Контрольные вопросы**

1. Приведите классификацию полупроводниковых диодов, стабилитронов по назначению.

2. Приведите ВАХ идеального диода (р-n перехода), охарактеризуйте её и сравните с

ВАХ реального диода, приведите математическое описание.

3. Охарактеризуйте температурные и частотные свойства р-n перехода.

4. Как обозначаются и маркируются на схемах полупроводниковые диоды и стабилитроны?

5. Объясните принцип действия полупроводниковых диодов.

6. Объясните принцип действия полупроводниковых стабилитронов.

7. Опишите основные характеристики и параметры полупроводниковых диодов.

8. Опишите основные характеристики и параметры полупроводниковых стабилитронов.

9. Опишите, как можно определить основные параметры диодов по их характеристикам?

10. Опишите, как можно определить основные параметры стабилитронов по их характеристикам?

11. Приведите примеры электрических схем (одну, две), в которых используются диоды,

и назовите их практическое применение.

12. Приведите примеры электрических схем (одну, две), в которых используются стабилитроны, и назовите их практическое применение.

13. Нарисуйте и объясните линейные модели диода. Поясните, как определить по ВАХ их параметры.

14. Нарисуйте и объясните линейные модели стабилитрона. Поясните, как определитьпо ВАХ их параметры.

15. Нарисуйте нелинейную модель диода и охарактеризуйте её параметры. Поясните, как определить температурный потенциал n × φ__Т и обратный ток I _o.

16. Запишите уравнения, описывающие идеальную и реальную ВАХ диода. Объясните, как и для какой цели строят ВАХ диода в полулогарифмическом масштабе. Охарактеризуйте параметры r_б и r_бо и поясните методику их определения.

17. Как объяснить инерционность диода (временные задержки) при переключении его из закрытого состояния в открытое и наоборот?

18. Запишите выражения для расчёта внутренних ёмкостей диода С_{_диф} и С_{_бар}, дайте характеристику каждой из них.

Какое влияние оказывают на величину ёмкостей С_{_диф} и С_{_бар} напряжение и ток в цепи и их полярность.

20. Опишите, как зависит t_р ( время рассасывания заряда Q_б в базе диода) от величины протекающих через диод прямого тока I _{а_пр} (lm1) и обратного тока I _обр (lm 2).

3. Решить контрольную задачу

Задача №1

По исходным данным из таблицы 2, соответствующим Вашему варианту (вариант определяется Вашим шифром) необходимо в электрической схеме, изображённой на рисунке 1, графически и аналитически рассчитать параметры диода:

-ток, протекающий через диод: I _{А 0}= I _{D 0};

- падение напряжения на диоде: U_{А 0} = U_{D 0}).

Алгоритм расчёта описан далее в примере №1

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Рисунок 1. Исходная электрическая схема

Исходные данные к задаче №1

Таблица 2

№ вар.	UВХ m, B	J, мА	E1, В	E2, В	E3, В	R1, к	R2, к	R3, к	R4, к	R5, к	Rг, к	Рис. ВАХ	R, k* Пр.№2
1	0	1	2	3	1	0	2	0	∞	1	2	7	0,5
2	0,5	2	2	2	1,1	0	0	0	2	1	∞	8
3	0	2	1	3	2	2,5	5	0	∞	0,5	2,5	9
4	1	30	-2	2	0,8	0	0,1	0	∞	0,1	∞	10
5	0	2	4	2	1,1	1	1	0,5	∞	0,5	0	8
6	0	3	2	4	1	0	2	1	1	0,5	0	7
7	0,5	2	0,2	0,2	0	0	0	0,5	0,5	0,25	∞	11
8	0,04	1	0,2	2	0	0,2	0,4	0	∞	0	0,2	10
9	0,08	0	0,8	0,4	0,2	0,4	0,8	0	0,4	0	0,4	10
10	0,2	2	2	1	0	0,5	∞	0	1	0,5	0,5	7
11	0,04
12

• Временные диаграммы напряжения U_ВХ (t) к Задаче2 показаны на рисунке 7,а и являются одинаковыми для всех вариантов. Сопротивление нагрузки R в цепи диода для всех вариантов равно 0.5k.

Определить для любого варианта задания: 1). I — диода, U — диода в рабочей точке А0;

2) параметры нелинейной модели диода.

Пример №1

Определение параметров рабочего режима диода

Чтобы более полно учесть все возможные варианты, для примера выбрана несколько более сложная схема (рис.2), исходные данные к которой представлены в таблице 2а (вариант 21).

Исходные данные к примеру №1

Таблица 2а

Постановка задачи

Определить для всех вариантов Задачи №1 параметры диода в рабочей точке.

Основные этапы расчёта

1. Подготовка исходных данных

Выбирают из таблицы исходные данные, согласно заданному варианту.

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

2. Исходная схема

Используя исходные данные и соответствующий рисунок (в примере рис.2,а), изображают схему, подлежащую расчёту (рис.2,б).

а) Исходный вариант электрической схемы

б). Электрическая схема с учётом данных таблицы 2а

в) Электрическая схема, преобразованная по теореме об эквивалентном генераторе

Рисунок 2. Электрическая схема, рассмотренная в примере №1

3. Преобразование исходной схемы к расчётному варианту.

Преобразуют схему по теореме об эквивалентном генераторе, при этом источники тока J и напряжения Е считают идеальными: внутреннее сопротивление источника тока R_J → ∞, источника напряжения R_E → 0, поэтому, если источник тока имеет ток J = 0, то его в схеме заменяют «разрывом» цепи , если Е = 0, источник заменяют «закороткой» цепи.

В данной схеме:

- в катодной цепи диода: элементы R5, ЕЗ, J2 заменены источником ЕЗ; так как R5 = 0, а параллельное соединение генератора тока J2 и источника ЭДC ЕЗ заменяется источником ЭДС, вследствие того, что он своим нулевым внутренним сопротивлением шунтирует источник тока и выдаёт на своих зажимах напряжение, равное собственной ЭДС.

- в анодной цепи диода: можно заменить источник тока J1 эквивалентным источником напряжения Е_J Результаты преобразования источник тока J1 в источник напряжения:

E_J = R_Г • J1 R_EJ = R_Г

с напряжением Е_J и внутренним сопротивлением R_EJ.

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Далее можно использовать метод наложения: все источники ЭДС закорочены, исключая преобразуемый. Затем последовательно преобразовывать по теореме об эквивалентном генераторе каждый источник.

Результаты преобразований для данной схемы приведены ниже:

U_BXm = 0 E₁ = 0

– считаем

– считаем

– считаем

– Суммарное напряжение и внутреннее сопротивление эквивалентного генератора в анодной цепи диода соответственно равны:

4. Графический расчёт

Перерисовывают на миллиметровую бумагу ВАХ диода, приведенную на заданном рисунке (в примере рис. 5,в) и строят на ней линию нагрузки. Для этого описывают по II закону Кирхгофа преобразованную схему (рис. 2,в):

и по полученному уравнению, используя метод холостого хода и короткого замыкания в цепи, проводят линию нагрузки и в точке её пересечения с ВАХ (рабочей точке) определяют ток I _A0 =I _D0 и напряжение U_А0 =U_D0 диода.

5. Аналитический расчёт

Заменяют в схеме диод его линейной моделью (рис. Д.1,в,г). По рекомендациям, приведенным в Приложении Д.1, определяют по ВАХ её параметры. По уравнению, использованному при выполнении графического расчёта

где – параметры модели диода, вычисляют рабочие токи и напряжение диода.

Результаты расчёта к примеру №1

Параметры элементов преобразованной схемы (рис. 2в)

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Результаты графического расчёта

Для построения линии нагрузки

Параметры рабочей точки

Примечание: Так как отложить на графике Е_А = 1В нельзя, строят линию нагрузки в пределах графика – для Е_А = 200m = 0,2В и перемещают её параллельным переносом в точку I_A = I_{A max} = I_K3 = 10^-3A.

Результаты аналитического расчёта

Параметры модели _,

Параметры рабочей точки ,

Вывод

Можно считать, что результаты графического и аналитического расчёта совпадают.