Выберите из табл. 1 соответствующие разновидности полупроводниковых диодов. Дайте их определение, условное графическое обозначение, ВАХ и область применения. В качестве примера из справочника приведите по одному диоду из каждой разновидности, выпишите их название и основные характеристики, часть которых укажите на приведенной выше ВАХ. Дайте расшифровку названий диодов и поясните смысл характеристик.
Таблица 1
Разновидности полупроводниковых диодов
№
варианта Диод
1 выпрямительный диод, диод Шоттки
Решение
А) Выпрямительный диод – это плоскостной диод, предназначенный для выпрямления переменного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц). Благодаря значительной площади p-n-перехода плоскостного диода, он допускает работу при больших токах выпрямления (прямых токах). Основным материалом для изготовления выпрямительных диодов является кремний.
Принцип работы выпрямительного диода основан на свойстве полупроводникового p-n-перехода пропускать ток только в одном направлении, когда внешнее напряжение приложено к p-области перехода положительной полярностью и превышает пороговое значение величиной в десятые доли вольта (для p-n-перехода на основе кремния это значение составляет около 0,6 В). Такое поведение p-n-перехода связано с образованием в области p-n–перехода барьерного слоя, обедненного носителями заряда, ширина которого уменьшается с увеличением приложенного прямого внешнего напряжения. При приложении внешнего обратного напряжения, ширина барьерного слоя увеличивается, и запирающие свойства перехода усиливаются. Через переход протекает очень малый обратный ток вплоть до максимального обратного напряжения, превышение которого приведет к необратимому процессу – тепловому пробою, и разрушению структуры диода.
ВАХ выпрямительного диода имеет вид, представленный на рисунке 1.
Рис.1 ВАХ выпрямительного диода: 1- при повышенной; 2- при нормальной; 3- при пониженной температурах.
УГО выпрямительного диода:
Основные параметры выпрямительных диодов:
постоянное прямое напряжение Uпр – постоянное напряжение на диоде при заданном прямом токе Iпр;
постоянный прямой ток Iпр – постоянный ток, протекающий через диод в прямом направлении;
средний прямой ток Iпр.ср
. – прямой ток, усредненный за период;
постоянный обратный ток Iобр – постоянный ток, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении Uобр;
постоянное обратное напряжение Uобр – постоянное при заданном обратном токе Iобр;
дифференциальное сопротивление rдиф – отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращения тока,
и предельные (максимально допустимые) параметры:
максимально допустимое постоянное обратное напряжение Uобр max;
максимально допустимый постоянный прямой ток Iпр max;
максимально допустимый средний выпрямленный ток Iпр.ср. max;
максимально допустимая средняя рассеиваемая мощность диода Pmax;
Примером выпрямительного диода является диод КД209А, имеющий следующие характеристики [1]:
электрические параметры :
постоянное прямое напряжение Uпр ≤ 1 В (при I пр = Iпр max);
постоянный обратный ток Iобр ≤ 100 мкА (при Uобр= Uобр.макс ),
и максимально допустимые параметры:
постоянный средний или прямой ток Iпр ср max = 700 мА;
постоянное и импульсное обратное напряжение Uобр.макс = 400 В;
импульсный прямой ток Iпр имп max = 6 А;
частота без снижения режимов 1 кГц.
Расшифровка обозначения диода КД209А:
К – исходный материал, из которого изготовлен прибор и его группа использования: прибор на основе кремния для аппаратуры общего назначения;
Д - класс прибора: диод выпрямительный, универсальный или импульсный;
2 – тип диода: выпрямительный, средней мощности (среднее значение прямого тока 0,3 до 10 А),;
09 – порядковый номер разработки технологического типа: № 9;
А – параметрическая группа технологического типа: группа А.
б) Диод Шоттки, или диод с барьером Шоттки (ДБШ) – это диод со структурой металл-полупроводник