Semiconductor egyenirányító diódák és jellemzőik

Egyenirányító diódák úgynevezett félvezető eszközök egy p-n-csomópont, amelynek két terminálok és adaptált egyenirányítására a váltakozó áram. A második elem a kijelölése Ezek a diódák a „D” betű (KD202A). Hagyományos grafikai kép egyenirányító ábrán látható. 2.1.

Ábra. 2.1. Grafikus ábrázolása a dióda (IPR - előre áram iránya)

A jelenlegi - feszültség jellemző (I-V) a dióda egyenirányító egy függőség a folyó áram a külső áramkörben, az érték és polaritása a rájuk kapcsolt feszültség. Ez a függőség lehet kísérletileg kapott vagy egyenlet alapján számított áram - feszültség jellemzőit egy idealizált p-n-átmenet

ahol: I 0 - reverz telítési áram;

# 966, T - a hőmérséklet potenciál egyenlő (0,026 in), szobahőmérsékleten (T = 300 K);

U - feszültség a dióda.

Elméleti grafikon CVC egyenirányító dióda, kiszámított expressziós (2.1) ábrán mutatjuk be. 2.2 is. Növelésével zárófeszültségét Uobr Iobr fordított áram. átáramló dióda p-n-átmenet, eléri a határértéket I 0uzhe át Uobr = 0,1 ... 0,2 V. Meg kell jegyezni, hogy minél nagyobb a szélessége a tiltott sávban a félvezető és a nagyobb koncentrációban szennyeződéseket abban, minél kisebb az érték I 0.

Ábra. 2.2. Áram - feszültség jellemzőit az egyenirányító:

és - elméleti; b - a kísérleti

Származtatására egyenletben (2.1) is figyelembe véve csak a diffúziós áram összetevők átfolyik a pn-csomópont, és nem veszik figyelembe jelenségek, mint a termogeneratsiya töltéshordozók a záróréteget pn-csomópont, felszíni szivárgási áram, a feszültségesést az ellenállás a semleges területen a félvezető és a jelenléte reverz bontása nagyobb feszültségek. Ezért, egy elméleti görbéje az áram-feszültség jellemzőit az egyenirányító dióda eltér az áram-feszültség karakterisztika chart, lövés kísérletileg (ábra. 2.2b).

Valódi dióda, amikor a fordított feszültség figyelhető megugrott egyenárammal. Ezt a jelenséget nevezzük a bontást a p-n-csomópont. Háromféle bontás: az alagút, lavina és termikus. a legnagyobb érték egyenirányító diódák egy termikus bontását p-n-átmenet, mivel ez vezet a kimeneti dióda hiba.

Thermal dióda bontás miatt katasztrofális megsértette a termikus rendszer. Szállított a p-n-átmenet a P teljesítmény = Iobr Uobr fogyasztott a fűtés. Képződnek ezen az azonos nevű töltéshordozók növeli a visszirányú áram, ami növeli kijelölt teljesítmény, és a további hevítés az átmenet. Rossz körülmények, hőelvonást a chip veszi lavina folyamat, és véget ér a pusztítás a kristály, azaz kimeneti dióda hiba. Számának növelése töltéshordozók melegítjük p-n-átmenet csökkenését eredményezi annak ellenállás és feszültség kibocsátott rajta. Következésképpen, amikor a termikus bontást a fordított ága CVC jelenik része negatív differenciális ellenállás (AB szakasz ábrán. 2.2). Mivel a vivők száma (és így a visszirányú áram, és a disszipált tranzit) drasztikusan (exponenciálisan) a hőmérséklet növekedésével nő, hogy elkerüljék a termikus bontását p-n-átmenet hőmérséklete kisebb kell legyen, mint a megengedett pn-átmenet hőmérsékletének. amely a germánium diódák (70-80) a C és Si - (120-150) a C. Ebben alacsony fogyasztású diódák összege elegendő a feltételt. A nagy teljesítményű dióda, de ez igényel hűtést. Diode mérete kritikus paraméter, és tartalmazza a megfelelő könyvtárakat. A növekvő hőmérséklet növeli a visszirányú áram a dióda, és súlyosbítja a feltételeket a hőelvonás, így a hőmérséklet növekszik, az érték jelentősen csökken.

A közvetlen felvétele egyenirányítót különbségek elméleti VAC VAC eltávolítjuk kísérletileg, elsősorban az R ellenállás 1, az elektron és a lyuk régiók kívül kiürített réteg. Ha az ellenállás a záróréteg jelöli RZS. a félvezető kristály egy blokkoló réteggel lehet ábrázolni, mint egy sorba kapcsolt R1 és RZS ellenállások (ábra. 2.3).

Amikor halad egy egyenáramú Ipr rezisztencia R 1 a stressz esik Ubr külső forrásból, és hat a záróréteg törzs. Ebben az esetben a VAC az egyenlet felírható az alábbi implicit formában:

Ábra. 2.3. Egy egyszerűsített ekvivalens áramkör p-n-átmenet

Elosztott ellenállás félvezető

mivel UZS

A növekvő egyenfeszültség Ubr reteszelő RZS ellenállásréteg következtében csökken a fő befecskendezés ott a töltéshordozók. A nagy értékű Ubr. RZS rezisztencia záróréteg figyelmen kívül lehet hagyni, és tovább növeli a forward áram korlátja az elosztott ellenállás félvezető p- és n-típusú kívül p-n-csomópont. Ebben az esetben, a dióda áram-feszültség jelleggörbe válik egy egyenes vonal.

A fő paraméterek az egyenirányító diódák:

- - maximálisan megengedhető előre áram, amelynél a dióda hőmérséklet eléri;

- - legnagyobb megengedett zárófeszültség, amelynél letörés fellép nem p-n-rétegdióda, általában;

- előre és hátra ellenállása a dióda DC, által meghatározott CVC (2.2 ábra.) segítségével a következő összefüggések:

- előre és hátra dióda differenciális ellenállás (AC ellenállás), amelyek határozzuk meg az alábbi kapcsolatban:

Ha ez a jelenlegi érték növekmény # 916; I. és feszültségek # 916; U meghatározott lineáris rész közelében a VAC előre meghatározott pont X (2.2 ábra.). Mivel a nemlinearitás a dióda VAC és a két érték függ a működtetési pont, azaz, nagysága a DC feszültséget a dióda.

Attól függően, hogy az értéke egyenirányítót diódák különbséget kicsi. közepes és nagy teljesítményű. alacsony fogyasztású diódák elvezetésére a keletkezett hő nekik a testét. Elvezeti a hőt a közepes teljesítmény diódák radiátor hűtési nagyteljesítményű diódák lehet szükség, és hűtés.

A jellemzőit és paramétereit az egyenirányító diódák alapvetően függ a félvezető anyag, elsősorban a bandgap # 916; W. Ábra. 2.4 ábra a áram - feszültség jellemzőit germánium (Ge) és szilícium (Si) egyenirányító diódák, amelyek azonos építési és tervezték, hogy a ugyanabban a tartományban a áramokat és feszültségeket. Mivel az sávú szilícium nagyobb, mint a germánium, szilícium dióda fordított jelenlegi sokkal (több nagyságrenddel) kisebb.

Germánium dióda a visszacsatoló ág VAC egy markáns telítési telek, mert ez határozza meg a fordított jelenlegi aktuális extrakciót amely egyenletben leírt (2.1). Szilícium-dióda fordított aktuális monoton növekszik Uobr. Mivel a szilikon dióda extrakciós rendkívül kicsi, és a visszirányú áram határozza elsősorban termogeneratsii áramok és szivárgást.

Ábra. 2.4. A áram - feszültség jellemzőit germánium (Ge) és szilícium (Si) egyenirányító diódák

A további növekedés a fordított feszültség letörés fellép a dióda. Mivel a magas visszirányú áram a germánium diódák termikus lebomlás játszódik összeomlásához vezet a kristály. A szilícium diódák miatt a kis fordított jelenlegi valószínűségi termikus bontás kicsi, és kezdetben egy elektromos meghibásodás, ami bemegy a túlmelegedés, ha túl sok áram megnő.

Egyenáram félvezetődiódalézer is függ # 916; W. mivel a növekedés # 916; W növekedéséhez vezet a potenciálgát az átmenet, és így csökkentheti a haladási aktuális. Összehasonlítása germánium és szilícium diódák könnyen tartható segítségével általános képletű (2,1): miatt kisebb értéket I0 annak közvetlen szilícium dióda áram egyenlő az aktuális a germánium dióda, eléri egy magasabb értéket a határidős feszültség. Ezért, amikor az azonos értékeket Ipr. teljesítmény-disszipáció a germánium dióda, kisebb, mint a szilícium. Ugyanezen okból, a germánium dióda sokkal kisebb és Upor ripr.

A jellemzői a diódák jelentősen befolyásolja a környezeti hőmérséklet. Növekvő hőmérséklettel válik intenzíven termogeneratsiya töltéshordozók, amelyek növekedéséhez vezet mind a visszirányú és előre aktuális a dióda, de oka ez a növekedés nem azonosak.

A visszirányú áram a jelenlegi a kisebbségi töltéshordozók és növekedését azok koncentrációja a kapott amplifikációs termogeneratsii vezet közvetlenül növekedéséhez visszirányú áram. Egyenáramú egy fő árama töltéshordozók, melynek koncentrációja a működési hőmérséklet-tartomány függ a hőmérséklettől. Azonban, a koncentrációját növeljük a kisebbségi töltéshordozók magasabb hőmérsékleten csökkenti a magassága a potenciálgát átmenet, amely növeli a közvetlen aktuális.

A közelítő becslés lehet tekinteni, hogy a hőmérséklet emelkedése 10 ° C A visszirányú áram növekedése germánium diódák 2, és a szilícium - 2,5-szeres. Azonban, annak a ténynek köszönhető, hogy a szobahőmérsékleten áram visszavezetése a germánium dióda lényegesen nagyobb, mint a szilícium, az abszolút érték a fordított jelenlegi növekmény a germánium dióda hőmérséklet többször nagyobb, mint a szilícium. Ez fokozott energiafogyasztás dióda, a fűtés és csökkenti a termikus letörési feszültség.