6.3.Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор с р-ппереходом и двумя выводами, в котором используется свойство односторонней проводимости перехода. Стабилитрон также состоит из одногор-пперехода, и нормально эксплуатируется при обратном напряжении.

Выпрямительный полупроводниковый диод предназначен для выпрямления переменного тока. Основные электрические свойства полупроводникового диода выражаются вольтамперной характеристикой I=f(u), показывающей зависимость тока через диод от приложенного к нему напряжения. Характеристика имеет две ветви, соответствующие проводящему состоянию диода при прямом напряженииUnpи непроводящему состоянию при обратном напряженииUобр. (6.3. б).

Рис.6.3. Вольт- амперные характеристики: р-пперехода (а) выпрямительного диода (б), стабилитрона (в)

При подаче на диод обратного напряжения в нем возникает незначительный обратный ток, обусловленный не основными носителями заряда через р-ппереход. В случае приложения большого обратного напряжения может произойти лавинный пробойр-пперехода, что вызывает разогрев диода, рост тока и тепловой пробой, ведущий к разрушению диода. Основными параметрами выпрямительного диода являются: прямое напряжениеUnpмаксимально допустимый прямой токInр.mах, максимально допустимое обратное напряжениеUобр. mахобратный токIoбр.

Стабилитрон - полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом, обратная ветвь вольт- амперной характеристики имеет участок со слабой зависимостью напряжения от величины тока (рис. 6.3в). Прямая ветвь вольт- амперной характеристики стабилитрона имеет обычную форму. При обратном напряжении, равномUcm, развивается лавинный пробойр-п-перехода - в переходе происходит размножение зарядов по типу цепной реакции. Цепной процесс увеличения зарядов, и, следовательно, токаiчерезр-n-переход чрезвычайно чувствителен к изменению напряженияU: при измененииUcmна десятые доли процента токiизменяется в десятки раз отIminдоImах. Практически в указанном интервале изменение токаiнапряжениеUстпостоянно. Лавинный пробой в стабилитроне не разрушает его, поэтому такой пробой называется электрическим. Основное применение стабилитрон находит в стабилизаторах напряжения.

6.4.Простейший однополупериодный выпрямитель

Простейший однополупериодный выпрямитель (рис. 6.4) состоит из последовательно включенных источника напряжения, диода и активного сопротивления. Переменное синусоидальное напряжение U₂. подают на диодД. За счет односторонней проводимости диодов токiпротекает только в положительные периоды напряженияU₂, и, следовательно имеет импульсную форму. Постоянная составляющая этого токаIoопределяется средним значением токаi, протекающего через нагрузкуR_Hза полупериод.

Рис. 6.4. Схема однополупериодного выпрямителя (а) Кривые тока и напряжения (б)

При отрицательной полярности диод закрыт и ток не проходит. Среднее значение выпрямленного тока Io(постоянная составляющая пульсирующего тока) (рис. 6.4б)

Io=Im/= 0,32Im, aUo= 0,32U_2mсреднее значение выпрямленного напряжения.

Важнейшим параметром, характеризующим работу выпрямителя является коэффициент пульсации, гдек_п=Uoг.м/Uo,Uoг.м- амплитуда основной гармонической составляющей,Uо- среднее значение выпрямленного напряжения.

Для однополупериодной схемы выпрямления к_п= 1,57.Кпдля данной схемы велик, что является главным недостатком схемы.