Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диодов.
|
|
| + (-) |
| mA |
| V |
| - (+) |
| I |
| U |
| R |
| Рисунок 2.3. Схема для снятия ВАХ |
Вольт-амперная характеристика диода представляет собой зависимость тока от величины и полярности приложенного напряжения. Вольт – амперная характеристика диода имеет две ветки: прямую и обратную. Схема для снятия ВАХ приведена на рисунке 2.3.
При снятии прямой ветви в схему включаются амперметр для измерения прямого тока и вольтметр, позволяющий измерить доли вольта. Для получения обратной ветви необходимо изменить полярность подаваемого напряжения, включить микроамперметр, измеряющий обратный ток и вольтметр со шкалой на десятки и сотни вольт. На рисунке 2.4, представлены реальные ВАХ германиевого и кремниевого диодов.
В области очень малых прямых напряжений, пока не скомпенсирован потенциальный барьер, ток настолько мал и медленно растёт, что его не показывает микроамперметр в схеме и его невозможно отложить в масштабе, выбираемом для построения прямой ветви. Поэтому реальная характеристика в прямом направлении начинается не с нуля, а при некотором напряжении, называемом пороговым. Пороговое напряжение Uпор составляет десятые доли вольта, для кремниевого диода оно больше чем для германиевого.
С повышением температуры Uпор – уменьшается.
Обратные ветви характеристик германиевого и кремниевого диодов сильно отличаются друг от друга. Это объясняется тем, что величина обратного тока в реальных условиях определяется не только тепловым током, но также током утечки по кристаллу и другим факторами.
| Uпр. В |
| Б |
| Ge |
| Si |
| 0, 5 |
| Iпр. мА |
| Uобр. В |
| Uпор. |
| +125 |
| +60 |
| +20 |
| +20 |
| Ge |
| А |
| Iобр. мкА |
| В |
| Г |
| Рис. 2.4. Реальные вольт-амперные характеристики кремниевого и германиевого диодов при разной температуре |
Ток утечки зависит от обратного напряжения и почти не зависит от температуры, а тепловой ток, наоборот, зависит только от температуры. У германиевых диодов обратный ток образован главным образом тепловым током, поэтому он сильно растёт с ростом температуры. У кремниевых диодов величина Iобр определяется током утечки, так как тепловой ток значительно меньше. Поэтому у кремния Iобр растёт с ростом Uобр.
Характеристика для прямого тока вначале имеет значительную нелинейность, так как при увеличении Uпр сопротивление запирающего слоя уменьшается. Поэтому кривая идёт большей крутизной. При напряжении Uпр > Uпор запирающий слой исчезнет и остаётся только сопротивление p и n областей. Поэтому характеристика становится почти линейной.
Обратный ток при увеличении обратного напряжения сначала быстро возрастает. Это вызвано тем, что уже при небольшом Uобр за счёт повышения потенциального барьера в переходе снижается диффузионный ток.
Следовательно полный ток Iобр=Iдр-Iдиф резко увеличивается. Однако при дальнейшем росте Uобр ток растёт незначительно.
При некотором значении обратного напряжения возникает пробой p-n – перехода, при котором обратный ток резко возрастает и сопротивление запирающего слоя уменьшается.
Участок АБВ характеристики является обратимым, то есть при этом пробое не происходит необратимых изменений. Поэтому работа диода в режиме электрического пробоя допустима. Специальные полупроводниковые приборы – стабилитроны работают на участке БВ характеристики.
Области теплового пробоя соответствует участок ВГ. Тепловой пробой необратим, так как он сопровождается разрушением структуры вещества в p-n – переходе. Это означает, что количество теплоты, выделяющейся в переходе от нагрева его обратным током, превышает количество теплоты, отводимой от перехода. В результате температура перехода возрастает, сопротивление его уменьшается ток увеличивается, что приводит к перегреву перехода и его напряжение резко падает, у кремниевых же, наоборот, увеличивается.
Основными параметрами выпрямительных диодов являются:
- прямой ток Iпр – значение прямого тока протекающего через диод;
- обратное напряжение Uобр – обратное напряжение при заданном обратном токе;
При эксплуатации диодов в выпрямителях важное значение имеют предельно допустимые режимы их использования. В целях обеспечения длительной и надёжной работы диодов нельзя превышать ни при каких условиях:
- максимально допустимое обратное напряжение Uобр. макс, которое определяется с запасом как 0, 7 – 0, 8 Uпроб;
- максимально допустимую мощность, рассеиваемую диодов – P макс.
- максимально допустимый постоянный прямой ток Iпр. макс;
- диапазон рабочей температуры.