Лабораторная работа 1 Снятие ВАХ полупроводникового диода Uпр, В 0 Iпр. мА 0 при 27°С Iпр. мА 0 при 100°С 0,5 0,004 0,55 0,017 0,6 0,349 0,65 1,485 0,7 5,431 0,75 14,81 0,8 29,8 0,9 92,6 4,033 10,33 21,46 36,91 55,47 76,11 98,18 145 250 200 150 Iпр. мА при 100°С Iпр. мА при 27°С 100 50 0 0 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,9 Uобр, 0 50 В Iобр, 0 0 мкА при 27° С Iобр, 0 0,02 мкА 6 при 100° С 100 150 200 250 0 0 0 0 300 350 400 450 60 0 27,5 55,4 83,3 111, 139, 167, 19 1 2 3 2 2 1 5 400 350 300 250 Iобр, мкА при 100°С 200 Iобр, мкА при 27°С 150 100 50 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 0 50 550 0,02 0,02 0,02 0,02 27,5 55,4 83,3 111, 139, 167, 19 6 6 6 6 4 4 6 3 2 1 5 450 0 500 Вольт-амперметрые характеристики диода 1. Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток называют прямым (Uпр), а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток называют обратным(Uобр). При прямом напряжении (Uпр) сопротивление диода не превышает и нескольких десятков Ом, зато при обратном напряжении (Uобр) сопротивление возрастает до нескольких десятков, сотен и даже тысяч килоом. В этом не трудно убедиться, если измерить обратное сопротивление диода омметром. Сопротивление p-n перехода диода величина не постоянная и зависит от прямого напряжения (Uпр), которое подается на диод. Чем больше это напряжение, тем меньшее сопротивление оказывает p-n переход, тем больший прямой ток Iпр течет через диод. В закрытом состоянии на диоде падает практически все напряжение, следовательно, обратный ток, проходящий через него мал, а сопротивление p-n перехода велико. 2. При увеличении температуры диода уменьшается высота потенциального барьера и изменяется распределение носителей заряда по энергиям - электроны, например, занимают более высокие энергетические уровни в зоне проводимости. С увеличением температуры существенно возрастает обратный ток, а прямой ток изменяется незначительно. Ответы на вопросы 1. Односторонняя проводимость тока в полупроводниковой структуре происходит вследствие образования на границе областей с электронной и дырочной проводимостью так называемого электронно-дырочного р-пперехода. 2. Основные параметры выпрямительных диодов 1. постоянное прямое напряжение на диоде при заданном значении прямого тока через диод 2. постоянный прямой ток 3. величина обратного тока при заданном значении обратного напряжения 4. максимальное обратное напряжение 5. рабочий диапазон температур 6. максимальная частота, на которой еще не происходит ухудшение основных параметров 7. тепловое сопротивление переход-корпус, переход-среда 8. максимальная емкость диода 3. При увеличении температуры диода уменьшается высота потенциального барьера и изменяется распределение носителей заряда по энергиям - электроны, например, занимают более высокие энергетические уровни в зоне проводимости. С увеличением температуры существенно возрастает обратный ток, а прямой ток изменяется незначительно. 4. Для обеспечения возможности работы выбранного типа диода в схеме выпрямителя с обратным напряжением, превышающим его максимально допустимое значение, следует соединять однотипные диоды последовательно. Если параметры не совпадают, то один из диодов оказывается под значительно большим напряжением, чем другой. Это может привести к пробою одного, а затем и другого диода. Выравнивание обратного напряжения на последовательно соединенных диодах достигается шунтированием каждого из диодов резистором Rш. Ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в 5…10 раз больше максимально возможного обратного тока диодов. В мощных высоковольтных выпрямительных устройствах для этой же цели диоды шунтируют конденсаторами Сш или RCцепью. При параллельном соединении диодов из-за возможного разброса параметров их токи будут неодинаковыми. Один из этих токов может превысить максимально допустимое значение, что приведёт к выходу из строя сначала одного, а затем и другого диода. Более равномерное распределения тока между параллельно соединёнными диодами достигается включением последовательно с каждым из них одинаковых по номиналу резисторов Rд. Сопротивление резисторов Rд должно быть в 5…10 раз больше, чем сопротивление диода в прямом направлении. В мощных выпрямительных устройствах для этой же цели используются индуктивные выравниватели токов. 5. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточноколлекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам. Создание барьеры, диодной которые искрозащиты. обеспечивают Используются безопасность путем шунт-диодные ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.
