δομή τους επιτρέπει τη χρήση εξαρτημάτων για τη βελτίωση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, τη μετατροπή AC και DC σε μονοκατευθυντικά παλμικά και τη βελτίωση διαφόρων συσκευών. Στο διάγραμμα, μοιάζει με αυτό:

Φωτογραφία - Ονομασία διόδου

Υπάρχει ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙδιόδους ημιαγωγών, η ταξινόμησή τους εξαρτάται από το υλικό, την αρχή λειτουργίας και το πεδίο χρήσης: δίοδοι zener, παλμικές, κράμα, σημείο, varicaps, λέιζερ και άλλοι τύποι. Πολύ συχνά, χρησιμοποιούνται ανάλογα γεφυρών - πρόκειται για επίπεδους και πολυκρυσταλλικούς ανορθωτές. Το μήνυμά τους γίνεται επίσης με τη βοήθεια δύο επαφών.

Τα κύρια πλεονεκτήματα μιας διόδου ημιαγωγών:

1. Πλήρης εναλλαξιμότητα.
2. Εξαιρετικές παράμετροι απόδοσης.
3. Διαθεσιμότητα. Μπορούν να αγοραστούν σε οποιοδήποτε κατάστημα ηλεκτρικών ειδών ή να αφαιρεθούν δωρεάν από παλιά κυκλώματα. Η τιμή ξεκινά από 50 ρούβλια. Στα καταστήματά μας παρουσιάζονται τόσο εγχώριες μάρκες (KD102, KD103 κ.λπ.) όσο και ξένες.

Βαθμολόγηση

Η σήμανση μιας διόδου ημιαγωγών είναι μια συντομογραφία για τις κύριες παραμέτρους της συσκευής. Για παράδειγμα, το KD196V είναι μια δίοδος πυριτίου με τάση διάσπασης έως 0,3 V, τάση 9,6, ένα μοντέλο της τρίτης ανάπτυξης.

Βασισμένο σε αυτό:

1. Το πρώτο γράμμα προσδιορίζει το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η συσκευή.
2. Ονομα της συσκευής;
3. Ο αριθμός που καθορίζει το σκοπό.
4. Τάση συσκευής;
5. Ένας αριθμός που ορίζει άλλες παραμέτρους (εξαρτάται από τον τύπο του εξαρτήματος).

Βίντεο: χρήση διόδων

Αρχή λειτουργίας

Οι δίοδοι ημιαγωγών ή ανορθωτών έχουν μια αρκετά απλή αρχή λειτουργίας. Όπως έχουμε ήδη πει, η δίοδος είναι κατασκευασμένη από πυρίτιο με τέτοιο τρόπο ώστε το ένα άκρο της να είναι τύπου p και το άλλο άκρο n. Αυτό σημαίνει ότι και οι δύο επαφές έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Το ένα έχει περίσσεια ηλεκτρονίων, ενώ το άλλο έχει περίσσεια οπών. Φυσικά, υπάρχει μια περιοχή στη συσκευή στην οποία όλα τα ηλεκτρόνια γεμίζουν ορισμένα κενά. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν εξωτερικές χρεώσεις. Λόγω του γεγονότος ότι αυτή η περιοχή έχει εξαντληθεί από φορείς φόρτισης και είναι γνωστή ως η ενοποιητική περιοχή.

Φωτογραφία - η αρχή της λειτουργίας

Παρά το γεγονός ότι το τμήμα σύνδεσης είναι πολύ μικρό (συχνά το μέγεθός του είναι μερικά χιλιοστά του χιλιοστού), το ρεύμα δεν μπορεί να ρέει σε αυτό με τον συνηθισμένο τρόπο. Εάν εφαρμοστεί μια τάση τέτοια ώστε η περιοχή τύπου p να γίνει θετική και η περιοχή τύπου n, αντίστοιχα, αρνητική, οι οπές πηγαίνουν στον αρνητικό πόλο και βοηθούν τα ηλεκτρόνια να περάσουν από την περιοχή συγκέντρωσης. Με τον ίδιο τρόπο, τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τη θετική επαφή και, όπως λες, παρακάμπτουν την ενοποιητική. Παρά το γεγονός ότι όλα τα σωματίδια κινούνται με διαφορετικά φορτία σε διαφορετικές κατευθύνσεις, στο τέλος σχηματίζουν ένα μονοκατευθυντικό ρεύμα, το οποίο βοηθά στην ανόρθωση του σήματος και στην αποφυγή υπερτάσεων στις επαφές της διόδου.

Εάν εφαρμοστεί τάση σε μια δίοδο ημιαγωγών προς την αντίθετη κατεύθυνση, δεν θα ρέει ρεύμα μέσω αυτής. Ο λόγος είναι ότι οι τρύπες έλκονται από το αρνητικό δυναμικό, το οποίο βρίσκεται στην περιοχή τύπου p. Ομοίως, τα ηλεκτρόνια έλκονται από ένα θετικό δυναμικό που εφαρμόζεται στην περιοχή τύπου n. Αυτό προκαλεί την αύξηση του μεγέθους της περιοχής συγχώνευσης, καθιστώντας αδύνατη τη ροή των κατευθυντικών σωματιδίων.

Φωτογραφία - χαρακτηριστικά ημιαγωγών

IV-χαρακτηριστικά

Το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης μιας διόδου ημιαγωγών εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται και από ορισμένες παραμέτρους. Για παράδειγμα, ένας ιδανικός ανορθωτής ή δίοδος ημιαγωγών έχει τις ακόλουθες παραμέτρους:

1. Αντοχή άμεσης σύνδεσης - 0 ohm;
2. Θερμικό δυναμικό - VG \u003d + -0,1 V .;
3. Στην ευθεία τομή, RD > rD, δηλ. η άμεση αντίσταση είναι μεγαλύτερη από τη διαφορική.

Εάν ταιριάζουν όλες οι παράμετροι, τότε προκύπτει το ακόλουθο γράφημα:

Φωτογραφία - CVC ιδανικής διόδου

Μια τέτοια δίοδος χρησιμοποιείται στην ψηφιακή ηλεκτρική μηχανική, στη βιομηχανία λέιζερ και χρησιμοποιείται επίσης στην ανάπτυξη ιατρικού εξοπλισμού. Είναι απαραίτητο για υψηλές απαιτήσεις σε λογικές συναρτήσεις. Παραδείγματα είναι δίοδος λέιζερ, φωτοδίοδος.

Στην πράξη, αυτές οι παράμετροι είναι πολύ διαφορετικές από τις πραγματικές. Πολλές συσκευές απλά δεν μπορούν να λειτουργήσουν με τόσο υψηλή ακρίβεια ή δεν χρειάζονται τέτοιες απαιτήσεις. Το ισοδύναμο χαρακτηριστικό κυκλώματος ενός πραγματικού ημιαγωγού δείχνει ότι έχει σοβαρά μειονεκτήματα:

Φωτογραφία - CVC σε πραγματική δίοδο ημιαγωγών

Αυτό το χαρακτηριστικό IV μιας διόδου ημιαγωγών υποδηλώνει ότι κατά την άμεση μεταγωγή, οι επαφές πρέπει να φτάσουν τη μέγιστη τάση. Τότε ο ημιαγωγός θα ανοίξει στη διέλευση ηλεκτρονικών φορτισμένων σωματιδίων. Αυτές οι ιδιότητες δείχνουν επίσης ότι το ρεύμα θα ρέει κανονικά και χωρίς διακοπή. Αλλά μέχρι να ταιριάζουν όλες οι παράμετροι, η δίοδος δεν μεταφέρει ρεύμα. Ταυτόχρονα, για έναν ανορθωτή πυριτίου, η τάση κυμαίνεται εντός 0,7 και για ένα γερμάνιο - 0,3 Volt.

Η λειτουργία της συσκευής εξαρτάται πολύ από το επίπεδο του μέγιστου προς τα εμπρός ρεύματος που μπορεί να περάσει μέσα από τη δίοδο. Στο διάγραμμα, ορίζεται από το ID_MAX. Η συσκευή έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε όταν ενεργοποιείται με άμεσο τρόπο, να αντέχει μόνο ηλεκτρική ενέργειαπεριορισμένη δύναμη. Διαφορετικά, ο ανορθωτής θα υπερθερμανθεί και θα καεί σαν ένα κανονικό LED. Διάφοροι τύποι συσκευών χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της θερμοκρασίας. Φυσικά, μερικά από αυτά επηρεάζουν την αγωγιμότητα, αλλά παρατείνουν την απόδοση της διόδου.

Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι όταν διέρχεται ρεύμα AC, η δίοδος δεν είναι ιδανική συσκευή απομόνωσης. Λειτουργεί μόνο προς μία κατεύθυνση, αλλά το ρεύμα διαρροής πρέπει πάντα να λαμβάνεται υπόψη. Ο τύπος του εξαρτάται από τις υπόλοιπες παραμέτρους της χρησιμοποιούμενης διόδου. Τις περισσότερες φορές, τα σχήματα το ορίζουν ως I OP. Μια μελέτη από ανεξάρτητους εμπειρογνώμονες διαπίστωσε ότι το γερμάνιο περνάει έως και 200 ​​μΑ και το πυρίτιο έως τα 30 μΑ. Ταυτόχρονα, πολλά εισαγόμενα μοντέλα περιορίζονται σε διαρροή 0,5 µA.

Φωτογραφία - οικιακές δίοδοι

Όλοι οι τύποι διόδων είναι ευαίσθητοι σε διακοπή τάσης. Αυτή είναι μια ιδιότητα του δικτύου, η οποία χαρακτηρίζεται από περιορισμένη τάση. Οποιαδήποτε συσκευή σταθεροποίησης πρέπει να το αντέχει (δίοδος zener, τρανζίστορ, θυρίστορ, γέφυρα διόδου και πυκνωτής). Όταν η διαφορά εξωτερικού δυναμικού των επαφών μιας διόδου ανορθωτικής ημιαγωγού είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την περιορισμένη τάση, τότε η δίοδος γίνεται αγωγός, μειώνοντας την αντίσταση στο ελάχιστο σε ένα δευτερόλεπτο. Ο σκοπός της συσκευής δεν της επιτρέπει να το κάνει άλματα, διαφορετικά θα παραμορφώσει το VAC.

Μια δίοδος ημιαγωγών είναι μια συσκευή ημιαγωγών με μία διασταύρωση p-n και δύο ακροδέκτες.

Ανάλογα με τον λειτουργικό σκοπό διακρίνουν:

1) Διόδους ανορθωτή.

2) Δίοδοι Zener.

3) Δίοδοι παλμών και υψηλής συχνότητας.

4) Δίοδοι σήραγγας.

5) Varicaps.

Διόδους ανόρθωσηςσχεδιασμένο να διορθώνει εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 50 Hz σε συνεχές ρεύμα. Χρησιμοποιείται η κύρια ιδιότητα της μετάβασης ηλεκτρονίου-οπής - αγωγιμότητα μονής κατεύθυνσης.

Είναι ένας σύνδεσμος p-n σε ένα σφραγισμένο περίβλημα με δύο αγωγούς. Το θετικό τερματικό ονομάζεται άνοδος, το αρνητικό τερματικό ονομάζεται κάθοδος.

Το σχήμα 19 δείχνει τη δομή μιας διόδου ανορθωτή.

Εικόνα 19 - Η δομή της διόδου ανορθωτή

Η δίοδος στα ηλεκτρικά κυκλώματα ορίζεται σύμφωνα με το σχήμα 20.

Εικόνα 20 - Εικόνα διόδου σε ηλεκτρικά κυκλώματα

Το γράφημα της σχέσης μεταξύ ρεύματος και τάσης ονομάζεται χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση (VAC). Η δίοδος ανορθωτή έχει ένα μη γραμμικό χαρακτηριστικό IV.

Το χαρακτηριστικό για την απευθείας σύνδεση της διόδου έχει αρχικά σημαντική μη γραμμικότητα, αφού Καθώς αυξάνεται η μπροστινή τάση, η αντίσταση του στρώματος φραγμού αυξάνεται σταδιακά. Σε μια ορισμένη τάση, το στρώμα φραγμού πρακτικά εξαφανίζεται και στη συνέχεια το χαρακτηριστικό γίνεται σχεδόν γραμμικό.

Όταν ενεργοποιηθεί ξανά, το ρεύμα αυξάνεται απότομα. Αυτό συμβαίνει λόγω απότομη αύξησηπιθανό εμπόδιο για διασταύρωση p-n, το ρεύμα διάχυσης μειώνεται απότομα και το ρεύμα μετατόπισης αυξάνεται. Ωστόσο, με περαιτέρω αύξηση της αντίστροφης τάσης, η αύξηση του ρεύματος είναι ασήμαντη.

Το σχήμα 21 δείχνει το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μιας διόδου ανορθωτή.

Σχήμα 21 - IV χαρακτηριστικό μιας διόδου ανορθωτή

Οι παράμετροι των διόδων ανορθωτή είναι μια τιμή που χαρακτηρίζει τις πιο σημαντικές ιδιότητες της συσκευής.

Υπάρχουν: στατικές και περιοριστικές παράμετροι.

Στατικός: Προσδιορίζεται από στατικά χαρακτηριστικά (βλ. εικόνα 22).

Εικόνα 22 - Πρόσθετες κατασκευές για τον προσδιορισμό των στατικών παραμέτρων της διόδου ανορθωτή

1. Η κλίση του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης:

S = DI / DU, mA / V

όπου DI είναι η τρέχουσα αύξηση.

DU - αύξηση τάσης.

Η κλίση του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης δείχνει πόσα milliamps θα αλλάξει το ρεύμα με αύξηση της τάσης κατά 1 volt.

2. Εσωτερική αντίσταση της διόδου στο εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ri \u003d DU / DI, Ohm

3. Αντίσταση DC διόδου.

R 0 \u003d U / I, Ohm

Επιλογές λειτουργίας περιορισμού:

Η υπέρβασή τους οδηγεί σε αστοχία της συσκευής. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις παραμέτρους, κατασκευάζεται ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.

1. I PR.DOP - αποδεκτή τιμή συνεχούς ρεύματος.

2. U OBR.DOP - επιτρεπόμενη τιμή της αντίστροφης τάσης.

3. R ​​RASS - επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος.

Το κύριο μειονέκτημα όλων των συσκευών ημιαγωγών είναι η εξάρτηση των παραμέτρων τους από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η συγκέντρωση των φορέων φορτίου αυξάνεται και η αγωγιμότητα της μετάβασης αυξάνεται. Το αντίστροφο ρεύμα είναι πολύ αυξημένο. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ηλεκτρική βλάβη συμβαίνει νωρίτερα. Το Σχήμα 23 δείχνει την επίδραση της θερμοκρασίας στο CVC.

Εικόνα 23 - Επίδραση θερμοκρασίας στο CVC της διόδου

Με βάση μια διόδου ανορθωτή, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα απλό κύκλωμα ανορθωτή μισού κύματος (βλ. Εικόνα 24).

Εικόνα 24 - Σχέδιο του απλούστερου ανορθωτή

Το κύκλωμα αποτελείται από έναν μετασχηματιστή T, ο οποίος χρησιμεύει για τη μετατροπή της αρχικής τάσης σε τάση της επιθυμητής τιμής. Δίοδος ανορθωτή VD, που χρησιμεύει για την ανόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος, πυκνωτής C, που χρησιμεύει για την εξομάλυνση των κυματισμών και τη φόρτιση R n.