В выпрямительных диодах используется свойство односторонней проводимости р-n-перехода. Их применяют в качестве вентилей, которые пропускают переменный ток только в одном направлении. Вентильные свойства диода зависят от того, насколько мал обратный ток. Для уменьшения обратного тока необходимо снижать концентрацию неосновных носителей, что может быть обеспечено за счет высокой степени очистки исходного полупроводника. Обычно применяют полупроводники, в которых на 109-1010 атомов основного элемента приходится один атом примеси.

Вольт-амперная характеристика р-n-перехода описывается уравнением (1.12). Характеристики реальных диодов несколько отличны от вольт-амперных характеристик р-n-перехода: их вид зависит от рода основного полупроводникового материала, площади р-n-перехода, температуры. Прямые ветви вольт-амперных характеристик диодов, выполненных на основе германия и кремния, показаны на рис. 1.19, а, изменение вида вольт-амперной характеристики диода с температурой – на рис. 1.19, б. Особенно сильно влияние температуры сказывается на обратной ветви характеристики, так как с ростом температуры возрастает тепловой ток. В германиевых диодах увеличение температуры на десять градусов вызывает увеличение обратного тока в два раза, в кремниевых диодах – в два с половиной раза. С ростом обратного тока увеличивается нагрев р-n-перехода, что может привести к тепловому пробою. Верхний предел рабочих температур для германиевых диодов составляет 85-100°С, для кремниевых – до 200°С.

Рис. 1.19. Ветви вольт-амперных характеристик диодов, выполненных на основе германия и кремния и изменение вида вольт-амперной характеристикидиода с температурой

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя с полупроводниковыми диодами показана на рис. 1.20. К диоду в общем случае может быть приложено как постоянное (для определения рабочей точки на характеристике), так и переменное напряжение, поэтому для описания работы диода в первом случае используют статические характеристики и параметры, во втором случае – динамические. Статические параметры – это прямой выпрямленный ток, наибольшее допустимое напряжение, обратное сопротивление, максимально допустимая мощность и др. Динамические параметры – дифференциальное сопротивление , общая емкость диода С, емкость между выводами диода при заданных напряжении и частоте, которая включает в себя емкости Сб, СДИФ и емкость корпуса диода; граничная частота , на которой выпрямленный ток уменьшается в раз.

Рис. 1.20. Схема однополупериодного выпрямителя с полупроводниковым диодом

Диоды, предназначенные для работы в импульсных режимах, называются импульсными. Такие диоды используют, например, в вычислительных устройствах (в ключевых, логических схемах и др.). В импульсных режимах через промежутки времени, равные единицам – долям микросекунды, диоды переключаются с прямого напряжения на обратное. При этом каждое новое состояние диода не может устанавливаться мгновенно, поэтому существенное значение здесь приобретают так называемые переходные процессы.

• Назад
• Вперёд