Diyotların adlarıyla aranızda bir ilişki kurun. Direkt diyotların çalışma prensibi, özellikleri ve çeşitleri

Volt-amper karakteristiği (VAC)- Mesnet üzerindeki gerilimin bir sonucu olarak mesnet üzerinden akan akışın hacmi grafiksel olarak gösterilir. IVC'ler doğrusal veya doğrusal olmayan olabilir ve bu nedenle destek ve bu desteği destekleyen lanyard, doğrusal ve doğrusal olmayan olarak ikiye ayrılır.

Ayrıca akım-gerilim karakteristiği, elektrik devresindeki ve onu çevreleyen elemanlardaki (reosta, kapasitör vb.) elektrik voltajı miktarıdır. Bir elektrik lansetinin doğrusal elemanları bir volt-amper karakteristiğine sahiptir - düz bir çizgi.

İletkene uygulanan gerilim artırıldığında, yenideki akımın değeri gerilimden önemli ölçüde daha fazla artar (Şekil 1), böylece akım ile gerilim arasında doğrusal olmayan bir ilişki önlenir. Dönüş hattındaki (-U) U voltajını değiştirirken, iletkendeki akıştaki değişiklik aynı karakterdedir, ancak dönüş hattında böyle bir iletken simetrik akım-gerilim karakteristiği.

Farklı elektriksel iletkenlik türlerinden (n tipi ve p tipi) iletken seçimi gereklidir asimetrik akım-gerilim özellikleri(İncir. 2).

Sonuç olarak, bir alternatif voltaj kaynağı ile iletken doğrultucu akışın geçmesine izin verir. Bu akış doğrudan Ipr hattında akar ve alternatif voltajın ilk hattının ilerlemesiyle birlikte büyür.

Gerilim farklı olduğunda, iki iletkenli sistem (düz doğrultucuda) akışın Irev dönüş hattına geçmesine izin vermez. Akışın küçük düğümlerinin (p-tipi iletkendeki elektronlar ve n-tipi iletkendeki çekirdekler) iletkenlerindeki bariz varlığın bir sonucu olarak, p-n bağlantısından bile önemsiz miktarda bir akış Iobra akar. Bunun nedeni, p-tipi iletken ile n-tipi iletken arasında oluşan geçiş topunun (p-n-kavşağı) büyük desteğidir.

Diğer voltajdaki daha fazla kayma ile kapı akışı önemli ölçüde artacak ve kapı topu (p-n-bağlantısı) bozulduğunda oluşan değere ulaşabilecektir.

Küçük 1. İletkenin volt-amper özellikleri

Küçük 2. İletken doğrultucunun (düzlem diyot) asimetrik akım-gerilim karakteristiği

Doğrudan struma büyüklüğü ile geri dönüş struma değeri (aynı voltaj değerlerinde değişir) arasındaki oran ne kadar büyük olursa, doğrultucunun gücü de o kadar büyük olur. Bu, aynı voltaj değerinde doğrudan akış I'rev ile geri dönüş akışı I'rev arasındaki ilişki olan düzeltme katsayısının değeriyle tahmin edilir:

Süperiletken diyot, bir p-n bağlantı noktasına ve iki pime sahip bir süperiletken cihaz olarak adlandırılır.

İşlevsel amaçlar ikiye ayrılır:

1) Doğrudan diyotlar.

2) Zener diyotları.

3) Darbe ve yüksek frekanslı diyotlar.

4) Tünel videoları.

5) Varikapi.

Çok Değerli Diyotlar Alternatif akımı 50 Hz frekansla düzeltmek için tasarlanmıştır. Elektronik-elektrik geçişinin ana gücü tek taraflı iletkenliktir.

Є iki pimli, kapalı bir muhafazada bir p-n bağlantısı. Pozitif alana anot, negatif alana ise katot denir.

Küçük resim 19, doğrudan diyotun yapısını göstermektedir.

Malyunok 19 – Doğrudan diyotun yapısı

Elektrik devrelerindeki diyot sürekli olarak 20'ye kadar gösterilir.

Şekil 20 - Bir diyotun elektrik devrelerinde gösterimi

Akış ile gerilim arasındaki gerilimin grafiğine akım-gerilim karakteristiği (CVC) adı verilir. Doğru gerilim doğrusal olmayan bir akım-gerilim karakteristiğine sahiptir.

Diyotun doğrudan anahtarlanmasının karakteristiği doğrusal değildir, çünkü doğrudan gerilimin artmasıyla kapanış bilyesinin destekleri adım adım artar. Güçlü bir voltaj olduğunda, kapanan top pratik olarak farkına varır ve dolayısıyla karakteristik daha da doğrusal hale gelir.

Valf açıldığında tıngırdama keskin bir şekilde büyür. Bunun nedeni, p-n bağlantısındaki potansiyel bariyerin keskin bir şekilde artması, difüzyon akışının keskin bir şekilde azalması ve akış sürüklenmesinin artmasıdır. Ancak voltajın daha da artmasıyla strumadaki artış önemsizdir.

Doğrultucu diyotun akım-gerilim karakteristiği bebek 21 üzerinde indüklenir.

Malyunok 21 – Doğrudan diyotun I-V özellikleri

Doğrultucu diyotların parametreleri, mevcut güç kaynağını karakterize eden değerdir.

Ayrıştırın: statik ve sınır parametreleri.

Statik: Statik özelliklerin arkasında belirtilmiştir (böl. Şekil 22).

Şekil 22 - Doğrudan diyotun ek statik parametreleri

1. Akım-gerilim karakteristiğinin eğimi:

S = DI/DU, mA/V

de DI – artan struma;

DU – artan voltaj.

Akım-gerilim karakteristiğinin eğimi, gerilimin 1 volt artmasıyla akımın kaç miliamper değişeceğini gösterir.

2. Değiştirilebilir akış için dahili destek.

Ri = DU/DI, Ohm

3. Sabit bir akışın akışını destekleyin.

R 0 = U / ben, Ohm

Sınır modu parametreleri:

Çıkış düzenlenmedikçe herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek yoktur. Yetkililerin onayıyla elektrik devresi yapılacak.

1. I PR.ADOP - doğrudan akışın izin verilen değeri;

2. U REV.ADOP - geri dönüş voltajının kabul edilebilir değeri;

3. R ​​RASS – açma basıncına izin verilir.

Tüm iletim cihazlarının ana dezavantajı sıcaklık parametrelerinin saklanmasıdır. Daha yüksek sıcaklıklarda yük taşıyıcıların konsantrasyonu artar ve geçişin iletkenliği artar. Geri dönüş akışı büyük ölçüde artar. Daha yüksek sıcaklıklarda elektriksel bozulma daha erken meydana gelir. 23 numaralı bebeğe akım-gerilim karakteristiğindeki sıcaklık uygulandı.

Şekil 23 - Diyot akım-gerilim karakteristiğindeki sıcaklık akışı

Doğrudan diyot temelinde, en basit tek fazlı doğrultucunun devresini oluşturabilirsiniz (böl. Şekil 24).

Malyunok 24 - En basit doğrultma makinesinin şeması

Devre, çıkış voltajını gerekli değerin voltajına dönüştürmeye yarayan bir transformatör T'den oluşur; Alternatif akımı düzeltmek için kullanılan doğrudan diyot VD, nabzı yumuşatmak ve Rn'yi arttırmak için kullanılan bir kapasitör.

Diyot- akışın tek yönlü iletkenliğine izin veren, bir p-n bağlantı noktasına sahip iki elektrotlu iletken cihaz. Pek çok farklı diyot türü vardır - doğrudan, darbe, tünel, yakınlaştırma, yüksek frekanslı diyotların yanı sıra zener diyotlar, varikaplar, fotodiyotlar, ışık yayan diyotlar vb.

Doğrudan diyotun çalışması elektriksel p-n bağlantısının gücüyle açıklanır.

İki iletkenin yakınında, kuru burnun yükünü azaltan (rekombinasyon yoluyla) ve yüksek bir elektrik desteği yerleştiren bir top oluşturulur; buna kapanış topu adı verilir. Bu top potansiyellerin (potansiyel bariyer) temas farkını gösterir.

P-n bağlantısından önce, elektrik topunun yakın alanına doğrudan yönde bir elektrik alanı oluşturan harici bir voltaj uygulanırsa, topun voltajı değişecek ve 0,4 - 0,6 V voltajda kapanma gerçekleşecektir. top kaybolacak ve akıntı artacaktır (buna düz bir tıngırdama denir).

Farklı polaritede bir harici voltaj bağlandığında kısa devre topu artacak ve p-n ekleminin desteği artacak ve ana olmayan yük taşıyıcılarının akışı olarak adlandırılan akış, eşit derecede yüksek voltaj nedeniyle önemsiz olacaktır.

Diyotun doğrudan akışı ana yük tarafından, tersi ise küçük yükler tarafından oluşturulur. Pozitif (doğrudan) bir akım diyotu doğrudan anottan katoda geçer.

İncirde. Şekil 1, doğrultucu diyotların zihinsel grafik tanımını (UDO) ve özelliklerini (ideal ve gerçek volt-amper özellikleri) göstermektedir. Grafiğin birinci ve üçüncü çeyreğinde farklı akış ve voltaj ölçeklerine sahip bağlantıların koordinatları temelinde diyotun akım-gerilim özellikleri (volt-amper özellikleri) görülebilir. İki ana diyot: anot A ve katot K UGO'da belirtilmemiştir ve çok az açıklama vardır.

Gerçek bir diyotun akım-voltaj karakteristiği, geri dönüş voltajında ​​​​hafif bir artışla akış keskin bir şekilde artarsa, elektriksel arıza alanını gösterir.

Elektriksel arıza ters bir olaydır. Çalışma alanına çevrildiğinde LED gücünü kaybetmez. Geri dönüş akışı şarkının değerine kaydırılırsa, elektriksel arıza perde çıkışındaki geri dönüşü olmayan ısı akışına geçecektir.

Küçük 1. Bastırıcı doğrudan diyot: a – akıllı grafik görüntüsü; b – ideal akım-gerilim karakteristiği; c – gerçek volt-amper karakteristiği.

Germanyum (Ge) ve silikon (Si) diyotların üretilmesi endüstri açısından önemlidir.

Silikon diyotlar küçük geri dönüş akışları kullanın, yüksek bir çalışma sıcaklığı (150 - 200 ° C'ye karşı 80 - 100 ° C), yüksek bir geri dönüş voltajı ve akış kalınlığı oluşturun (60 - 80 A/cm2'ye karşı 20 - 40 A/cm2). Ayrıca silikon aktif bir elementtir (nadir toprak elementleriyle ilgili germanyum diyotlara ek olarak).

Küçük 4. Schottky diyotun UGO yapısı: 1 - silikona düşük dirençli çıkış kristali, 2 - yüksek dirençli silikondan epitaksiyel top, 3 - hacimsel yük bölgesi, 4 - metal temas

Epitaksiyel topun yüzeyine, taban bölgesine enjekte edilen gereksiz parçaların (genellikle altın) düzleştirilmesini sağlayacak metal bir elektrot uygulanır. Ancak bu durumlarda ana olmayan bileşenlerin tabanda birikmesi ve gelişmesi gibi büyük süreçler yoktur. Bu nedenle Schottky diyotların ataleti yüksek değildir. Vaughn, doğrultucu kontağa yönelik bariyer kapasitansının değeriyle belirlenir (1 - 20 pF).

Ek olarak, Schottky diyotları, doğrultucu diyotlardan önemli ölçüde daha az desteğe sahiptir, çünkü metal bir top, ağır alaşımlı bir iletkenle düz bir çizgi için çok az desteğe sahiptir. Bu, büyük akımları (onlarca amper) düzeltmek için Schottky diyotların kullanılmasına olanak tanır. Yüksek frekanslı voltajları (birkaç MHz'e kadar frekansla) düzeltmek için ikincil darbe üreteçlerine takılmalarını sipariş edin.

Potapov L.A.

Çok Değerli Diyotlar kontrol ve komütasyon devrelerinde, arayüz oluşturma ve bağlantı kesme devrelerinde, alternatif voltajı sabit bir durumda dönüştürmek (düzeltmek) için hayat kurtaran cihazlarda, voltajı çoğaltmak ve sabit voltajı dönüştürmek için devrelerde, aramada görünmedikleri durumlarda kullanılacak sinyallerin frekans ve saat parametrelerine dayanmaktadır. Düzleştirilen, ayrılan maksimum akışın değerine bağlıdır düşük gerilimli düz bacaklar(\(I_(pr maks) \le (0,3 A)\)), orta gerilim(((0,3A)< I_{пр max} \le {10 А}\)) и buyuk gayret(\(I_(pr maks) > (10 A)\)). Hafif basınçlı diyotlar, gövdelerinde üzerlerinde görünen ısıyı dağıtabilir; orta ve yüksek basınçlı diyotlar, diğer şeylerin yanı sıra aktarılan özel ısı emici radyatörler üzerinde dağıtılmalıdır. ve muhafazalarının tutarlı tasarımı.

Doğrultulmuş diyotlarda ortalama düzeltilmiş telin daha yüksek değerini elde etmek için, \(p\)-\(n\)-kavşağından geçen telin izin verilen kalınlığının 2 A/mm2'yi aşmadığını düşünün. , \(p\)- \(n)-go'nun kalınlığı. Bu tür geçişler, doğrultucu diyotların izin verilen maksimum çalışma frekansını (f(р_р)) sınırlayan nominal bir kapasiteye sahiptir.

Diyotların doğrudan gücü daha kısadır; belirli bir geri dönüş voltajında ​​geri dönüş akışı ne kadar azsa ve belirli bir ileri akışta voltaj düşüşü o kadar azsa. Doğrudan ve ters akışların değerleri birkaç büyüklük sırasına göre değişir ve doğrudan voltaj düşüşü, yüzlerce veya daha fazla volt olabilen ters voltaja karşı bir volt birimidir. Bu nedenle tek taraflı iletkenliğe sahiptirler ve bu da onların doğrultma elemanı olarak kullanılmasına olanak tanır. Germanyum ve silikon diyotların akım-gerilim gücü (CV) değişir. İncirde. Ortamdaki farklı sıcaklıklarda germanyum ve silikon doğrultucu diyotlar için tipik akım-gerilim özelliklerinin gösterimini eşitlemek için 2.3-1.

Küçük 2.3-1. Orta ortamda farklı sıcaklıklardaki doğrudan diyotların volt-amper özellikleri

Akım-gerilim özelliklerinden silikon diyotların geri dönüş akımının, germanyum diyotların geri dönüş akımından önemli ölçüde daha az olduğu açıktır. Ek olarak, silikon diyotların akım-gerilim özelliklerinin tersine çevrilmesi, kristalin yüzeyindeki (p)-(n)-bağlantılarında ve akışlarda yük taşıyıcılarının oluşmasından kaynaklanan açıkça belirgin bir doyma noktasına sahip değildir. . Belirli bir eşik seviyesini aşan bir geri dönüş voltajı uygulandığında, geri dönüş akışında keskin bir artış olur ve bu da \(p\)-\(n\)-bağlantısının bozulmasına neden olabilir. Germanyum diyotlarda, geri dönüş akışının büyük değeri nedeniyle, bozulma doğası gereği termaldir. Silikon diyotlarda termal bozulma düşüktür ve kokular elektriksel bozulmadan daha ağır basmaktadır. Silikon diyotların parçalanması çığ karakterine sahiptir, bu nedenle germanyum diyotların aksine artan sıcaklıkla birlikte arıza voltajları da artar. Silikon diyotların izin verilen geri dönüş voltajı (1600 V'a kadar), germanyum diyotların benzer parametresini önemli ölçüde aşıyor.

Geçit akıntıları, geçişin sıcaklığında önemli bir huzur içinde uzanıyor. Küçükten sıcaklık arttıkça portal akışının arttığını görebilirsiniz. Daha yakından bir değerlendirme için, 10 °W'lik sıcaklık artışıyla germanyum diyotların geri dönüş akışının 2 kat, silikon diyotların geri dönüş akışının ise 2,5 kat arttığını belirtmek önemlidir. Germanyum diyotlar için üst çalışma sıcaklığı aralığı 75...80 °W ve silikon diyotlar için - 125 °Z olmalıdır. Germanyum diyotların tek küçük kısmı, kısa süreli darbe darbelerine karşı yüksek hassasiyetleridir.

Silikon diyotun daha küçük geri dönüş akışından miras kalan, eski germanyum akışına benzeyen bu doğrudan akışa daha yüksek bir ileri voltajda ulaşılır. Bu nedenle yeni strumalarla gelişen sızdırmazlık germanyum diyotlarda silikon diyotlara göre daha azdır. Küçük doğrudan akışlarda doğrudan voltaj, geçişteki voltaj düşüşünün aşılması durumunda artan sıcaklıkla birlikte değişir. Büyük strumalar sırasında iletkenin nötr bölgelerinin mesnetindeki gerilim düşümü aşarsa, direkt gerilim seviyesi ile sıcaklığa karşı pozitif olur. Doğru voltajın günlük yoğunluğunun sıcaklığa göre değiştiği noktaya (bu durumda bu yoğunluk işaret değiştirir) denir. ters çevirme noktası. Düşük ve orta gerilimli diyotların çoğu için, izin verilen doğrudan akış, kural olarak ters çevirme noktasını aşmaz ve ağır diyotlar için izin verilen doğrudan akış, bu noktayı aşabilir.

İdeal diyot nedir?

Birincil doğrultucu diyotun ana tasarımı Elektrik akışını tek yönde gerçekleştirin ve kapıda kaçırmayın. Ayrıca ideal bir diyot, hem voltaj doğrudan bağlandığında sıfır destekli iyi bir iletken (artı anoda, eksi katoda) hem de voltaj ters çevrildiğinde sıfır olmayan bir desteğe sahip mutlak bir yalıtkan olmalıdır.

Eksen grafikte şöyle görünür:

Sürecin bu modeli, cihazın fonksiyonunun önemli olduğu veya mantıksal olmadığı durumlarda kullanılır. Örneğin dijital elektronikte.

Gerçek iletken diyotun akım-gerilim karakteristiği

Ancak pratikte ideal diyot, iletken yapısı nedeniyle düşük açıklara sahiptir ve ideal diyotla karşılaştırılabilir. Aşağıdaki grafiklere bakabilirsiniz.

V ϒ (gama) - iletkenlik eşik voltajı

Diyot üzerindeki voltaj doğrudan açıldığında, belirtilen eşik değerine V ϒ ulaşmalıdır. Bu voltaj, herhangi bir PN geçişinde, iletkenin akışı düzgün bir şekilde iletmeye başlaması için yeterlidir. Birincisi, anot ile katot arasındaki voltaj belirli bir değerdedir, hatta diyot kötü bir iletkendir. Silikon cihazlar için V yaklaşık 0,7V, germanyum cihazlar için ise yaklaşık 0,3V'dur.

I D_MAX - doğrudan açıldığında diyottan geçen maksimum akış

Doğrudan açıldığında bina diyotu akım akışını I D_MAX camlaştırır. Akış adaptörden geçerse diyot aşırı ısınır. Bunun sonucunda iletkenin kristal yapısı çöker ve bağlantı kullanılamaz hale gelir. Akım akışının büyüklüğü, farklı diyot türlerine ve jeneratörlerine bağlı olarak büyük ölçüde dalgalanır.

I OP – kapı tıngırtısı vitoku

Tersine açıldığında diyot mutlak bir yalıtkan değildir ve çok yüksek de olsa bir uç desteğine sahiptir. Bu, dönüş strumasının veya I OP'nin girdap strumasının güçlendirilmesine neden olur. Alman cihazlarındaki akış akımı 200 µA'ya, silikon cihazlarda ise onlarca nA'ya kadar ulaşıyor. Son derece düşük kapatma akışına sahip kalan yüksek asitli silikon diyotların değeri yaklaşık 0,5 nA'dır.

PIV (Tepe Ters Gerilim) - Gerilim dökümü

Diyot açıldığında bina diyotu gerilim ile PIV arıza gerilimi arasında camlaşır. Potansiyellerdeki dış fark değeri aştığında voltaj desteğini keskin bir şekilde azaltır ve iletkene aktarılır. Bu etki, diyotun ancak doğrudan açıldığında iyi bir iletken olabilmesinden kaynaklanmaktadır. Arıza voltajının büyüklüğü, farklı diyot türlerine ve jeneratörlerine bağlı olarak değişir.

Çoğu zaman, elektronik devrelerdeki problemler için, özellikleriyle birlikte tam diyot modelini seçmek mümkün değildir. Bu fonksiyonun doğrusal olmaması görevi zorlaştırır. Yakın modeller vikorlardan daha güzel oldukları için saygı görüyor.

Diyot modeli “ideal diyot + V”ye yakın mı?

En basit ve en sık düzeltilen model, birinci seviyenin modelidir. Gerilim, ideal gerilim ile yeni bir gerilime eklenen iletkenlik eşiği V ϒ'nin toplamıdır.

“İdeal diyot + V ϒ + r D” diyot modeli yakındır

Bazen başka bir düzeyin modeli daha karmaşık ve doğrudur. Bu durumda, birinci seviyenin modeline diyotun iç desteğini ekliyoruz ve fonksiyonunu üstelden doğrusala dönüştürüyoruz.