РЕЗИСТОРИ, КОНДЕНЗАТОРИ

КРАТКИ ТЕОРЕТИЧНИ СВЕДЕНИЯ

Резистори

Резисторите са сред най-разпространените части на електронното оборудване. Техният дял е от 20 до 50%, т.е. до половината от общия брой радиокомпоненти в устройството. Принципът на работа на резисторите се основава на използването на свойството на материалите да се съпротивляват на протичащ ток. Резисторите се характеризират със следните основни параметри:

Номинална стойност на съпротивлението. Измерва се в омове (Ohm), килооми (kOhm), мегаоми (MOhm). ,

Стойностите на номиналното съпротивление са посочени върху тялото на резистора. Номиналната стойност на съпротивлението съответства на стойността от серията стандартни съпротивления, дадена в Приложение 1.

Толерантностдействителното съпротивление на резистора от номиналната му стойност. Това отклонение се измерва в проценти, нормализира се и се определя от класа на точност. Най-разпространени са три класа на точност: I – допускащ отклонение на съпротивлението от номиналната стойност с ± 5%, II – с ±10%, III – с ±20%. В съвременното електронно оборудване често се използват резистори с повишена точност на съпротивлението, те се произвеждат с допуски (%): ±2; ±1; ±0,5; ±0,2; ±0,1; ±0,05; ±0,02; ±0,01 и т.н.

Номинална стойност на мощносттаразсейване на резистора Rnom. Този параметър се измерва във ватове (W). Това е най-високата мощност на постоянен или променлив ток, която при преминаване през резистор може да работи дълго време без повреда. Мощност Pnom, ток I, протичащ през резистора, спад на напрежението U през резистора и неговото съпротивление R са свързани по отношение: P=UI U=IR. Повечето REA устройства използват резистори с номинална мощност на разсейване от 0,125 до 2 W.

Температурен коефициент на съпротивление (TCR) на резистора. Характеризира относителното изменение на съпротивлението на резистора при промяна на температурата на околната среда с 1°C и се изразява в проценти. В резисторите TCR е незначителен и е средно десети - единици от процента.

Електродвижеща сила (ЕМС) на собствения шум. Собственият шум на резистора възниква поради неподреденото движение на някои електрони, когато към него се приложи напрежение. ЕМП на собствения шум (Esh) се измерва в микроволта на волт приложено напрежение (μV/V). Тази стойност за резистори също е незначителна и възлиза на единици микроволта на волт.

Самоиндуктивност и капацитет на резистори. Те се определят от габаритните размери, дизайна и влияят върху честотния диапазон на използване на резисторите.

Резисторите се използват за ограничаване на тока във веригите, за създаване на необходимите спадове на напрежението в определени участъци от веригите, за различни настройки (сила на звука, тембри и т.н.) и в много други случаи.

Графично обозначение на резистори и схема на свързване

Съгласно GOST 2.728-74, UGO на постоянен жичен резистор има следната форма:

Ориз. 1. Жичен резистор UGO

Има два основни вида вериги за свързване на резистори - последователно свързване на резистори и паралелно свързване.

Когато резисторите са свързани последователно, тяхното еквивалентно съпротивление ще бъде равно на сумата от всички отделни съпротивления

Когато резисторите са свързани паралелно, тяхното еквивалентно съпротивление може да се изчисли по формулата

.

Кондензатори

Електрическият кондензатор е устройство, предназначено да съхранява електрически заряд.

Принципът на работа на кондензатора се основава на натрупването на електрически заряд между два близко разположени проводника. Такива проводници се наричат ​​още плочи. В зависимост от вида на диелектрика, който разделя плочите, има различни видове кондензатори.

Основните параметри на кондензатора включват:

Номинален електрически капацитет– способността на кондензатора да натрупва електрически заряди върху плочите си под въздействието на електрическо поле. Номиналният капацитет е посочен на кондензатора или в придружаващата документация и се избира в съответствие с инсталираната серия. Измерва се във фаради [F], но 1F е доста голяма стойност, така че стойността на конвенционалните кондензатори се използва с префиксите нано- (10 –9), микро- (10 –6), мили- (10 –3 ).

Толерантностдействителният капацитет на кондензатора от номиналната му стойност. Това отклонение се измерва в проценти, нормализира се и се определя от класа на точност.

Температурен коефициент на капацитет (TKE)– относително изменение на капацитета на кондензатора под влияние на температурата. Под въздействието на температурата плочите на кондензатора променят своите геометрични размери, разстоянието между тях и стойността на диелектричната константа на диелектричната промяна, следователно стойността на капацитета на кондензатора също се променя. За всички кондензатори тази зависимост е нелинейна, но в зависимост от вида на диелектрика, за някои тя се доближава до линейна.

Номинално напрежение U– максимално допустимата стойност на постоянното напрежение (или сумата от постоянния компонент и амплитудата на променливия компонент), при което кондензаторът може да работи през целия гарантиран срок на експлоатация при нормална температура.

Графично обозначение на кондензатори и схеми на свързване

Съгласно GOST 2.728-74 на електрически схеми кондензаторите се обозначават:

Ориз. 2. UGO кондензатор

Има два основни вида кондензаторни вериги - последователни и паралелни.

Когато кондензаторите са свързани паралелно, техният капацитет се сумира по формулата

.

Когато кондензаторите са свързани последователно, техният еквивалентен капацитет може да се изчисли по формулата

.

Маркировка на резистори и кондензатори

Маркировки на резистори

Съгласно ГОСТ 28883-90 – индустриално произведени резистори се използват следните системи за маркиране:

Писмото пълно

Параметрите и характеристиките, включени в пълния символ на резистора, са посочени в следната последователност: номинална разсейвана мощност, номинално съпротивление и буквено обозначение на мерната единица, допустимо отклонение на съпротивлението в проценти (%), функционална характеристика, обозначение на края на вала и дължината на изпъкналата част на вала.

Пример за пълен символ за постоянен нежичен резистор с регистрационен номер 4, номинална мощност на разсейване 0,5 W, номинално съпротивление 10 kOhm, с допустимо отклонение ±1%, група на нивото на шума A, TKS група - B, всички климатични версии б.

Р1-4‑0.5‑10kOhm±1% А-Б-В ОжО.467.157 ТУ

Буквени съкращения

Поради факта, че пълният символ заема значително място върху тялото на резистора, използването му не винаги е възможно и удобно, така че е въведен съкратен буквен символ, който включва обозначението на номиналното съпротивление и допустимото отклонение. Номиналното съпротивление е посочено като код. Кодираното обозначение на номиналното съпротивление се състои от три или четири знака, включително две или три цифри и буква от латинската азбука. Буквата на кода от руската или латинската азбука показва множителя, който съставлява съпротивлението и определя позицията на десетичната запетая. Буквите R, K, M, G, T означават съответно факторите 1, 10 3, 10 6, 10 9, 10 12. Примери за кодирани обозначения на номинално съпротивление са както следва: 215 Ohm - 215R, 150 kOhm - 150K, 2.2 Mohm - 2M2,6.8 GOhm - 6G8,1 TOm - 1T0 Кодираното обозначение на допустимото отклонение се състои от буквата, съответстваща на отклонението в %. Значението на кодиращите букви е дадено в Приложение 2.

В допълнение към кодирането, описано по-горе, произведените в търговската мрежа резистори използват цветно кодиране.

Маркировка на кондензатора

Маркировката с кратки букви на кондензатор следва подобни правила като маркировката на резистори. Номиналният капацитет на кондензатор се изразява с помощта на 3-4 числа и код на множителя. Обичайно е да се използват следните букви p, n, μ, m, съответстващи на пико-, нано-, микро-, милифарадови умножители.

Пример за маркиране на кондензатор: p10 – 0.1pF; 1μ5 – 1,5μF.

ПОЛУПРОВОДНИКОВИ ДИОДИ:

VAC НА ИЗПРАВИТЕЛЕН ДИОД

Сравнение на характеристиките на реален диод с характеристиките на идеален pn преход.

Известно е, че статичната характеристика ток-напрежение на идеализиран полупроводников диод се описва с израза:

,

Където аз– диоден ток; U– приложено към него напрежение; Е– ток на насищане, определен от параметрите на p-n прехода; kT/р– топлинен потенциал ( kT/р=0,0259 V при T=300K).

Типът характеристика, описана от този израз, е представена на фиг. 3.

Ориз. 3.Вамперна характеристика на идеален p-n преход.

При изобразяване на характеристиките на тока и напрежението, скалата по осите на предните и обратните напрежения се избира по различен начин, тъй като тези стойности се различават по порядъци. Различните мащаби създават впечатлението за пречупване на характеристиката в нулевата точка, но в действителност характеристиката ток-напрежение е различно гладка. На директния клон на характеристиката зависимостта на тока от напрежението е експоненциална и след като напрежението премине през праговата стойност UПо-нататъшна промяна на напрежението с десети от волта причинява значителна промяна в тока през диода.

Единственият параметър на характеристиката ток-напрежение, свързан с физическите и конструктивните параметри и геометричните размери на активната област на диода, е токът на насищане аз с.

Където р– заряд на електрона; н i е присъщата концентрация на носители на заряд в полупроводника; н Db и Л pb – коефициент на дифузия и дължина на дифузия на незначителните носители в него; У b – дебелина на основата; Е– площ на p-n прехода.

Характеристиката ток-напрежение на реален диод се различава от характеристиките на идеален pn преход по редица причини:

Рекомбинация и генериране на дупки и електрони в SCR прехода

Падане на напрежението върху основното обемно съпротивление

· Поява на високо ниво на инжекционни ефекти при високи токове

· Наличие на токове на утечка през p-n прехода

· Начало на пробив по обратния клон на ток-напреженовата характеристика

Нееднородно базово допиране

· Загряване на p-n прехода с освободената мощност

Изброените ефекти водят до факта, че ток-напрежението на диода се описва само качествено.

Обратният клон на характеристиката ток-напрежение се формира от сумата от три компонента:

ток на насищане аз с, топлинно генериране на ток в SCR на p-n прехода аз Ги ток на утечка аз ут. Съотношението между тези компоненти е различно за диоди, изработени от различни полупроводникови материали

Топлинният генериращ ток в pn прехода се описва с формулата

Където δ – ширина на p-n прехода; τ pn– ефективен живот, характеризиращ скоростта на генериране на двойки електрон-дупка в SCR на прехода. Токът зависи от приложеното обратно напрежение чрез зависимостта δ (U).

Токът на утечка се причинява от проводящи канали вътре в pn прехода и на повърхността на кристала. Зависи от площта и периметъра на кръстовището и редица други фактори и има приблизително линейна зависимост от обратното напрежение.

Предният клон на характеристиката ток-напрежение на реален диод запазва експоненциалната зависимост на тока от напрежението, така че може да бъде описан с изрази като:

Където аз 0И м– характеристични параметри, които могат да се променят в различни участъци на ток-напреженовата характеристика.

Сравнение на характеристиките на диоди от различни
материали

Диодите, изследвани в тази работа, са направени от различни полупроводникови материали, но имат приблизително еднакви физически и структурни параметри. Разликата в техните характеристики се дължи на разликата в параметрите:

Ширина на забранената лента

Мобилност на носителя на заряд

· Живот на носители на заряд и др.

Разликата в стойностите на пропускащата лента има най-голямо влияние върху разликата в параметрите напр. Той определя присъщата концентрация на носители на заряд n iкойто се включва в израза на параметрите на ток-напрежението.

Стойност на лентата напрИ n iса дадени в Приложение 3.

Токовете на насищане на всички диоди, с изключение на германиевите, са много малки и възлизат на наноампери, така че основният компонент на обратния ток на тези диоди е токът на утечка. Основната разлика между директните клонове на характеристиките на тока и напрежението на различните диоди е различната стойност на тока на насищане. Приложение 3 показва стойностите U PRполучено теоретично за реални диоди, то може да се различава по редица причини, главно поради спад в обемното съпротивление на основата.

РЕД ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА РАБОТАТА

За да изучават характеристиките ток-напрежение на реален диод, студентите трябва да сглобят експериментална верига

Ориз. 4. Експериментален дизайн

Цифров осцилоскоп или цифрови мултиметри могат да се използват като милиамперметър и волтметър. Източникът е контролиран източник на напрежение на тренировъчната пейка NI ELVIS. За да се осигури непрекъсната работа на генератора на стойката, е необходимо да се включи ограничително съпротивление R във веригата, чиято стойност студентите трябва да изчислят с помощта на параметрите на стойката.

След като сглобят веригата и я проверят с учителя, учениците трябва да извършат серия от експерименти. Чрез регулиране на стойността на напрежението на изхода от генератора и записване на показанията на инструмента в таблица.

Токоизправителният диод е устройство, което провежда ток само в една посока. Дизайнът му се основава на един p-n преход и два изхода. Такъв диод променя променливия ток на постоянен ток. В допълнение, те се използват широко в електрически вериги за умножаване на напрежението, вериги, където няма строги изисквания за параметрите на сигнала по време и честота.

• Принцип на действие
• Основни параметри на устройството
• Токоизправителни вериги
• Импулсни устройства
• Импортирани устройства

Принцип на действие

Принципът на работа на това устройство се основава на характеристиките на p-n прехода. В близост до преходите на два полупроводника има слой, в който няма носители на заряд. Това е бариерният слой. Съпротивата му е голяма.

Когато даден слой е изложен на определено външно променливо напрежение, неговата дебелина става по-малка и впоследствие изчезва напълно. Токът, който нараства, се нарича прав ток. Протича от анода към катода. Ако външното променливо напрежение има различна полярност, блокиращият слой ще бъде по-голям и съпротивлението ще се увеличи.

Видове устройства, тяхното обозначение

По дизайн има два вида устройства: точкови и равнинни. В индустрията най-разпространени са силиций (обозначение - Si) и германий (обозначение - Ge). Първите имат по-висока работна температура. Предимството на последното е ниският спад на напрежението при посочен ток.

Принципът на обозначаване на диодите е буквено-цифров код:

• Първият елемент е обозначението на материала, от който е направен;
• Вторият дефинира подклас;
• Третият означава работни способности;
• Четвъртият е серийният номер на разработката;
• Пето – обозначение на сортиране по параметри.

Характеристиката ток-напрежение (волт-амперна характеристика) на изправителен диод може да бъде представена графично. Графиката показва, че характеристиката ток-напрежение на устройството е нелинейна.

В началния квадрант на характеристиката ток-напрежение неговият директен клон отразява най-високата проводимост на устройството, когато към него се приложи директна потенциална разлика. Обратният клон (трети квадрант) на характеристиката ток-напрежение отразява ситуацията на ниска проводимост. Това се случва, когато потенциалната разлика е обърната.

Действителните характеристики ток-напрежение зависят от температурата. С повишаване на температурата разликата в директния потенциал намалява.

От графиката на характеристиката ток-напрежение следва, че при ниска проводимост токът не преминава през устройството. Но при определена стойност на обратното напрежение възниква лавинообразен срив.

Характеристиката ток-напрежение на силициевите устройства се различава от германиевите устройства. Характеристиките ток-напрежение са дадени в зависимост от различните температури на околната среда. Обратният ток на силиконовите устройства е много по-малък от този на германиевите устройства. От графиките на характеристиката ток-напрежение следва, че тя се увеличава с повишаване на температурата.

Най-важното свойство е рязката асиметрия на характеристиката ток-напрежение. С предно отклонение - висока проводимост, с обратно отклонение - ниско. Именно това свойство се използва в изправителните устройства.

Анализирайки характеристиките на устройството, трябва да се отбележи, че се вземат предвид такива величини като коефициент на коригиране, съпротивление и капацитет на устройството. Това са диференциални параметри.

Отразява качеството на токоизправителя.

За да спестите сметки за електричество, нашите читатели препоръчват Electricity Saving Box. Месечните плащания ще бъдат с 30-50% по-малко, отколкото са били преди използването на спасителя. Той премахва реактивния компонент от мрежата, което води до намаляване на натоварването и, като следствие, потреблението на ток. Електрическите уреди консумират по-малко електроенергия и разходите са намалени.

Може да се изчисли: ще бъде равно на съотношението на предния ток на устройството към обратния. Това изчисление е приемливо за идеално устройство. Стойността на коефициента на коригиране може да достигне няколкостотин хиляди. Колкото по-голям е той, толкова по-добре пресата върши работата си.

Основни параметри на устройството

Какви параметри характеризират устройствата? Основни параметри на токоизправителните диоди:

• Най-високата стойност на средния прав ток;
• Най-високата допустима стойност на обратното напрежение;
• Максимално допустимата честота на потенциалната разлика при даден прав ток.

Въз основа на максималната стойност на тока напред, токоизправителните диоди се разделят на:

• Устройства с ниска мощност. Те имат стойност на ток в права посока до 300 mA;
• Изправителни диоди със средна мощност. Диапазонът на тока напред е от 300 mA до 10 A;
• Мощност (висока мощност). Стойност над 10 A.

Има захранващи устройства, които зависят от формата, материала и вида на монтажа. Най-често срещаните са:

• Устройства със средна мощност. Техническите им параметри позволяват работа с напрежение до 1,3 kiloVolt;
• Мощност, висока мощност, способна да предава ток до 400 A. Това са устройства с високо напрежение. Има различни корпуси за захранващи диоди. Най-често срещаните са типовете щифтове и таблетки.

Токоизправителни вериги

Схемите за свързване на захранващи устройства са различни. За коригиране на мрежовото напрежение те се разделят на еднофазни и многофазни, полувълнови и пълновълнови. Повечето от тях са монофазни. По-долу е даден дизайнът на такъв полувълнов токоизправител и две графики на напрежението на времева диаграма.

На входа се подава променливо напрежение U1 (фиг. а). От дясната страна на графиката е представена със синусоида. Състоянието на диода е отворено. През товара Rн протича ток. По време на отрицателния полупериод диодът е затворен. Следователно към товара се подава само положителна потенциална разлика. На фиг. отразена е зависимостта му от времето. Тази потенциална разлика действа по време на един полупериод. От тук идва и името на схемата.

Най-простата пълновълнова верига се състои от две полувълнови вериги. За този дизайн на коригиране са достатъчни два диода и един резистор.

Диодите позволяват преминаването само на положителен променлив ток. Недостатъкът на конструкцията е, че по време на полупериода променливата потенциална разлика се отстранява само от половината от вторичната намотка на трансформатора.

Ако използвате четири диода в дизайна вместо два, ефективността ще се увеличи.

Токоизправителите се използват широко в различни индустрии. В автомобилните генератори се използва трифазно устройство. И използването на изобретения генератор на променлив ток допринесе за намаляване на размера на това устройство. В допълнение, неговата надеждност се е увеличила.

В устройствата за високо напрежение се използват широко стълбове за високо напрежение, които са съставени от диоди. Те са свързани последователно.

Импулсни устройства

Импулсно устройство е устройство, чието време за преход от едно състояние в друго е кратко. Използват се за работа в импулсни вериги. Такива устройства се различават от техните токоизправителни аналози с малък капацитет p-n преходи.

За устройства от този клас, в допълнение към параметрите, посочени по-горе, трябва да се включи следното:

• Максимални импулсни предни (обратни) напрежения, токове;
• Период на монтаж на постоянно напрежение;
• Период на възстановяване на обратното съпротивление на устройството.

Диодите на Шотки се използват широко във високоскоростни импулсни вериги.

Импортирани устройства

Домашната индустрия произвежда достатъчен брой устройства. Днес обаче най-търсени са вносните. Считат се за по-качествени.

Внесените устройства се използват широко в телевизионни и радио схеми. Те се използват и за защита на различни устройства при неправилно свързване (грешен поляритет). Броят на видовете вносни диоди е разнообразен. Все още няма пълноценна алтернативна замяна за тях с домашни.

Токоизправител PP диоди. Характеристики на дизайна. CVC. Основни параметри.

Уравнения на колекторните токове за ОВ и ОЕ комутационни вериги.

Коефициенти на пренос на ток, техните взаимоотношения.

1. Токоизправител PP диоди.

Изправителен диодпредназначени за преобразуване на променливо напрежение в постоянно напрежение. Идеалният токоизправител трябва да позволява на тока да преминава при една полярност, но не и при друга полярност. Свойствата на полупроводниковия диод са близки до свойствата на идеалния токоизправител, тъй като съпротивлението му в посока напред се различава с няколко порядъка от съпротивлението в обратна посока. Основните недостатъци на полупроводниковия диод включват: с предно отклонение, наличието на област с ниски токове в началната секция и крайно съпротивление rs; ако се случи обратното, има повреда.

Токоизправителните диоди са предназначени за коригиране на променлив ток с ниска честота (по-малко от 50 kHz).

Характеристики на дизайна.

Според нивото на разсейване мощностдиодите се отличават:

ниска мощност (изправен ток не повече от 300 mA);

средна мощност (изправен ток от 400 mA до 10 A);

висока мощност (изправен ток повече от 10 A);

от дизайни- точка, плоскост.

Използвани полупроводникови материали: германий, силиций, селен, титан.

от метод на производство: сплав, дифузия (Фигура 1).

Ориз. 1. Структури на токоизправителни диоди.

Фигура 2. Примери за дизайн на диод.

Фигура 2 показва примери за конструкции на диоди с различни съпротивления: (вляво-1,2-ниска мощност) Rt = (100-200) °/W,
(дясно-3-средна мощност) Rt = 1-10°/W.

Характеристика ток-напрежение на изправителен диод.

Фигура 3. I-V характеристики на токоизправителния диод.

В електротехническия анализ на вериги с диоди отделните клонове на характеристиката ток-напрежение са представени като прави линии, което позволява да се представи диодът под формата на различни еквивалентни вериги. Изборът на една или друга диодна еквивалентна схема се определя от специфичните условия на анализа и изчисляването на устройството, включително диодите.

Фигура 4.1.

Фигура 4.2.

Работата на диод за активен товар е показана на фигура 4.1. Токът през диода се описва от неговата характеристика ток-напрежение id = f(ud), токът през съпротивлението на товара, тъй като връзката е последователна, ще бъде равен на тока през диода id = in = i и за то връзката в = (u(t) - ud)/Rn е валидна. Фигура 4.2 показва, в същия мащаб, линии, описващи и двете от тези функционални зависимости: характеристиката ток-напрежение на диода и характеристиката на товара.

Фигура 4.3.

Фигура 4.3 показва, че колкото по-стръмна е характеристиката на диода и колкото по-малка е зоната с нисък ток („петата“), толкова по-добри са изправителните свойства на диода. Навлизането на работната точка в зоната преди разрушаването води не само до освобождаване на висока мощност в диода и възможното му разрушаване, но и до загуба на коригиращи свойства.

Основни параметри, характеризиращи токоизправителни диоди, са

Максимален прав ток I pr max (0,01…10 A);

Падане на напрежението върху диода при дадена стойност на тока напред I pr

(U pr » 0,3...0,7 V за германиеви диоди и U pr » 0,8...1,2 V за силициеви диоди);

Максимално допустимото постоянно обратно напрежение на диода е U arr max ;

Обратен ток I arr при дадено обратно напрежение U arr (стойността на обратния ток на германиеви диоди е с два до три порядъка по-голяма от тази на силициевите диоди) (0,005...150 mA);

Капацитетът на бариерата на диод, когато към него се приложи обратно напрежение с определена величина;

Честотният диапазон, в който диодът може да работи без значително намаляване на ректифицирания ток;

Работен температурен диапазон (германиевите диоди работят в диапазона

60...+70°C, силиций - в диапазона -60...+150°C, което се обяснява с ниските обратни токове на силициевите диоди).

2. Уравнения на колекторните токове.

За веригата на свързване с OB.

Изразът за идеализираната изходна характеристика в активен режим е:

аз ДА СЕ =α i д + аз KB0 .

За веригата на свързване с OE.

Изразът за идеализираната изходна характеристика в активен режим е:

аз ДА СЕ =  аз б + аз KE0 .

Ако емитерната верига е прекъсната, тогава под въздействието на обратното напрежение върху колектора, обратен ток ще тече през колекторния възел от колектора към основата аз KB0. Стойността му е дадена в референтните данни на транзистора.

аз KE0 =α· аз KB0- се нарича преминаващ топлинен ток на транзистора.

Верига с общ емитер (CE).

Такава диаграма е показана на фигура 5.

Ориз. 5. Схема на свързване на транзистор с общ емитер

Усилващите свойства на транзистора се характеризират с един от основните му параметри - коефициентът на пренос на статичен базов ток или статичното усилване на тока β . Тъй като трябва да характеризира само самия транзистор, той се определя в режим на празен ход (Rk = 0).

Числено е равно на:

при U k-e = const

Този коефициент може да бъде равен на десетки или стотици, но реалният коефициент k i винаги е по-малък от β, тъй като при включване на товара колекторният ток намалява.

Схема с обща база (CB)..

OB диаграмата е показана на фигура 6.

Ориз. 6. Схема за свързване на транзистор с обща база.

Статичният коефициент на пренос на ток за OB веригата се обозначава с α и се определя от:

при U k-b = const

Този коефициент винаги е по-малък от 1 и колкото по-близо е до 1, толкова по-добър е транзисторът.

Връзките за коефициентите на пренос на ток за веригите OB и OE имат формата:

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

Коефициент α > 1 и е 49 - 200.

Полупроводниковият диод е полупроводниково устройство с един електрически преход и два извода, което използва едно или друго свойство на електрическия преход. Електрическият преход може да бъде преход електрон-дупка, преход метал-полупроводник или хетеропреход.

Областта на диодния полупроводников кристал, която има по-висока концентрация на примеси (и следователно повечето носители на заряд), се нарича емитер, а другата, с по-ниска концентрация, се нарича база. Страната на диода, към която е свързан отрицателният полюс на източника на захранване, когато е свързан директно, често се нарича катод, а другият се нарича анод.

Според предназначението си диодите се делят на:

1. токоизправители (мощност), предназначени за преобразуване на променливо напрежение от захранващи устройства с индустриална честота в постоянно напрежение;

2. Ценерови диоди (референтни диоди), предназначени да стабилизират напреженията , имащ на обратния клон на характеристиката ток-напрежение участък със слаба зависимост на напрежението от протичащия ток:

3. Варикапи, предназначени за използване като капацитет, контролиран от електрическо напрежение;

4. импулсни, предназначени за работа във високоскоростни импулсни вериги;

5. тунелни и обратни, предназначени да усилват, генерират и комутират високочестотни трептения;

6. свръхвисокочестотни, предназначени за преобразуване, комутация и генериране на свръхвисокочестотни трептения;

7. Светодиоди, предназначени да преобразуват електрически сигнал в светлинна енергия;

8. фотодиоди, предназначени да преобразуват светлинната енергия в електрически сигнал.

Системата и списъкът от параметри, включени в техническите описания и характеризиращи свойствата на полупроводниковите диоди, са избрани, като се вземат предвид техните физически и технологични характеристики и обхват на приложение. В повечето случаи е важна информацията за техните статични, динамични и гранични параметри.

Статичните параметри характеризират поведението на устройствата при постоянен ток, динамичните параметри характеризират техните времево-честотни свойства, граничните параметри определят зоната на стабилна и надеждна работа.

1.5. Токово напрежение на диода

Характеристиката на токовото напрежение (волт-амперната характеристика) на диода е подобна на характеристиката на токовото напрежение п-н-преходен и има два клона – преден и заден.

Характеристиката ток-напрежение на диода е показана на фигура 5.

Ако диодът е включен в посока напред ("+" - към областта Р, а “-” – към площта н), тогава когато се достигне праговото напрежение UТогава диодът се отваря и през него протича постоянен ток. Когато се включи отново ("-" към областта Р, а “+” – към областта н) през диода протича незначителен обратен ток, т.е. диодът всъщност е затворен. Следователно можем да считаме, че диодът пропуска ток само в една посока, което позволява да се използва като токоизправителен елемент.

Стойностите на предния и обратния ток се различават с няколко порядъка, а спадът на напрежението в права посока не надвишава няколко волта в сравнение с обратното напрежение, което може да бъде стотици или повече волта. Коригиращите свойства на диодите са по-добри, колкото по-малък е обратният ток при дадено обратно напрежение и толкова по-малък е спадът на напрежението при даден прав ток.

Параметрите на характеристиката ток-напрежение са: динамично (диференциално) съпротивление на диода на променлив ток и статично съпротивление на постоянен ток.

Статичното съпротивление на диода на постоянен ток в права и обратна посока се изразява със съотношението:

, (2)

Където UИ азпосочете конкретни точки от характеристиката ток-напрежение на диода, при които се изчислява съпротивлението.

Динамичното AC съпротивление определя промяната в тока през диод с промяна в напрежението близо до избрана работна точка на характеристиката на диода:

. (3)

Тъй като типичната I-V характеристика на диод има секции с повишена линейност (една на предния клон, една на обратния клон), r d се изчислява като съотношението на малко увеличение на напрежението през диода към малко увеличение на тока през него при даден режим:

. (4)

Да се ​​изведе израз за r d, по-удобно е да вземем ток като аргумент аз, и разгледайте напрежението като функция и, като вземете логаритъм от уравнение (1), го доведете до формата:

. (5)

. (6)

От това следва, че с увеличаване на предния ток r d намалява бързо, тъй като когато диодът е включен директно аз>>аз С .

В линейния участък на характеристиката ток-напрежение, когато диодът е свързан директно, статичното съпротивление винаги е по-голямо от динамичното съпротивление: Р st > rг. При повторно включване на диода Рул < rд.

По този начин електрическото съпротивление на диода в посока напред е много по-малко, отколкото в обратна посока. Следователно диодът има еднопосочна проводимост и се използва за коригиране на променлив ток.

Диодът е нелинеен пасивен елемент, най-простото устройство, базирано на полупроводник с един p-n преход и два терминала. Това е един от основните компоненти на електронните устройства. Без да се задълбочаваме във физиката на процесите, протичащи в полупроводникови структури, трябва да се отбележи, че основната му цел е да предава ток в една посока. Изводите на диода се наричат ​​анод и катод, стрелката в обозначението е анод и също така показва посоката на тока.

Свойства и вольтамперни характеристики

Ако към анода се приложи положително напрежение, диодът се отваря и може да се разглежда като проводник, който работи в „една посока“; когато полярността се промени (отрицателно напрежение на анода), диодът се затваря. Трябва да се отбележи, че преминаването на ток в права посока причинява леко намаляване на напрежението на катода, причинено от характеристиките на проводимостта на полупроводниците. Спадът на напрежението за различни видове устройства е 0,3-0,8 волта, в повечето случаи може да бъде пренебрегнат.

Поведението на диода при различни стойности на протичащия ток, големината и полярността на приложеното напрежение е представено в графична форма като характеристика ток-напрежение на полупроводников диод.

Частта от графиката, разположена в горната дясна част, съответства на правата посока на тока. Колкото по-близо е този клон до вертикалната ос, толкова по-нисък е спадът на напрежението върху диода; неговият наклон показва тази стойност при различни токове. За идеален диод той няма наклон и почти съвпада с ординатната ос, но истинският полупроводник не може да има такива характеристики.

Долният ляв квадрант показва зависимостта на тока от напрежението на обратната полярност - в затворено състояние. Обратният ток за устройства с общо предназначение е изчезващо малък, той не се взема предвид до момента на повреда - обратното напрежение се увеличава до стойност, неприемлива за определен тип. Повечето диоди не могат да работят при това напрежение, температурата се повишава значително и устройството накрая се проваля. Напрежението, при което има вероятност от повреда, се нарича обратен пик; обикновено е няколко пъти по-високо от работното напрежение; документацията посочва допустимото време - в рамките на микросекунди.

За измерване на параметрите се използва елементарна схема с директно и обратно свързване на диоди.

В техническите описания волт-амперната характеристика на диод обикновено не е дадена в графично представяне, но са посочени най-значимите точки на характеристиката, например, за често използвани токоизправителни диоди:

• Максимален и пиков изправен ток;
• RMS и пиково обратно напрежение;
• Най-висок обратен ток;
• Падане на напрежение при различен ток в посока напред.

В допълнение към посочените параметри, други свойства са не по-малко важни: статично съпротивление, за импулсни диоди - честота на прекъсване, капацитет на p-n преход. Устройствата със специално предназначение също имат специфични характеристики и различен тип I-V характеристика на полупроводниковия диод.

Отделен тип диод работи в областта на електрическото повреда, те се използват за стабилизиране на напрежението - това са ценерови диоди. Характеристиката на ценеровия диод се различава от характеристиката на напрежението на диода чрез рязкото движение надолу на левия клон на графиката и малкото му отклонение от вертикалата. Тази точка на оста x се нарича стабилизиращо напрежение. Ценеровият диод се включва само с резистор, който ограничава тока през него.

Видео