2. Напівпровідникові, імпульсні діоди.

Напівпровіднико́вий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами.

Види напівпровідникових діодів

Напівпровідник-напівпровідник

Якщо зплавити напівпровідники n та p-провідністю, то на межах їх стику утворюється p-n перехід. Створюється різниця потенціалів. Якщо «-» на n-область та «+» на p-область, то електрони будуть здатні подолати нейтральний бар'єр і через діод потече струм (пряме увімкнення діода). Якщо навпаки, то нейтральний шар розшириться і струм протікати не буде.

Метал-напівпровідник

Якщо на очищену зону напівпровідника, нанести метал, то утвориться з'єднання метал-напівпровідник. Робота виходу електронів з металу значно більша, ніж у напівпровідника. Тому утвориться різниця робіт виходу, та різниця потенціальних бар'єрів. Це зумовить перехід електронів із напівпровідника до металу, та відсутність переходу електронів із металу до напівпровідника.

Основні параметри напівпровідникового діода

• I_s — струм насичення (тепловий струм);

• R_б — опір бази діода;

• R_а — активний опір;

• R_Д — диференційний опір;

• C_б — бар'єрна ємність;

• С_Д — дифузійна ємність

• R_{тп к} — тепловий опір перехід-корпус;

• К_в — коефіцієнт випростування;

• φ_к — контактна різниця потенціалів.

Імпульсні діоди

Імпульсні діоди призначені для роботи в швидкодіючих імпульсних схемах з часом перемикання 1 мкс і менше.

З а способом виготовлення підрозділяються на точкові, сплавні, зварні та дифузійні (Меза і планарні). Пристрій діодів зазначених груп показано па мал. 9.10.

Рис. 9.10. Пристрій р - n-переходів точкових (а), сплавних (б), зварних (в), дифузійних мезадіодов (г) і планарних (д) імпульсних діодів:

1 - р - n-перехід; 2 - кристал; 3 - омічний контакт.

Рис. 9.11. Схема включення (а) і осцилограми вхідної напруги (б) і струму (в) імпульсного діода.

Основні параметри імпульсних діодів:

Імпульсний прямий опір Rімп.пр; Час відновлення зворотного опору tв; Випрямлений струм Iвип; Максимальний імпульс струму Iімп max; Найбільша ємність діода Сд.

Вказують також величину постійної прямої напруги Uпр при Іпр та величину зворотного струму Iобр при Uобр.

Граничні режими визначаються Uобр.mах, Іпр max.

Імпульсні діоди широко застосовуються в імпульсних схемах самого різного призначення, наприклад в логічних схемах електронних цифрових обчислювальних машин.

Варіант №5

1. Керовані випрямлячі.

Ви́прямлення — перетворення змінного струму у постійний. Випрямлячі - це джерела вторинного електроживлення, реалізують статичний метод перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму.

Елемент керованих випрямлячів – тиристор.

На ВАХ тиристора ділянка ОА відповідає відкритим переходам П1 і П3 і закритому переходу П2, до тиристору прикладається пряме позитивне напруга Uпр і відсутня імпульс управління на керуючому електроді (УЭ), що відповідає закритому стану напівпровідника. Ділянка БВ відповідає ВАХ напівпровідникового діода, коли всі p - n переходи відкриті. Напруга Uпр max відповідає діністорному режиму, коли відкривання тиристора відбувається при досягнення граничного значення прямої напруги (Uпр max) при струмі управління рівним нулю. Це дозволяє управляти включенням тиристора без використання системи управління. Ділянка ОГ ВАХ відповідає відкритому переходу П2 і закритим переходам П1 і П3. Для забезпечення гарантованого включення тиристора необхідно підібрати по потужності і тривалості сигнал управління тиристором. Якщо значення прямої напруги Uпр мало, то необхідно збільшити керуючий струм IУ.

У мовою включення тиристора є подача позитивного імпульсу управління на УЭ з певною тривалістю (з урахуванням часу включення тиристора) при позитивному прямій напрузі між анодом (А) і катодом (К). Умовою виключення тиристора є зниження прямого струму нижче рівня струму утримання (Iуд), який близький до нуля. При вимиканні тиристора необхідно витримати час, необхідний для гарантованого його виключення (час вимикання тиристора досить велика і складає кілька десятків мкс). Для виключення тиристора досить прикласти зворотну напругу або знизити струм в ланцюзі до нуля.

Існують вимоги до динамічних параметрах тиристора: швидкості зміни прямого струму тиристора dІпр / dt і швидкості зміни прямої напруги тиристора dUпр / dt. Для регулювання швидкості зміни струму послідовно з тиристором включають зрівняльний реактор. Досить одного витка в дроселі, щоб обмежити швидкість наростання струму, тому на провідник надівається ферритові кільце.

При збільшенні швидкості зміни прямого напруги Uпр, може виникнути мимовільне включення елемента.

Для обмеження швидкості наростання прямого напруги паралельно тиристору включається RVDC-ланцюг. Конденсатор обмежує рівень сплесків напруги, що виключає виникнення аварійного режиму (перенапруги), а діод забезпечує рекуперацію енергії.

На малюнку показана схема, що формує керуючий сигнал на тиристор.

Варіант №5