 |
Формула волы амперной характеристики диода.
|
|
|
|
Полупроводниковый диод – это прибор с одним электронно-дырочным (p-n) переходом и двумя выводами, называемыми анодом (А) и катодом (К). Условное обозначение:
Вольт–амперная характеристика идеального диода описывается теоретически полученной формулой: I = Is [(exp 
) - 1] Is – тепловой ток не основных носителей заряда, q – заряд электрона, k – постоянная Больцмана, Т – температура. При комнатной температуре kT/q = 0,026 В, поэтому при U > 0,1 В единицей в формуле можно пренебречь по сравнению с экспонентой, а при U < - 0,1В - экспонентой по сравнению с единицей. Таким образом, при прямом напряжении ток экспоненциально растёт с ростом напряжения, при обратном – не зависит от напряжения и равняется тепловому току Is и вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального диода выглядит следующим образом:
I Реальная характеристика диода отличается от идеальной, поскольку материал диода обладает сопротивлением, поэтому прямая ветвь ВАХ при значительных токах имеет линейный (омический) участок
I = 
Rд – дифференциальное сопротивление диода (0,1 ÷ 30 ОМ), U0 – напряжение отсечки (0,2 ÷ 0,5В). При больших обратных напряжениях возможен электрический (лавинный) пробой p-n перехода, переходящий в тепловой пробой
Омический участок
Электр.пробой U0 U
Тепловой пробой Кроме того, ВАХ реального диода зависит от его: конструкции и назначения
Выпрямительные диоды. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Условное обозначение:Вольт-амперная характеристика (рабочая часть):такая как и на 1рис. Основные параметры: средний прямо ток, среднее прямое напряжение, максимальное обратное напряжение, обратный ток, максимальная частота. 
Диоды Шотки. Содержат вместо p – n перехода выпрямляющий контакт металл – полупроводник, обладающий по сравнению с p – n переходом меньшей ёмкостью и меньшим значением прямого напряжения. Используются на высоких частотах (до десятков ГГц) и в импульсных режимах. Условное обозначение:
|
|
|
Варикапы. Предназначены для работы в качестве конденсатора, ёмкость которого управляется напряжением. При подаче обратного напряжения увеличивается ширина запирающего (непроводящего) слоя, что приводит к уменьшению ёмкости p-n перехода. Условное обозначение:
Стабилитроны. Предназначены для работы в режиме электрического пробоя. Условное обозначение:
Вольт-амперная характеристика
Uстаб
Как видно из ВАХ, на участке пробоя сила тока почти не зависит от напряжения, что и используется для стабилизации напряжения.Основные параметры: Напряжение стабилизации, минимальный ток стабилизации, максимальный ток стабилизации, дифференциальное сопротивление в режиме стабилизации.
Стабисторы. Обладают малым дифференциальным сопротивлением, вследствие чего очень крутой прямой ветвью ВАХ. Используются для стабилизации малых (до 1В) напряжений. Включаются в прямом направлении.
Туннельные диоды – диоды на основе вырожденных полупроводников, в которых используется явление туннельного пробоя в прямом направлении, приводящего к появлению на прямой ветви ВАХ участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Вырождение энергетических зон возникает за счёт большой концентрации примесей, в результате чего уровень Ферми оказывается внутри зон и в области p-n перехода наблюдается перекрытие зон проводимости и валентной зоны, что делает возможным переход носителей из одной зоны в другую без затраты энергии (туннельный переход). Условное обозначение:
Вольт-амперная характеристика: Наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением обеспечивает использование туннельных диодов в качестве усилительного элемента и в качестве элемента генераторов на сверхвысоких частотах (более 1 ГГц).
|
|
|
Обращённые диоды – диоды на основе вырожденных полупроводников, в которых используется явление туннельного пробоя в обратном направлении. Степень вырождения полупроводников в этих диодах меньше, чем в туннельных за счёт меньшей концентрации примесей, поэтому энергетические зоны при прямом напряжении в области p-n перехода не перекрываются и в прямом направлении такой диод ведёт себя как обычный. При обратном включении энергетические зоны перекрываются и между ними возможен туннельный пробой, таким образом, в обратном направлении проводимость диода оказывается намного больше, чем в прямом. Условное обозначение:
Вольт-амперная характеристика:Обращённые диоды используются в электронных устройствах, работающих при малых сигналах (смесители, детекторы и т.д.)
|
|
|
