Эквивалентные схемы полупроводниковых диодов
Полная эквивалентная схема полупро- а) R0R пр водникового диода показана на рисунке 6,
L а. Сопротивление R0представляет собой суммарное, сравнительно небольшое со- противление n- и p-областей и контактов этих областей с выводами. Нелинейное сопротивление Rнл при прямом напряже-
C
диф
C в C б нии сравнительно невелико и равно Rпр,а б) при обратном напряжении имеет доста- точно большое значение и Rнл =Rобр.в) Диффузионная емкость Cдиф характеризу- R
R
обр Rпр ет накопление подвижных носителей за- ряда в n- и p- областях при прямом на- пряжении на переходе. При обратном напряжении p-n-переход обладает барьер- г) R
C диф R пр ной емкостью Cб, появление которой обу- д) словлено наличием по обе стороны запи- рающего слоя разноименных объемных зарядов. На высоких частотах существует емкость Cв между выводами диода, кото- рая заметно шунтирует диод. Кроме того, на СВЧ может также проявляться индук- R обр
Cб
Рисунок 6 – Эквивалентные схемы полупроводникового диода
тивность выводов L. На рисунке 6, г, д представлены упрощенные эквивалентные схемы на высоких частотах при прямом и обратном напряжении соответственно. На низких частотах значения емкостей можно не учитывать (рисунок 6, б, в).
Классификация диодов Современные полупроводниковые диоды классифицируют по назначе- нию, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конст- руктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому ма- териалу (таблица 1). Т а б л и ц а 1 – Классификация диодов Признак классификации Площадь перехода
Полупроводниковый материал
Точечный Плоскостной Германиевый Кремниевый Арсенид галлия Выпрямительный Универсальный Импульсный Наименование диода Назначение
Принцип действия Сверхвысокочастотный (СВЧ диод) Стабилитрон (стабистор) Варикап Обращенный Лавинно-пролетный Туннельный Диод Ганна Диод Шотки Излучающий Фотодиод Оптопара (оптрон) Выпрямительными называют диоды, предназначенные для выпрямления пере- менного тока (условное графическое изображение представлено на рисунке 7, а).
а)
д)
б)
е)
в)
ж)
г)
з)
и)
к)
Рисунок 7 – Примеры условных графических изображений полупроводниковых приборов
Выпрямительные диоды классифицируют по мощности и частоте. По мощ- ности различают диоды малой мощности (Iпр. max ≤ 0,3 А), средней мощности (0,3 А ≤ Iпр. max ≤ 10 А), большой мощности (Iпр. max > 10 А). По частоте: низко- частотные (fmax < 103Гц) и высокочастотные (fmax > 103Гц). Универсальными называют высокочастотные диоды, применяемые для выпрямления, модуляции, детектирования и других нелинейных преобразо- ваний электрических сигналов, частота которых не превышает 1000 МГц. Импульсными называют полупроводниковые диоды, используемые в ка- честве ключевых элементов в схемах при воздействии импульсов малой длительности. На схемах универсальные и импульсные диоды изображают- ся так же, как и выпрямительные диоды. В быстродействующих импульсных цепях широко используют диоды Шот- ки, в которых переход выполнен на основе контакта металл–полупроводник. У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов, их быстродействие зависит только от скорости процесса перезаряда барьерной емкости. Вольт-амперная характеристика диодов Шотки напоминает характери- стику диодов на основе p-n-переходов, отличие состоит в то, что прямая ветвь представляет собой идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи достаточно малы (доли – десятки нА). Диоды Шотки применяют также в вы- прямителях больших токов и в логарифмирующих устройствах. Условное обо- значение диода Шотки приведено на рисунке 7, ж. Сверхвысокочастотными (СВЧ) называются полупроводниковые дио- ды, используемые для преобразования и обработки (детектирования, уси- ления, умножения, генерирования и управления уровнем мощности) сверхвысокочастотного сигнала (до сотен гигагерц). СВЧ диоды в зависи- мости от исполняемой функции подразделяют на смесительные, детек- торные, параметрические, умножительные, регулирующие, генераторные (диоды Ганна и лавинно-пролетные диоды). В схемах они изображаются так же, как и выпрямительные диоды. Полупроводниковыми стабилитронами (рисунок 7, б) называются дио- ды, предназначенные для стабилизации напряжения. Для стабилизации вы- сокого напряжения (U > 3 В) используется обратная ветвь вольт-амперной характеристики. Для стабилизации небольших значений напряжения (U ≤ ≤1 В) используют прямую ветвь, а применяемые в этом случае диоды назы- вают стабисторами. В схемах двуполярной стабилизации напряжения при- меняется симметричный стабилитрон (рисунок 7, в). Варикапами (рисунок 7, г) называются полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость емкости p-n-перехода от обратного на- пряжения. Варикапы подразделяются на подстрочные и умножительные (или варакторы). Основной характеристикой варикапа служит вольт- фарадная характеристика (рисунок 8) – зависимость емкости варикапа от значения приложенного обратного напряжения.
К туннельным относят диоды, у кото- рых за счет туннельного эффекта на пря- мой ветви ВАХ (рисунок 9, область 1) существует область с отрицательным дифференциальным сопротивлением (об- ласть 2). В области 3 ВАХ прибор полно- стью выходит из пробоя и ведет себя как обычный диод. Условное графическое обозначение представлено на рисунке 7, д. По своему назначению туннельные диоды подразделяют на усилительные, генера- торные, переключающие. Обращенными (рисунок 7, е) назы- вают полупроводниковые диоды, в которых вследствие туннельного эф- фекта проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом. ВАХ обращенного диода представлена на рисунке 10. Излучающие диоды (рисунок 7, з) – полупроводниковые диоды, излучающие из p-n-перехода кванты энергии. По ха- рактеристике излучения делятся на две группы: с излучением в видимой области спектра – светодиоды; диоды с излуче- нием в инфракрасной области спектра, получившие название ИК-диоды. Фотодиоды (рисунок 7, и) – полу- проводниковые диоды, принцип дейст- вия которых основан на использовании внутреннего фотоэффекта – генерации в полупроводнике под действием кван- тов света свободных носителей заряда. Оптрон (оптопара) – полупроводни- ковый прибор, содержащий источник из- лучения и приемник излучения, объеди- ненные в одном корпусе и связанные меж- ду собой оптически, электрически или
Рисунок 8 – Вольт-фарадная характеристика варикапа
Рисунок 9 – ВАХ туннельного диода
Рисунок 10 – ВАХ обращенного диода одновременно обеими связями (рисунок 7, к). Широкое распространение получили оптроны, у которых в качестве приемника излучения используется фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор. Оптроны применяют для гальванической развязки и оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1583)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |