"İleri" diyot ile "geri" diyot arasındaki fark. BEN

diiyot- görkemli yarı iletken cihazlar ailesindeki en basit cihaz. Örneğin, germanyum gibi bir yarı iletken plaka alırsak ve sol yarısına bir alıcı safsızlığı ve sağ yarısına bir donör safsızlığı eklersek, bir yandan sırasıyla P tipi bir yarı iletken elde ederiz, diğer yandan, tip N. Kristalin ortasında sözde P-N geçişiŞekil 1'de gösterildiği gibi.

Aynı şekil, diyagramlarda diyotun koşullu grafik tanımını gösterir: katodun çıkışı (negatif elektrot) "-" işaretine çok benzer. Bu şekilde hatırlamak daha kolay.

Toplamda, böyle bir kristalde, farklı iletkenliğe sahip iki bölge vardır ve bunlardan iki sonuç çıkar, bu nedenle ortaya çıkan cihaza denir. diyotçünkü "di" öneki iki anlamına gelir.

Bu durumda, diyotun yarı iletken olduğu ortaya çıktı, ancak benzer cihazlar daha önce biliniyordu: örneğin, elektronik tüpler çağında, kenotron adı verilen bir tüp diyot vardı. "Tüp" sesinin taraftarları buna inansa da, şimdi bu tür diyotlar tarihe geçti. tüp amplifikatör anot voltajı doğrultucu bile bir lamba olmalı!

Şekil 1. Diyotun yapısı ve diyagramdaki diyotun tanımı

Yarı iletkenlerin P ve N iletkenlikleriyle birleştiği yerde, ortaya çıkıyor PN bağlantısı (P-N bağlantısı), tüm yarı iletken cihazların temelidir. Ancak, yalnızca bir bağlantısı olan bir diyottan farklı olarak, iki P-N bağlantısı vardır ve örneğin, aynı anda dört bağlantıdan oluşurlar.

P-N kavşağı beklemede

P-N bağlantısı, bu durumda diyot herhangi bir yere bağlı olmasa bile, içinde Şekil 2'de gösterilen ilginç fiziksel süreçler meydana gelir.

Şekil 2. Dinlenme diyotu

N bölgesinde fazla elektron vardır, negatif yük taşır ve P bölgesinde yük pozitiftir. Bu yükler birlikte bir elektrik alanı oluşturur. Farklı yükler birbirini çekme eğiliminde olduğundan, N bölgesinden gelen elektronlar pozitif yüklü P bölgesine girerek bazı boşlukları doldurur. Yarı iletken içindeki böyle bir hareketin bir sonucu olarak, çok küçük olmasına rağmen (nanoamper birimleri) bir akım yine de ortaya çıkar.

Böyle bir hareket sonucunda P tarafındaki maddenin yoğunluğu artar, ancak belli bir sınıra kadar. Tıpkı parfüm kokusunun bir odaya yayılması (difüzyon) gibi, parçacıklar genellikle bir maddenin hacmi boyunca eşit bir şekilde yayılma eğilimindedir, bu nedenle er ya da geç elektronlar N bölgesine geri döner.

Çoğu elektrik tüketicisi için akımın yönü bir rol oynamıyorsa - ampul parlar, kiremit ısınır, o zaman diyot için akımın yönü büyük bir rol oynar. Bir diyotun ana işlevi, akımı bir yönde iletmektir. P-N bağlantısı tarafından sağlanan bu özelliktir.

Diyotu ters yönde açmak

Şekil 3'te gösterildiği gibi bir yarı iletken diyota bir güç kaynağı bağlarsanız, P-N bağlantısından hiçbir akım geçmeyecektir.

Şekil 3. Ters diyot

Şekilde de görebileceğiniz gibi güç kaynağının artı kutbu N alanına, eksi kutbu ise P alanına bağlanmıştır. Sonuç olarak, N bölgesindeki elektronlar kaynağın pozitif kutbuna koşar. sırası gelince pozitif yükler P bölgesindeki (delikler) güç kaynağının negatif kutbu tarafından çekilir. bu nedenle, içinde P-N alanları geçiş, şekilde görüldüğü gibi, bir boşluk oluşur, akımı iletecek hiçbir şey yoktur, yük taşıyıcı yoktur.

Güç kaynağı voltajı arttıkça, elektronlar ve delikler gittikçe daha fazla çekilir. Elektrik alanı piller, P-N bağlantısı bölgesinde giderek daha az yük taşıyıcı vardır. Bu nedenle ters bağlantıda diyottan akım geçmez. Bu gibi durumlarda, geleneksel olarak şunu söylemek gelenekseldir: yarı iletken diyot ters voltaj ile kilitlenir.

Pilin kutuplarına yakın maddenin yoğunluğunun artması, difüzyon, - maddenin hacim boyunca düzgün bir şekilde dağılması arzusu. Pil kapatıldığında ne olur.

Ters akım yarı iletken diyot

Şartlı olarak unutulan küçük taşıyıcıları geri çağırma zamanı burada geldi. Gerçek şu ki, kapalı durumda bile, diyottan ters adı verilen küçük bir akım geçer. Bu ters akım ve birincil taşıyıcılarla tamamen aynı şekilde, yalnızca ters yönde hareket edebilen birincil olmayan taşıyıcılar tarafından yaratılır. Doğal olarak, böyle bir hareket ters voltajla gerçekleşir. Az sayıda azınlık taşıyıcı nedeniyle ters akım genellikle küçüktür.

Kristalin sıcaklığındaki bir artışla, azınlık taşıyıcılarının sayısı artar, bu da ters akımda bir artışa yol açar, bu da P-N bağlantısının tahrip olmasına yol açabilir. Bu nedenle, yarı iletken cihazlar - diyotlar, transistörler, mikro devreler için çalışma sıcaklıkları sınırlıdır. Aşırı ısınmayı önlemek için, ısı emicilere güçlü diyotlar ve transistörler takılır - radyatörler.

Diyotu ileri yönde açmak

Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4. Diyot doğrudan bağlantısı

Şimdi kaynağın polaritesini değiştirelim: eksiyi N bölgesine (katot) ve artıyı P bölgesine (anot) bağlayın. N bölgesindeki bu dahil olma ile elektronlar pilin eksi noktasından itilecek ve PN tarafı geçiş. P bölgesinde, artı yüklü delikler pilin artı kutbundan itilecektir. Elektronlar ve delikler birbirine doğru koşar.

Farklı kutuplara sahip yüklü parçacıklar, P-N bağlantısının yakınında toplanır, aralarında bir elektrik alanı oluşur. Bu nedenle elektronlar P-N eklemini aşar ve P bölgesi boyunca hareket etmeye devam eder.Aynı zamanda bir kısmı deliklerle yeniden birleşir, ancak çoğu pilin artısına koşar, akım Id diyottan geçer.

Bu akım denir doğru akım. Diyotun teknik verileri, bazı maksimum değerler ile sınırlıdır. Bu değer aşılırsa, diyot arızası tehlikesi vardır. Bununla birlikte, şekildeki doğru akımın yönünün, elektronların genel kabul gören ters hareketi ile çakıştığına dikkat edilmelidir.

Doğrudan açma yönünde de söylenebilir elektrik direnci diyot nispeten küçüktür. Tekrar açıldığında, bu direnç birçok kez daha büyük olacaktır, yarı iletken diyottan akım geçmez (burada hafif bir ters akım dikkate alınmaz). Yukarıda belirtilenlerden, diyotun geleneksel bir mekanik valf gibi davrandığı sonucuna varabiliriz: bir yöne döndü - su akıyor, diğerine döndü - akış durdu. Bu özellik için diyot adlandırılmıştır. yarı iletken kapısı.

Bir yarı iletken diyotun tüm yeteneklerini ve özelliklerini ayrıntılı olarak anlamak için, onun hakkında bilgi sahibi olmalısınız. volt - amper özelliği. Çeşitli diyot tasarımları ve frekans özellikleri ile artıları ve eksileri hakkında bilgi edinmek de iyi bir fikirdir. Bu, bir sonraki makalede tartışılacaktır.

İleri ve geri voltaj nedir? Bir alan etkili transistörün çalışma prensibini anlamaya çalışıyorum. ve en iyi cevabı aldım

Yanıtlayan Vovik[aktif]
Direkt - artı artıya, eksi eksiye uygulanır. Tersi - artı - eksi, eksi - artı.
Uygulanan alan etkili transistör kaynak ve geçit arasında.
Baz ve yayıcı iki kutuplu transistör, sahada değil.
Bipolar bir transistör, arka arkaya iki transistörden oluşur. r-p geçişi ve iki diyot gibi bir ortak çıkış - yayıcı - taban (ortak tip) - toplayıcı ile, yalnızca ortak "katman" incedir ve yayıcı ile taban arasına açıklık adı verilen bir doğrudan voltaj uygulanırsa akımı iletir.
Baz ile yayıcı arasındaki doğrudan voltaj ne kadar büyükse, transistör o kadar açık ve yayıcı-toplayıcı direnci o kadar düşük olur, yani yayıcı-taban voltajı ile iki kutuplu transistörün direnci arasında ters bir ilişki vardır.
Taban ile yayıcı arasına ters voltaj uygulanırsa, transistör tamamen kapanacak ve akımı iletmeyecektir.
Yalnızca tabana ve yayıcıya veya tabana ve toplayıcıya voltaj uygularsanız, normal bir diyot elde edersiniz.
Alan etkili transistör biraz farklı düzenlenmiştir. Ayrıca üç çıkış vardır, ancak bunlar drenaj, kaynak ve geçit olarak adlandırılır. Yalnızca bir p-p kavşağı vardır, kapı -> tahliye kaynağı veya geçit<- сток-исток в зависимости от полярности транзистора. Затвор находится между истоком и стоком и к нему (измеряется относительно истока) всегда прикладывается только обратное напряжение, которое создаёт поле в промежутке между истоком и стоком, в зависимости от напряжённости больше или меньше препятствующее движению электронов (следовательно, изменяя сопротивление транзистора) , и, таким образом, создающую обратную зависимость между напряжением исток-затвор и сопротивлением полевого транзистора.

gelen cevap Alex R[guru]
1 soru için, doğrudan ve arr, bir yarı iletken (diyot) ile olur, yani doğrudan npr'deki bir diyot akımı geçer ve akım geri akarsa, her şey kapanır. Anlaşılır olması için, bir bisiklet lastiğinin memesi geriye değil oraya üflenir. Alan tr-r, burada tamamen anlaşılması için kapı ile drenaj-kaynak arasında elektronik bağlantı yoktur ve kapı üzerinde oluşturulan alanın kötülüğünden dolayı akım geçer. Bunun gibi bir şey.

gelen cevap Alexander Yegorov[guru]
doğrudan - eksi n-iletkenliği olan bölgeye, artı p-iletkenliği olan k bölgesine
tersine
sadece yayıcı ve toplayıcıyı beslerken, bazın iyonize atomları yayıcının serbest yüklerini pn bağlantısından (bir dielektrik olduğu için pn bağlantısının üzerinden atlamak çok zordur) iteceği için akım geçmeyecektir. . Ve tabana voltaj uygularsanız, o zaman tabandan serbest yükleri "emer" ve bunlar artık yayıcı yükleri iterek pn bağlantısını geçmelerini engeller. Transistör açılacaktır.
Bu arada, yayıcı, toplayıcı ve taban alan etkisine sahip değil, iki kutuplu bir transistöre sahip.
Yalnızca tabana ve yayıcıya veya tabana ve toplayıcıya voltaj uygularsanız, o zaman basit bir diyot olacaktır (her pn bağlantısı bir diyottur).

gelen cevap kullanıcı kullanıcı[guru]
alan etkili transistör, alan tarafından kontrol edilen p veya n tipi bir kanala sahiptir. transistör terminalleri geçidi tahliye kaynağı

diyotun VAC'si.

(VAC) - iki terminalli bir ağ üzerinden akımın bu iki terminalli ağdaki gerilime bağımlılığının bir grafiği. Çoğu zaman, doğrusal olmayan elemanların CVC'si dikkate alınır (doğrusal olmama derecesi, doğrusal olmama katsayısı ile belirlenir, çünkü doğrusal elemanlar için CVC düz bir çizgidir ve özel bir ilgi konusu değildir.

I–V karakteristiğinin doğrusal olmaması, NE direncinin uygulanan gerilime (diyotlar, zener diyotlar) veya akıma (termistörler) bağlı olmasından kaynaklanır. Doğrusal olmayan elemanların CVC'si, güçleri birincisinden daha yüksek olan denklemlerle tanımlanır. NE'nin direnci değişken bir değer olduğu için içlerindeki akımın anlık değeri anlık gerilim değerleri ile orantılı değildir. (s. 117 kılavuzu)

İleri ve geri akım. İleri ve geri voltaj.

p - n bağlantısının direnci küçük olduğunda, diyot adı verilen bir akım akar. doğru akım. p - n bağlantı alanı ve güç kaynağı voltajı ne kadar büyükse, bu ileri akım o kadar büyük olur. Elemanın kutupları yer değiştirirse diyot kapalı durumda olacaktır. Elektronları ve boşlukları tükenmiş bir bölge oluşur, akıma karşı çok yüksek bir dirence sahiptir. Bununla birlikte, bu bölgede, diyotun bölgeleri arasında küçük bir akım taşıyıcı değişimi yine de gerçekleşecektir. Bu nedenle, diyottan bir akım akacaktır, ancak doğrudan olandan birçok kez daha az. Bu akım denir diyot ters akım. Diyot bir alternatif akım devresine bağlanırsa, anot üzerinde pozitif yarım döngülerle açılır, bir yönde serbestçe geçen akım - doğru akım Ipr. ve anotta negatif yarım döngülerle neredeyse hiç akım geçirmeden kapanır ters yönde - ters akım Irev. Diyotun açıldığı ve içinden doğru akımın geçtiği gerilime denir. doğrudan(Yukarı) Ve diyotun kapandığı ve içinden ters akımın aktığı ters polarite voltajına denir. tersi(Uobr.) Doğru voltajda, kaliteli bir diyotun direnci birkaç on ohm'u geçmezken, ters voltajda direnci onlarca, yüzlerce kilo-ohm ve hatta mega-ohm'a ulaşacaktır.

arıza gerilimi.

Bir elektrik alanında bulunan bir dielektrik, alan kuvveti belirli bir kritik değeri aşarsa elektriksel yalıtım özelliklerini kaybeder. Bu fenomene, dielektrikin bozulması veya elektriksel gücünün ihlali denir. Bir dielektrikin bozulmaya direnme özelliğine elektrik gücü (Epr) denir. Yalıtım arızasının meydana geldiği gerilime arıza gerilimi (Upr) denir.

Yayın Tarihi: 23.12.2017

Ters voltajın ne olduğunu biliyor musunuz?

ters akım

Ters voltaj, bir elektrik akımının polaritesi tersine çevrildiğinde oluşturulan bir tür enerji sinyalidir. Bu voltaj genellikle bir diyota ters polarite uygulandığında meydana gelir ve diyotun ters yönde çalışarak reaksiyona girmesine neden olur. Bu ters fonksiyon, genellikle voltajın uygulandığı devreyi kırdığı için diyot içinde bir arıza voltajı da oluşturabilir.

Ters voltaj, bir devreye ters bir şekilde bir güç sinyali bağlantı kaynağı uygulandığında meydana gelir. Bu, pozitif kurşun kaynağının devrenin topraklanmış veya negatif iletkenine bağlı olduğu ve bunun tersi anlamına gelir. Çoğu elektrik devresi voltajları kaldıramadığından, bu voltaj transferi genellikle amaçlanmamıştır.

Bir devreye veya diyota minimum voltaj uygulandığında, devrenin veya diyotun ters yönde çalışmasına neden olabilir. Bu, kutu fan motorunun yanlış dönmesi gibi bir reaksiyona neden olabilir. Öğe bu gibi durumlarda çalışmaya devam edecektir.

Devreye uygulanan voltaj miktarı, alınan devre için bir sinyalden çok yüksek olduğunda, buna arıza voltajı denir. Tersine çevrilen giriş sinyali, devrenin devam etmesi için izin verilen voltajı aşarsa, devre kullanılabilir olanın ötesinde hasar görebilir. Devrenin hasar gördüğü nokta, arıza gerilimi değerini ifade eder. Bu arıza voltajının birkaç başka adı vardır, tepe ters voltajı veya ters arıza voltajı.

Ters voltaj, diğer devre bileşenlerinin çalışmasını da etkileyen bir arıza voltajına neden olabilir. Diyotlara ve ters voltaj devre fonksiyonlarına zarar vermenin dışında, tepe ters voltaj da olabilir. Bu gibi durumlarda devre, ters çevrilmiş sinyalden gelen giriş gücü miktarını tutamaz ve yalıtkanlar arasında bir arıza voltajı oluşturabilir.

Devre bileşenlerinde meydana gelebilecek bu arıza gerilimi, bileşenlerin veya tel yalıtkanların bozulmasına neden olabilir. Bu, onları sinyal iletkenlerine dönüştürebilir ve devrenin onu almaması gereken farklı bölümlerine voltaj geçirerek devreye zarar verebilir ve devre boyunca kararsızlığa neden olabilir. Bu, çeşitli devre bileşenlerini ateşleyecek ve bir yangın başlatacak kadar güçlü olabilen, bileşenden bileşene voltaj arklarına neden olabilir.

navigasyon gönderisi

Sağlıklı

İç yapıyı onarın

Bir binanın yaşam döngüsü boyunca, iç mekanı güncellemek için belirli zamanlarda tadilat yapılması gerekir. Modernizasyon, iç tasarım veya işlevsellik modern zamanların gerisinde kaldığında da gereklidir.

Çok katlı bina

Rusya'da 100 milyondan fazla konut var ve bunların çoğu "müstakil evler" veya kır evleri. Şehirlerde, banliyölerde ve kırsal alanlarda ev sahibi olmak çok yaygın bir barınma biçimidir.
Binaları tasarlama, inşa etme ve işletme pratiği, çoğunlukla çeşitli profesyonel ve meslek gruplarının ortak çabasıdır. Belirli bir bina projesinin boyutuna, karmaşıklığına ve amacına bağlı olarak, proje ekibi şunları içerebilir:
1. Projeye finansman sağlayan gayrimenkul geliştiricisi;
Finansman sağlayan bir veya daha fazla finansal kuruluş veya diğer yatırımcılar;
2. Yerel planlama ve yönetim organları;
3. Proje boyunca ALTA / ACSM ve inşaat sörveyleri yapan servis;
4. Çeşitli proje katılımcısı gruplarının çabalarını koordine eden bina yöneticileri;
5. Binaları tasarlayan ve yapı belgelerini hazırlayan lisanslı mimarlar ve mühendisler;

Doğrultucu ve üniversal diyotların özellikleri ve parametreleri

Doğrultucu diyotlar, düşük frekanslı alternatif akımı düzeltmek için kullanılır. Bu diyotların doğrultucu özellikleri, elektron deliği p-n bağlantılarının tek taraflı iletimi ilkesine dayanmaktadır.

Evrensel diyotlar, çeşitli elektronik cihazlarda doğrultucu olarak kullanılır. alternatif akım yüksek ve düşük frekanslar, çarpanlar ve frekans konvertörleri, büyük ve küçük sinyallerin dedektörleri vb. Doğrultucu ve üniversal diyotların çalışma akım ve gerilim aralığı çok geniştir, dolayısıyla yapıda hem noktasal hem de düzlemsel p-n-eklemli olarak üretilirler. bir milimetre karenin onda biri ile birkaç santimetre kare arasında alanları olan bir yarı iletken. Tipik olarak, evrensel diyotlar, küçük alanlara ve kapasitanslara sahip, ancak nispeten yüksek ileri akım ve ters voltaj değerlerine sahip bağlantıları kullanır. Bu gereksinimler noktasal, mikroalaşımlı düzlemsel ve mesaplanar diyotlarla karşılanır. Evrensel diyotların özellikleri ve parametreleri, doğrultucu diyotlarla aynıdır.

volt-amper özellikleri doğrultucu diyotların (CV), diyottan geçen akımın kendisine uygulanan DC voltajının değerine ve polaritesine bağımlılığını ifade eder.Karakteristiğin doğrudan dalı, akımın diyot boyunca doğrudan bir çıkış polaritesine bağımlılığını gösterir. uygulanan voltaj İleri akımın gücü, üstel olarak diyota uygulanan ileri gerilime bağlıdır ve diyot boyunca küçük (0,3 - 1 V mertebesinde) bir voltaj düşüşü ile büyük değerlere ulaşabilir.

Karakteristiğin ters dalı, diyota uygulanan voltajın ters polaritesi ile diyottan geçen akımın iletken olmayan yönüne karşılık gelir. Ters akım (bölüm. OD) uygulanan ters gerilime biraz bağlıdır. Nispeten büyük bir ters voltajla (karakteristikteki B noktası), ters akımın hızla arttığı, termal bozulmaya ve diyotun hasar görmesine neden olabilecek p-n bağlantısının elektriksel bir arızası meydana gelir. Sıcaklıktaki artışla birlikte, eklemdeki yük taşıyıcılarının termal akımı ve üretim akımı artacak, bu da ileri ve geri akımlarda bir artışa ve diyotun özelliklerinde bir kaymaya yol açacaktır.

Diyotların özellikleri ve değiştirilebilirliği, parametreleri ile değerlendirilir. Ana parametreler, akım-gerilim karakteristiğiyle ilişkili akımları ve gerilimleri içerir. Diyotlar hem AC hem de DC devrelerinde kullanılır. Bu nedenle, diyotların özelliklerini değerlendirmek için, parametrelerle birlikte, alternatif akım üzerindeki çalışmalarını karakterize eden diferansiyel parametreler kullanılır.

Doğrultulmuş (doğru) akım Ipr, güvenilir ve uzun süreli çalışmasının sağlandığı diyottan geçen akımdır (dönem için ortalama değer). Bu akımın gücü ısıtma veya maksimum güç Rmax ile sınırlıdır. Aşırı ileri akım, termal bozulmaya ve diyotun hasar görmesine neden olur.

• ileri voltaj düşüşü Upr.Sr - izin verilen ileri akım içinden geçtiğinde diyot üzerindeki sürenin ortalama değeri.
• İzin verilen ters gerilim U0br, diyotun güvenilir ve uzun süreli çalışmasının sağlandığı sürenin ortalama değeridir. Ters voltajın aşılması diyotların bozulmasına ve arızalanmasına neden olur. Sıcaklık yükseldikçe ters gerilim ve ileri akım değerleri azalır.
• ters akım Iobr - izin verilen bir Uobr ile ters akımın periyodu için ortalama değer. Ters akım ne kadar düşük olursa o kadar iyidir.

Bir diyotun doğrultucu özelliklerisiniz. Sıcaklıktaki her 10 °C'lik bir artış, germanyum "silikon diyotlar için ters akımda 1,5 - 2 veya daha fazla kat artışa yol açar.

maksimum sabit veya diyotun parametrelerini değiştirmeden uzun süre çalışabileceği süre boyunca diyot tarafından dağıtılan ortalama güç Pmax. Bu güç, geçişin ileri ve geri önyargılarında, yani alternatif akımın pozitif ve negatif yarı döngülerinde akımların ve gerilimlerin ürünlerinin toplamıdır. İyi ısı dağılımı ile çalışan yüksek güçlü cihazlar için, Pmax = (Tp.max - Tk) / Rpk. Soğutucu olmadan çalışan düşük güçlü cihazlar için,

Pmax = (Tp.max - T s) / Rp.s.

Maksimum bağlantı sıcaklığı Gp.max, yarı iletkenin malzemesine (bant aralığı) ve doping derecesine, yani p-n-kavşak bölgesinin - tabanın direncine bağlıdır. Germanyum için Gp.max aralığı 80 - 110 ° C ve silikon için 150 - 220 ° C arasındadır.

Isıl direnç Bağlantı ile gövde arasındaki Rp.k, gövde Tk tarafından bağlantı Tpi arasındaki sıcaklık farkı ve bağlantıda salınan ortalama Ra gücü ile belirlenir ve 1 - 3 ° C / W: Ra.K \u003d (Ta - TK) / Pa. Bağlantı noktası ile ortam arasındaki termal direnç Rnc, bağlantı noktası Tp ile ortam Tc arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Pratik olarak RPK'dan beri

Diyot kullanımının sınırlayıcı modu, izin verilen maksimum ters voltaj Urev max, maksimum doğrultucu akım Ipr max ve maksimum bağlantı sıcaklığı TPmax ile karakterize edilir. Bu nedenle, doğrultucu diyotların özelliklerini belirlemek için, çalışma frekans aralığı Df veya maksimum doğrultma frekansı fmax genellikle belirtilir, bir süre ileri yönlü kalır (yani, doğrultma özelliklerini kaybeder). Bu özellik, doğru akım darbesi ne kadar büyükse veya sağlanan alternatif voltajın frekansı ne kadar yüksekse, kendini o kadar belirgin bir şekilde gösterir. yüksek frekanslar bariyerin şant etkisi ve p-n bağlantısının difüzyon kapasitansları ortaya çıkmaya başlar ve rektifiye özelliklerini azaltır.

Doğrultucuların modunu hesaplarken, doğru akıma karşı statik direnç ve diyotların alternatif akıma karşı diferansiyel direnci kullanılır.

• diferansiyel AC direnci rdiff=dU/dI veya rDif=DU/DI, diyot karakteristiğinde seçilen çalışma noktası yakınında voltaj değiştiğinde diyot boyunca akımdaki değişimi belirler. Voltaj doğrudan açıldığında, rdif Pr=0,026/ /IPr ve akım Ip>10 mA, birkaç ohm'dur Ters voltaj bağlandığında, rDIf arr büyüktür (onlarca kiloohm'dan birkaç megaohm'a kadar).
• statik doğru akıma diyot direnci rprd = Upr / Ipr, rrev d = Urev / Irev

Diyot kapasitansları, yüksek frekanslarda ve darbeli modlarda çalışmaları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Diyotların pasaport verilerinde, genellikle bariyer ve difüzyon kapasitansına ek olarak cihaz kasasının kapasitansını içeren diyot Cd'nin toplam kapasitansı verilir.Bu kapasitans, diyotun harici aşağı iletkenleri arasında ölçülür. belirli bir ters ön gerilim ve akım frekansı

yarı iletken diyot - Bu, bir p-n bağlantısı ve iki elektrotlu yarı iletken bir cihazdır. Bir yarı iletken diyotun çalışma prensibi fenomene dayanmaktadır. Pn kavşağı, bu nedenle, herhangi bir yarı iletken cihaz hakkında daha fazla çalışma yapmak için, nasıl çalıştığını bilmeniz gerekir.

doğrultucu diyot (valf olarak da adlandırılır), alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılan bir tür yarı iletken diyottur.

Bir diyotun iki ucu (elektrotları) bir anot ve bir katot vardır. Anot p katmanına, katot n katmanına bağlanır. Anoda bir artı ve anoda bir eksi uygulandığında (diyotun doğrudan bağlantısı), diyot akımı geçer. Anoda bir eksi ve katoda bir artı (diyotun ters açılması) uygulanırsa, diyottan geçen akım diyotun akım-voltaj özelliğinden görülemez. Bu nedenle, doğrultucu diyotun girişi aldığında alternatif akım voltajı içinden sadece bir yarım dalga geçer.

Diyotun volt-amper karakteristiği (VAC).

volt-amper özellikleri diyot Şek. I. 2. İlk kadran, karakteristik özelliğin, kendisine uygulanan bir ileri voltaj ile yüksek iletkenlik durumunu tanımlayan, parçalı doğrusal bir fonksiyonla doğrusallaştırılan doğrudan dalını gösterir.

u \u003d U 0 + R D ben

burada: u - akım i geçtiğinde valfteki voltaj; U 0 - eşik voltajı; R d - dinamik direnç.

Üçüncü kadranda, diyota ters voltaj uygulandığında düşük iletkenlik durumunu tanımlayan akım-gerilim karakteristiğinin ters dalıdır. Düşük iletkenlik durumunda, yarı iletken yapıdan geçen akım pratik olarak akmaz. Ancak, bu yalnızca ters voltajın belirli bir değerine kadar geçerlidir. Ters voltajda, p-n bağlantısındaki elektrik alan kuvveti yaklaşık 10 s V / cm'ye ulaştığında, bu alan mobil yük taşıyıcılarına - termal bir sonucu olarak yarı iletken yapının tüm hacmi boyunca sürekli olarak ortaya çıkan elektronlar ve delikler verebilir. nesil - nötr silikon atomlarının iyonlaşması için yeterli kinetik enerji. Ortaya çıkan boşluklar ve iletim elektronları sırasıyla elektrik tarafından hızlandırılır. alan p-n geçiş ve ayrıca nötr silikon atomlarını iyonize eder. Bu durumda ters akımda çığ benzeri bir artış meydana gelir, .t. e. çığ arızaları.

Ters akımda keskin bir artışın olduğu voltaj, kırılma gerilimi olarak adlandırılır U 3 .

KONU 3. YARI İLETKEN DİYOTLAR

Bir yarı iletken diyot elektriksel olarak yarı iletken cihazözelliklerini kullanan bir elektrik bağlantısı ve iki terminal ile p-n- geçiş A.

Yarı iletken diyotlar sınıflandırılır:

1) amaca göre: doğrultucu, yüksek frekans ve mikrodalga (HF ve mikrodalga diyotlar), darbe, yarı iletken zener diyotlar (referans diyotlar), tünel, ters, varikaplar, vb.;

2) tasarım ve teknolojik özelliklere göre: düzlemsel ve noktasal;

3) kaynak malzemenin türüne göre: germanyum, silikon, arsenit - galyum vb.

Şekil 3.1 - Nokta diyot cihazı

Bir nokta diyot, n-tipi elektriksel iletkenliğe (Şekil 3.1), 0,1 ... 0,6 mm kalınlığa ve 0,5 ... 1,5 mm2 alana sahip bir germanyum veya silikon plaka kullanır; üzerinde bir kirlilik biriken sivri bir tel (iğne) plaka ile temas eder. Bu durumda, safsızlıklar iğneden ana yarı iletkene yayılır ve bu da farklı türde bir elektrik iletkenliğine sahip bir bölge oluşturur. Böylece, iğnenin yanında yarım küre şeklinde minyatür bir p-n-kavşağı oluşur.

Germanyum nokta diyotlarının üretimi için, indiyum ile kaplanmış bir tungsten teli, bir germanyum plakasına kaynaklanır. İndiyum, germanyum için bir alıcıdır. Ortaya çıkan p-tipi germanyum bölgesi bir yayıcıdır.

Silikon nokta diyotları, n-tipi silikondan ve silikon için bir alıcı görevi gören alüminyum kaplı bir telden yapılmıştır.

Düzlemsel diyotlarda, pn bağlantısı, farklı elektriksel iletkenliğe sahip iki yarı iletken tarafından oluşturulur ve bağlantı alanı y çeşitli tipler diyotlar, bir milimetre karenin yüzde biri ile birkaç on santimetre kare (güç diyotları) arasında değişir.

Düzlemsel diyotlar füzyon (füzyon) veya difüzyon yöntemleriyle üretilir (Şekil 3.2).

Şekil 3.2 - Alaşım (a) ve difüzyon yöntemi (b) ile yapılan düzlemsel diyotların cihazı

Bir damla indiyum, yaklaşık 500 ° C sıcaklıkta bir n-tipi germanyum plakasına eritilir (Şekil 3.2, a), bu, germanyum ile kaynaşarak bir p-tipi germanyum tabakası oluşturur. p-tipi elektriksel iletkenliğe sahip bölge, ana plakadan daha yüksek safsızlık konsantrasyonuna sahiptir ve bu nedenle bir yayıcıdır. Kurşun teller, germanyumun ana plakasına ve genellikle nikelden indiyuma lehimlenir. Başlangıç ​​malzemesi olarak p-tipi germanyum alınırsa, bunun içine antimon eritilir ve ardından n-tipi yayıcı bölge elde edilir.

Bir p-n bağlantısı üretmek için difüzyon yöntemi, saf olmayan atomların ana yarı iletkene yayılması gerçeğine dayanır (Şekil 3.2, b). Bir p-katmanı oluşturmak için, bir akseptör elementin (silikon için bor veya alüminyum, germanyum için indiyum) kaynak malzemenin yüzeyinden difüzyonu kullanılır.

3.1 Doğrultucu diyotlar

Bir doğrultucu yarı iletken diyot, AC'yi DC'ye dönüştürmek için tasarlanmış bir yarı iletken diyottur.

Doğrultucu diyotlar, p-n-kavşağı temelinde yapılır ve iki alana sahiptir, bunlardan biri daha düşük dirençlidir (yüksek safsızlık konsantrasyonu içerir) ve yayıcı olarak adlandırılır. Başka bir alan olan taban daha yüksek dirençlidir (daha düşük safsızlık konsantrasyonu içerir).

Doğrultucu diyotların çalışması, p-n-kavşağının tek taraflı iletkenlik özelliğine dayanır; bu, ikincisinin doğrudan açıldığında akımı iyi iletmesi (düşük dirençli) ve pratik olarak akım iletmemesi (birine sahiptir) gerçeğinde yatmaktadır. çok yüksek direnç) tekrar açıldığında.

Bildiğiniz gibi diyotun ileri akımı ana tarafından, ters akımı ise ana olmayan yük taşıyıcıları tarafından oluşturulur. Çoğunluk yük taşıyıcılarının konsantrasyonu, diyotun kapı özelliklerini belirleyen ana olmayan taşıyıcıların konsantrasyonundan birkaç kat daha yüksektir.

Doğrultucu yarı iletken diyotların ana parametreleri şunlardır:

belirli bir ileri voltajda normalize edilen diyot Ipr'nin doğru akımı (genellikle Upr = 1 ... 2V);

İzin verilen maksimum ileri akım Ip max diyot;

diyotun uzun süre normal şekilde çalışabileceği Urev max diyotunun izin verilen maksimum ters voltajı;

· diyottan Uobr max'a eşit bir ters voltajda akan doğrudan ters akım Iobr;

diyottan uzun süre geçebilen ortalama doğrultulmuş akım Ivp.sr izin verilen sıcaklıkısınması;

· diyotun belirtilen güvenilirliğinin sağlandığı, diyot tarafından dağıtılan izin verilen maksimum güç Pmax.

Ortalama doğrultulmuş akımın izin verilen maksimum değerine göre, diyotlar düşük güçlü (Ivp.sr £ 0,3A), orta güçlü (0,3A) olarak ayrılır. 10 A).

Germanyum diyotun verimliliğini korumak için sıcaklığı + 85 ° C'yi geçmemelidir. Silikon diyotlar +150°C'ye kadar sıcaklıklarda çalışabilir.

Şekil 3.3 - Bir yarı iletken diyotun volt-amper özelliklerinde sıcaklıktan değişiklik: a - bir germanyum diyot için; b - silikon diyot için

Germanyum diyotlar için ileri akım geçerken voltaj düşüşü DUpr \u003d 0,3 ... 0,6V, silikon diyotlar için - DUpr \u003d 0,8 ... 1,2V'dir. Doğru akımın silikon diyotlardan geçişi sırasında, germanyum diyotlardan doğrudan voltaj düşüşüne kıyasla büyük voltaj düşüşleri, silikonda oluşan pn bağlantılarının daha yüksek bir potansiyel bariyeri ile ilişkilidir.

Artan sıcaklıkla birlikte, potansiyel bariyerin yüksekliğindeki bir azalma ile ilişkili ileri voltaj düşüşü azalır.

Bir yarı iletken diyota ters voltaj uygulandığında, ana yük olmayan taşıyıcıların pn eklemi boyunca hareketinden dolayı içinde hafif bir ters akım ortaya çıkar.

P-n-geçiş sıcaklığındaki bir artışla, elektronların bir kısmının değerlik bandından iletim bandına geçişi ve elektron deliği yük taşıyıcı çiftlerinin oluşumu nedeniyle küçük yük taşıyıcılarının sayısı artar. Bu nedenle diyotun ters akımı artar.

Diyada birkaç yüz voltluk bir ters voltaj uygulandığında, blokaj tabakasındaki dış elektrik alan o kadar güçlü hale gelir ki elektronları valans bandından iletim bandına çekebilir (Zener etkisi). Bu durumda, ters akım keskin bir şekilde artar, bu da diyotun ısınmasına, akımın daha da artmasına ve son olarak pn bağlantısının termal olarak bozulmasına (tahrip olmasına) neden olur. Çoğu diyot, Upprob'u (0,7 ... 0,8) aşmayan ters voltajlarda güvenilir bir şekilde çalışabilir.

Germanyum diyotların izin verilen ters voltajı - 100 ... 400V'a ve silikon diyotlar - 1000 ... 1500V'a ulaşır.

Bir dizi güçlü dönüştürücü kurulumunda, ileri akım ve ters voltajın ortalama değeri için gereksinimler, mevcut diyotların parametrelerinin nominal değerini aşar. Bu durumlarda diyotların paralel veya seri bağlanmasıyla problem çözülür.

Paralel bağlantı diyotlar, bir diyotun akım sınırından daha büyük bir doğru akım elde etmek gerektiğinde kullanılır. Ancak aynı tipteki diyotlar basit bir şekilde paralel bağlanırsa, o zaman I-V karakteristiklerinin doğrudan dallarının uyumsuzluğu nedeniyle farklı şekilde yüklenecekler ve bazılarında doğru akım limitin üzerinde olacaktır.

Şekil 3.4 - Doğrultucu diyotların paralel bağlantısı

Akımları eşitlemek için, I-V özelliklerinin doğrudan dallarında küçük bir fark olan diyotlar kullanılır (seçilirler) veya ohm birimleri dirençli dengeleme dirençleri diyotlarla seri bağlanır. Bazen, diyotların doğrudan direncinden birkaç kat daha büyük bir dirence sahip ek dirençler dahil edilir (Şekil 3.4, c), böylece her diyottaki akım esas olarak direnç Rd tarafından belirlenir, yani. Rd>>rpr vd. Rd'nin değeri yüzlerce ohm'dur.

Toplam izin verilen ters gerilimi artırmak için diyotların seri bağlantısı kullanılır. Bir ters voltaj uygulandığında, seri bağlı diyotlardan aynı ters akım Iobr akar. ancak, CVC'nin ters dallarındaki farklılıktan dolayı toplam voltaj diyotlar boyunca eşit olmayan bir şekilde dağıtılacaktır. I – V karakteristiğinin ters dalının yükseldiği diyota daha büyük bir voltaj uygulanacaktır. Diyotların bozulmasına yol açacak olan sınırdan daha yüksek olabilir.

Şekil 3.5 - Doğrultucu diyotların seri bağlantısı

Ters gerilimin diyotlar arasında ters dirençleri ne olursa olsun eşit olarak dağılabilmesi için diyotlar dirençlerle şöntlenir. Dirençlerin Rsh dirençleri, Rsh diyotlarının ters dirençlerinin en küçüğünden önemli ölçüde daha az ve aynı olmalıdır. 3.2 Zener diyotları

Yarı iletken bir zener diyot, elektriksel arıza bölgesinde voltajın zayıf bir şekilde akıma bağlı olduğu ve voltajı stabilize etmek için kullanılan bir yarı iletken diyottur.

Yarı iletken zener diyotlar, elektrik arızası (çığ veya tünel) sırasında pn bağlantısındaki ters voltajda hafif bir değişiklik özelliğini kullanır. Bunun nedeni, elektriksel arıza modunda pn bağlantısındaki voltajdaki küçük bir artışın, daha yoğun bir yük taşıyıcı oluşumuna ve ters akımda önemli bir artışa neden olmasıdır.

Düşük voltajlı zener diyotları, ağır katkılı (düşük dirençli) malzeme temelinde yapılır. Bu durumda, tünelleme elektriksel arızasının nispeten düşük ters voltajlarda (6 V'tan az) meydana geldiği dar bir düzlem içi bağlantı oluşur. Yüksek voltajlı zener diyotları, hafif alaşımlı (yüksek dirençli) malzeme bazında yapılır. Bu nedenle, çalışma prensipleri bir çığ elektrik arızası ile ilişkilidir.

Zener diyotlarının ana parametreleri:

stabilizasyon gerilimi Ust (Ust = 1 ... 1000V);

Minimum Ist min ve maksimum Ist max stabilizasyon akımları (Ist min "1,0 ... 10mA, Ist max" 0,05 ... 2,0A);

izin verilen maksimum dağılmış güç Rmax;

stabilizasyon bölümünde diferansiyel direnç rd = DUst / DIst, (rd" 0,5 ... 200 Ohm);

Stabilizasyon bölümündeki gerilimin sıcaklık katsayısı:

Bir zener diyotun TKU'su, yarı iletkenin sıcaklığı 1 ° C değiştiğinde dengeleyici voltajın ne kadar değişeceğini gösterir.

(TKU= -0,5…+0,2%/°С).

Şekil 3.6 - Zener diyotun volt-amper özelliği ve geleneksel grafik tanımı

Zener diyotları, güç kaynaklarının voltajını dengelemek ve ayrıca çeşitli devrelerdeki voltaj seviyelerini sabitlemek için kullanılır.

Düşük voltaj voltajının 0,3 ... 1V aralığında stabilizasyonu, silikon diyotların CVC'sinin doğrudan bir dalı kullanılarak elde edilebilir. Gerilimi stabilize etmek için doğrudan bir I – V karakteristik dalının kullanıldığı bir diyot, stabistör olarak adlandırılır. Orijine göre simetrik bir CVC'ye sahip çift taraflı (simetrik) zener diyotlar da vardır.

Zener diyotlar seri bağlantıya izin verirken, ortaya çıkan dengeleyici voltaj zener diyotların voltajlarının toplamına eşittir:

Ust \u003d Ust1 + Ust2 + ...

Zener diyotların paralel bağlanması kabul edilemez çünkü. Paralel bağlı tüm zener diyotlarının özelliklerinin ve parametrelerinin yayılması nedeniyle, akım yalnızca en düşük stabilize edici gerilim Ust'e sahip olanda meydana gelir ve bu da zener diyodunun aşırı ısınmasına neden olur.

3.3 Tünel ve ters diyotlar

Bir tünel diyodu, dejenere bir yarı iletkene dayalı bir yarı iletken diyottur; burada tünel etkisi, ileri voltajlı akım-gerilim karakteristiği üzerinde negatif diferansiyel direncin bir bölümünün ortaya çıkmasına neden olur.

Tünel diyodu, çok yüksek safsızlık konsantrasyonuna sahip germanyum veya galyum arsenitten yapılır, örn. çok düşük dirençli. Düşük dirençli bu tür yarı iletkenlere dejenere denir. Bu, çok dar bir p-n-kavşağı elde etmenizi sağlar. Bu tür geçişlerde, elektronların potansiyel bir engelden (tünelleme etkisi) nispeten serbest tünellenmesi için koşullar ortaya çıkar. Tünel etkisi, diyotun CVC'sinin doğrudan kolunda negatif diferansiyel dirençli bir bölümün ortaya çıkmasına neden olur. Tünel etkisi, yeterince düşük bir potansiyel bariyer yüksekliğinde, elektronların enerjilerini değiştirmeden bariyerden geçebilmesi gerçeğinden oluşur.

Tünel diyotlarının ana parametreleri:

Tepe akımı Ip - maksimum CVC noktasındaki doğru akım;

çukur akım Iv - minimum CVC noktasındaki doğru akım;

· tünel diyot Iп/Iв akımlarının oranı;

Tepe voltajı Yukarı - tepe akımına karşılık gelen ileri voltaj;

oluk gerilimi Uv - oluk akımına karşılık gelen ileri gerilim;

çözüm voltajı Urr.

Tünel diyotları, yüksek hızlı anahtarlama ve darbe devrelerinin yanı sıra elektromanyetik salınımları oluşturmak ve yükseltmek için kullanılır.

Şekil 3.7 - Bir tünel diyodunun akım-gerilim karakteristiği

Ters diyot - tünel etkisi nedeniyle ters voltajda iletkenliğin ileri voltajdan çok daha büyük olduğu, kritik bir safsızlık konsantrasyonuna sahip bir yarı iletkene dayalı bir diyot.

Ters diyotun çalışma prensibi, tünel etkisinin kullanımına dayanmaktadır. Ancak ters diyotlarda, safsızlıkların konsantrasyonu geleneksel tünel diyotlarından daha azdır. Bu nedenle, ters diyotlar için temas potansiyeli farkı daha azdır ve pn bağlantısının kalınlığı daha fazladır. Bu, bir ileri voltajın etkisi altında doğrudan bir tünel akımının oluşmamasına yol açar. Ters diyotlardaki ileri akım, birincil olmayan yük taşıyıcılarının pn bağlantısı yoluyla enjeksiyonu ile oluşturulur, yani. doğru akım difüzyondur. Ters voltajda, elektronların p bölgesinden n bölgesine potansiyel bariyer boyunca hareketiyle oluşturulan bağlantı noktasından önemli bir tünelleme akımı akar. Ters diyotun CVC'sinin çalışma bölümü ters daldır.

Bu nedenle, ters diyotların doğrultucu bir etkisi vardır, ancak içlerindeki geçiş (iletken) yönü ters bağlantıya, engelleme (iletken olmayan) yönü ise doğrudan bağlantıya karşılık gelir.

Şekil 3.8 - Ters diyotun akım-gerilim özelliği

Ters diyotlar, darbeli cihazlarda ve ayrıca radyo mühendisliği cihazlarında sinyal dönüştürücülerde (mikserler ve dedektörler) kullanılır.

3.4 Varicaps

Bir varikap, kapasitansa karşı ters voltajı kullanan ve elektriksel olarak kontrol edilen bir kapasitans elemanı olarak kullanılması amaçlanan bir yarı iletken diyottur.

Varikap üretimi için yarı iletken malzeme silikondur.

Varicaps'ın ana parametreleri:

Nominal kapasitans Sv - belirli bir ters voltajda kapasitans (Sv = 10 ... 500 pF);

kapasitans örtüşme katsayısı; (Кс = 5…20) – verilen iki ters gerilim değerinde değişken kapasitansların oranı.

Varicaps, otomatik frekans kontrolü için çeşitli devrelerde, parametrik amplifikatörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil 3.9 - Varikapın volt-farad karakteristiği

3.5 Hesaplama elektrik devreleri yarı iletken diyotlarla.

Pratik devrelerde, diyot devresine direnç gibi bir miktar yük dahildir (Şekil 3.10, a). Anot katoda göre pozitif bir potansiyele sahip olduğunda ileri akım akar.

Diyotun yüklü moduna çalışma modu denir. Diyotun doğrusal bir direnci olsaydı, böyle bir devrede akımın hesaplanması zor olmazdı, çünkü devrenin toplam direnci diyotun doğru akım Ro'ya karşı direnci ile diyotun direncinin toplamına eşittir. yük direnci Rn. Ancak diyotun doğrusal olmayan bir direnci vardır ve Ro'nun değeri akımdaki bir değişiklikle değişir. Bu nedenle akımın hesaplanması grafiksel olarak yapılır. Görev şu şekildedir: E, Rn değerleri ve diyotun özelliği bilinir, devre I'deki akımı ve diyot Ud üzerindeki voltajı belirlemek gerekir.

Şekil 3.10

Bir diyotun karakteristiği, I ve U değerleri ile ilgili bir denklemin grafiği olarak düşünülmelidir. Rn direnci için benzer bir denklem Ohm yasasıdır:

(3.1)

Yani, iki bilinmeyenli I ve U olan iki denklem vardır ve denklemlerden biri grafik olarak verilmiştir. Böyle bir denklem sistemini çözmek için ikinci denklemin grafiğini çizmek ve iki grafiğin kesişme noktasının koordinatlarını bulmak gerekir.

Direnç denklemi Rn, I ve U için birinci güç denklemidir. Grafiği, yük çizgisi adı verilen düz bir çizgidir. Koordinat eksenleri üzerinde iki nokta üzerine kuruludur. I= 0 için, denklem (3.1)'den şunu elde ederiz: E − U= 0 veya U= E, şekil 2'deki A noktasına karşılık gelir. 3.10b. Ve eğer U= 0 ise, o zaman I= E/Rн. bu akımı y ekseninde (B noktası) öteliyoruz. A ve B noktalarından yük çizgisi olan düz bir çizgi çiziyoruz. D noktasının koordinatları problemin çözümünü verir.

Rн >> R® ise, diyotun çalışma modunun grafiksel bir hesaplamasının atlanabileceğine dikkat edilmelidir. Bu durumda, diyot direncini ihmal etmeye ve akımı yaklaşık olarak belirlemeye izin verilir: I "E / Rn.

Doğrudan voltajı hesaplamak için dikkate alınan yöntem, kaynak alternatif bir voltaj veriyorsa, genlik veya anlık değerlere uygulanabilir.

Yarı iletken diyotlar akımı ileri yönde iyi ve ters yönde zayıf bir şekilde ilettiğinden, yarı iletken diyotların çoğu alternatif akımı düzeltmek için kullanılır.

Alternatif akımı düzeltmek için en basit devre, Şek. 3.11. İçinde seri olarak bir değişken EMF - e kaynağı, bir diyot VD ve bir yük direnci Rn bağlanmıştır. Bu devreye yarım dalga denir.

En basit doğrultucunun çalışması aşağıdaki gibidir. Bir yarım döngü boyunca, diyot için voltaj doğrudandır ve akım geçerek direnç Rn boyunca bir voltaj düşüşü UR oluşturur. Bir sonraki yarım döngü sırasında, voltaj tersine çevrilir, pratikte akım yoktur ve UR ​​\u003d 0. Böylece, yük direnci diyot aracılığıyla yarım döngü süren darbeler şeklinde titreşimli bir akım geçirir. Bu akıma doğrultulmuş akım denir. Direnç Rn boyunca doğrultulmuş bir voltaj oluşturur. Şek. 3.11, b doğrultucudaki işlemleri göstermektedir.

Şekil 3.11

Diyot üzerindeki pozitif yarım dalgaların genliği çok küçüktür. Bunun nedeni, bir ileri akım geçtiğinde, kaynak voltajının çoğunun, direnci diyotun direncinden çok daha yüksek olan yük direnci Rn boyunca düşmesidir. Bu durumda

Sıradan yarı iletken diyotlar için ileri voltaj 1 ... 2V'tan fazla değildir. Örneğin, kaynağın etkin voltajı E = 200V olsun ve . Upr max= 2V ise, URmax= 278V olur.

Negatif bir yarım dalga ile, pratikte hiç giriş voltajı yoktur ve Rn direnci üzerindeki voltaj düşüşü sıfırdır. Kaynak voltajının tamamı diyota uygulanır ve bunun ters voltajıdır. Böylece, ters voltajın maksimum değeri, kaynak emf'nin genliğine eşittir.

Bir zener diyotu kullanmanın en basit şeması, Şek. 3.12, bir. Yük (tüketici) zener diyoduna paralel bağlanır. Bu nedenle stabilizasyon modunda zener diyot üzerindeki voltaj neredeyse sabit olduğunda yükte aynı voltaj olacaktır. Tipik olarak Rogr, zener diyot karakteristiğinin orta noktası T için hesaplanır.

E = const ve Rн'nin Rн min ile Rн max arasında değiştiği durumu göz önünde bulundurun.

Rlimit değeri aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir:

(3.3)

nerede Iav \u003d 0,5 (Ist min + Ist max) - zener diyodunun ortalama akımı;

In \u003d Ust / Rn - yük akımı (Rn \u003d const'ta);

In.av = 0.5(In min + In max), (Rn = var'da),

Ve Ve .

Şekil 3.12

Devrenin bu modda çalışması şu şekilde açıklanabilir. Rlimit sabit olduğundan ve üzerindeki (E - Ust)'ye eşit gerilim düşümü de sabit olduğundan, Rlimit'teki (Ist + Il.av) eşit akım sabit olmalıdır. Ancak ikincisi, yalnızca zener diyot akımı I ve yük akımı Iн aynı ölçüde, ancak zıt yönlerde değişirse mümkündür. Örneğin, In artarsa, akım I aynı miktarda azalır ve toplamları değişmeden kalır.

Seri bağlı bir değişken EMF - e kaynağı, bir zener diyot VD ve bir direnç R'den oluşan bir devre örneğini kullanarak bir zener diyotun çalışma prensibini ele alalım (Şekil 3.13, a).

Pozitif yarı çevrimde zener diyota ters gerilim uygulanır ve devredeki akım sıfır olduğu için zener diyotun kırılma gerilimine kadar tüm gerilim zener diyota uygulanır. Zener diyotun elektriksel olarak bozulmasından sonra, zener diyot VD üzerindeki voltaj değişmeden kalır ve EMF kaynağının kalan tüm voltajı direnç R'ye uygulanacaktır. iletken yön, üzerindeki voltaj düşüşü yaklaşık 1V'dur ve EMF kaynağının kalan voltajı direnç R'ye uygulanır.

Bir yarı iletken diyot, bir elektrik bağlantısı ve elektrik bağlantısının bir veya daha fazla özelliğini kullanan iki terminali olan yarı iletken bir cihazdır. Elektrik bağlantısı, bir elektron-delik bağlantısı, bir metal-yarı iletken teması veya bir hetero-bağlantısı olabilir.

Diyotun yarı iletken kristalinin daha yüksek konsantrasyonda safsızlığa (dolayısıyla ana yük taşıyıcılarına) sahip olan bölgesine yayıcı denir ve daha düşük konsantrasyona sahip diğerine baz denir. Doğrudan bağlantı sırasında diyotun güç kaynağının negatif kutbunun bağlı olduğu tarafına genellikle katot, diğer tarafına da anot denir.

Amaçlarına göre, diyotlar ayrılır:

1. endüstriyel frekanslı güç kaynaklarının alternatif voltajını doğrudan dönüştürmek için tasarlanmış doğrultucu (güç);

2. gerilimleri dengelemek için tasarlanmış zener diyotları (referans diyotları) , CVC'nin ters kolunda, voltajın akan akıma zayıf bir bağımlılığı olan bir bölüme sahip olmak:

3. elektrik voltajı tarafından kontrol edilen kapasitans olarak kullanılması amaçlanan varikaplar;

4. yüksek hızlı darbe devrelerinde çalışmak üzere tasarlanmış darbe;

5. yüksek frekanslı salınımları yükseltmek, oluşturmak ve değiştirmek için tasarlanmış tünel ve ters;

6. mikrodalga, mikrodalga salınımlarını dönüştürmek, değiştirmek, üretmek için tasarlanmıştır;

7. Bir elektrik sinyalini ışık enerjisine dönüştürmek için tasarlanmış LED'ler;

8. Işık enerjisini elektrik sinyaline dönüştürmek için tasarlanmış fotodiyotlar.

Teknik açıklamalarda yer alan ve yarı iletken diyotların özelliklerini karakterize eden sistem ve parametre listesi, fiziksel ve teknolojik özellikleri ve uygulamaları dikkate alınarak seçilir. Çoğu durumda, bunların statik, dinamik ve sınırlayıcı parametreleri hakkındaki bilgiler önemlidir.

Statik parametreler, cihazların doğru akımdaki davranışını karakterize eder, dinamik parametreler zaman-frekans özelliklerini karakterize eder, sınırlayıcı parametreler kararlı ve güvenilir çalışma alanını belirler.

1.5. Diyotun akım-gerilim karakteristiği

Bir diyotun akım-voltaj karakteristiği (CVC), akım-gerilim karakteristiğine benzer pn-geçiş ve iki dalı vardır - doğrudan ve ters.

Diyotun CVC'si Şekil 5'te gösterilmiştir.

Diyot ileri yönde ("+" - alana bağlıysa) R ve "-" - alana N), ardından eşik voltajına ulaşıldığında sen Sonra diyot açılır ve içinden doğru akım akar. Tekrar açıldığında alana "-" R, ve "+" - alana N) diyottan küçük bir ters akım akar, yani aslında diyot kapalıdır. Bu nedenle, diyotun sadece bir yönde akım geçirdiğini varsayabiliriz, bu da onun bir doğrultucu eleman olarak kullanılmasına izin verir.

İleri ve geri akımların değerleri birkaç büyüklük sırasına göre farklılık gösterir ve ileri voltaj düşüşü, yüzlerce veya daha fazla volt olabilen ters voltaja kıyasla birkaç voltu geçmez. Diyotların doğrultma özellikleri daha iyidir, belirli bir ters voltaj için ters akım ne kadar küçükse ve belirli bir ileri akım için voltaj düşüşü o kadar küçük olur.

CVC parametreleri şunlardır: diyotun alternatif akıma karşı dinamik (diferansiyel) direnci ve doğru akıma karşı statik direnci.

Bir diyodun ileri ve geri yöndeki doğru akıma karşı statik direnci aşağıdaki ilişki ile ifade edilir:

, (2)

Nerede sen Ve BEN direncin hesaplandığı diyotun I–V karakteristiği üzerinde belirli noktaları belirtin.

Dinamik AC direnci, diyot karakteristiğinde seçilen bir çalışma noktasının yakınında voltaj değişikliği olan bir diyot aracılığıyla akımdaki değişikliği belirler:

. (3)

Bir diyodun tipik bir IV karakteristiği artan doğrusallığa sahip bölümlere sahip olduğundan (biri ileri dalda, biri geri yönde), R d, belirli bir modda diyot boyunca küçük bir voltaj artışının diyottan geçen küçük bir akım artışına oranı olarak hesaplanır:

. (4)

için bir ifade elde etmek için R e, akımı argüman olarak almak daha uygundur BEN, ve gerilimi işlevi olarak kabul edin ve denklem (1)'in logaritmasını alarak şu forma getirin:

. (5)

. (6)

Bundan, doğru akımda bir artışla R q hızla azalır, çünkü diyotun doğrudan bağlanmasıyla BEN>>BEN S .

I–V karakteristiğinin doğrusal bölümünde, diyotun doğrudan bağlantısıyla, statik direnç her zaman dinamik dirençten daha büyüktür: R st > R e. Diyot tekrar açıldığında R st R D.

Böylece diyotun ileri yöndeki elektrik direnci, ters yönde olduğundan çok daha azdır. Bu nedenle, diyot tek yönlü iletime sahiptir ve AC'yi düzeltmek için kullanılır.