Sabit ters voltaj. Bir diyotun ters voltajı nasıl belirlenir

09.09.2020

Ayrıca okuyun:

II. Çekiş motorları çalıştırıldığı anda KR'den voltaj kesilir.
III. Çekiş motorları çalıştırılırken KR'den voltaj kesildi.
IV. TD'nin otomatik karakteristiği izlendiğinde voltaj KR'den çıkarılır.
IV. Belirli bir noktadan belirli bir yönde geçen düz bir çizginin denklemi. Bir dizi düz çizgi.
Düzenli; b - biharmonik; â - blok; r - rastgele voltaj
Tablo 2.1'de U0 - doğrultulmuş voltaj, I0 - doğrultulmuş akım, - yük gücü, - dönüşüm oranı.
Üç fazlı üç telli bir hatta, üç fazlı teller vardır. Herhangi bir tel çifti arasındaki gerilime hat gerilimi (Ul) denir.
Ceza hukukunda, zihinsel içeriğin özelliklerine bağlı olarak doğrudan ve dolaylı kast ayırt edilir.
B. Dolaylı hemaglutinasyon reaksiyonunda antikorların tespiti için

Diyotun I - V karakteristiği.

(VAC) - iki terminalli bir cihaz üzerinden akımın bu iki terminalli cihazdaki gerilime bağımlılığının bir grafiği. Çoğu zaman, doğrusal olmayan elemanların I - V özelliği dikkate alınır (doğrusal olmayanlık derecesi, doğrusal olmayanlık katsayısı ile belirlenir, çünkü doğrusal elemanlar için I - V karakteristiği düz bir çizgidir ve özellikle ilgi çekici değildir.

I - V karakteristiğinin doğrusal olmaması, NE'nin direncinin uygulanan gerilime (diyotlar, zener diyotlar) veya akıma (termistörler) bağlı olmasından kaynaklanmaktadır. Doğrusal olmayan elemanların I - V özelliği, dereceleri birinciden daha yüksek olan denklemlerle tanımlanır. NE'nin direnci değişken olduğu için içlerindeki akımın anlık değeri, voltajın anlık değerleri ile orantılı değildir. (s. 117 kılavuz)

İleri ve geri akım. İleri ve geri voltaj.

p - n bağlantısının direnci küçük olduğunda, diyottan bir akım geçer. doğru akım... p - n bağlantı alanı ve güç kaynağı voltajı ne kadar büyük olursa, bu ileri akım o kadar büyük olur. Elemanın kutupları ters çevrilirse diyot kapalı durumda olacaktır. Elektronları ve delikleri tükenmiş bir bölge oluşur; akıma karşı çok yüksek bir dirence sahiptir. Bununla birlikte, bu bölgede, diyotun bölgeleri arasında küçük bir akım taşıyıcı değişimi meydana gelecektir. Bu nedenle, diyottan bir akım akacaktır, ancak çoğu zaman doğru akımdan daha az olacaktır. Bu akım denir ters akım diyotu... Diyot, alternatif akımlı bir devreye dahil edilirse, anotta pozitif yarım periyotlarla açılır, akımı bir yönde serbestçe geçirir - ileri akım Ipr., Ve anotta negatif yarım periyotlarla, neredeyse olmadan kapanır. akımı ters yönde geçirmek - ters akım Irev. Diyotun açıldığı ve içinden doğru akımın geçtiği gerilime denir. doğrudan(Upr.), Ve diyotun kapandığı ve içinden bir ters akımın geçtiği ters polarite voltajına denir. ters(Urev.) İleri voltaj için diyotun direnci iyi kalite birkaç on ohm'u geçmez, ters voltaj ile direnci onlarca, yüzlerce kilo-ohm ve hatta mega-ohm'a ulaşır.

Arıza gerilimi.

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

iyot- görkemli yarı iletken cihazlar ailesindeki en basit cihaz. Örneğin germanyum gibi bir yarı iletken plaka alırsak ve sol yarısına ve sağ vericisine bir alıcı kirlilik eklersek, bir tarafta sırasıyla N tipinin diğer tarafında sırasıyla P tipi bir yarı iletken elde ederiz. Kristalin ortasında sözde P-N geçişi Şekil 1'de gösterildiği gibi.

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

Toplamda, böyle bir kristal, iki ucun çıktığı farklı iletkenliğe sahip iki bölgeye sahiptir, bu nedenle ortaya çıkan cihaz seçildi. diyotçünkü "di" öneki iki anlamına gelir.

Bu durumda, diyotun bir yarı iletken olduğu ortaya çıktı, ancak benzer cihazlar daha önce biliniyordu: örneğin, elektronik lambalar çağında kenotron adı verilen bir lamba diyotu vardı. Şimdi bu tür diyotlar tarihe geçti, ancak "tüp" sesinin taraftarları tüp amplifikatör anot voltaj doğrultucu bile tüplü olmalı!

Şekil 1. Diyotun yapısı ve diyotun şemadaki tanımı

P ve N iletkenliklerine sahip yarı iletkenlerin birleştiği yerde, Pn kavşağı, tüm yarı iletken cihazların temelidir. Ancak sadece bir geçişi olan bir diyotun aksine, iki P-N geçişi vardır ve örneğin aynı anda dört geçişten oluşurlar.

Dinlenme durumunda P-N geçişi

Bu durumda bir diyot olan P-N bağlantısı herhangi bir yere bağlı olmasa bile, içinde Şekil 2'de gösterilen ilginç fiziksel süreçler meydana gelmeye devam eder.

Şekil 2. Duran diyot

N bölgesinde fazla elektron vardır, negatif yük taşır ve P bölgesinde yük pozitiftir. Birlikte, bu yükler bir elektrik alanı oluşturur. Zıt yükler çekme eğiliminde olduğundan, N bölgesinden elektronlar pozitif yüklü P bölgesine girerek bazı boşlukları doldurur. Yarı iletken içindeki bu hareketin bir sonucu olarak, çok küçük de olsa (nanoamper birimleri) bir akım ortaya çıkar.

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

Çoğu elektrik tüketicisi için akımın yönü önemli değilse - ışık yanıyor, karo ısınıyor, o zaman diyot için akımın yönü büyük bir rol oynuyor. Bir diyotun ana işlevi, akımı bir yönde iletmektir. P-N geçişi tarafından sağlanan bu özelliktir.

Diyotun ters yönde açılması

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

Şekil 3. Diyotun ters bağlantısı

Şekilde görebileceğiniz gibi, güç kaynağının pozitif kutbu N alanına ve negatif kutbu P alanına bağlanmıştır. Sonuç olarak, N bölgesinden gelen elektronlar kaynağın pozitif kutbuna hücum eder. Buna karşılık, P bölgesindeki pozitif yükler (delikler) güç kaynağının negatif kutbu tarafından çekilir. Bu nedenle, alan P-N geçiş, şekilde görüldüğü gibi, bir boşluk oluşur, akımı iletecek hiçbir şey yoktur, yük taşıyıcıları yoktur.

Güç kaynağının voltajındaki bir artışla, elektronlar ve delikler pilin elektrik alanı tarafından giderek daha fazla çekilirken, P-N geçiş bölgesinde şarj taşıyıcıları daha az ve daha az kalır. Bu nedenle, ters bağlantıda akım diyottan geçmez. Böyle durumlarda şunu söylemek adettendir. yarı iletken diyot ters voltaj kilitlidir.

Pilin kutuplarına yakın maddenin yoğunluğunun artması, difüzyon oluşumu, - maddenin hacim boyunca düzgün bir şekilde dağılması arzusu. Pil bağlantısı kesildiğinde olan budur.

Yarı iletken diyot ters akım

Geleneksel olarak unutulan küçük medyayı hatırlamanın zamanı geldi. Gerçek şu ki, kapalı durumda bile, diyottan ters akım adı verilen önemsiz bir akım geçer. Bu ters akım ve ana taşıyıcılarla aynı şekilde sadece ters yönde hareket edebilen ana olmayan taşıyıcılar tarafından oluşturulur. Doğal olarak, böyle bir hareket ters voltaj altında gerçekleşir. Az miktarda azınlık taşıyıcıları nedeniyle ters akım genellikle düşüktür.

Kristal sıcaklığı arttıkça azınlık taşıyıcıların sayısı artar, bu da ters akımda bir artışa yol açar ve bu da P-N bağlantısının tahrip olmasına neden olabilir. Bu nedenle, yarı iletken cihazlar - diyotlar, transistörler, mikro devreler için çalışma sıcaklıkları sınırlıdır. Aşırı ısınmayı önlemek için, ısı alıcılarına güçlü diyotlar ve transistörler kurulur - radyatörler.

İleri diyot açma

Şekil 4'te gösterilmiştir.

Şekil 4. Bir diyotun doğrudan bağlantısı

Şimdi kaynağı açmanın polaritesini değiştirelim: eksiyi N bölgesine (katot) ve artıyı P bölgesine (anot) bağlayın. N bölgesindeki bu dahil etme ile elektronlar, pilin eksi noktasından itilecek ve hareket edecektir. yan P-N geçiş. P bölgesinde, pozitif yüklü delikler pilin pozitif terminalinden itilecektir. Elektronlar ve delikler birbirine doğru koşar.

Farklı polaritelere sahip yüklü parçacıklar, P-N bağlantısı etrafında toplanır ve aralarında bir elektrik alanı oluşur. Bu nedenle elektronlar P-N geçişini yener ve P bölgesi boyunca hareket etmeye devam eder.Bu durumda, bazıları deliklerle yeniden birleşir, ancak çoğu pilin artısına koşar, mevcut Id diyottan geçer.

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

Ayrıca, açmanın ileri yönünde diyotun elektrik direncinin nispeten küçük olduğu söylenebilir. Ters bağlantı ile, bu direnç birçok kat daha büyük olacaktır, akım yarı iletken diyottan akmaz (burada önemsiz bir ters akım dikkate alınmaz). Yukarıdakilerin hepsinden, diyotun sıradan bir mekanik vana gibi davrandığı sonucuna varabiliriz: bir yöne döndü - su akıyor, diğerine döndü - akış durdu. Bu özellik için diyot, yarı iletken valf.

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

ücretsiz çevrimiçi kütüphane "KnigaGo.ru"

http://knigago.ru

I. YARI İLETKEN DİYADLARIN PARAMETRELERİNİN HESAPLANMASI

Doğrultucu diyotlar, düşük frekanslı alternatif akımı (tipik olarak 50 kHz'den az) düzeltmek için tasarlanmıştır. Doğrultucular olarak, geniş temas alanı nedeniyle büyük bir doğrultulmuş akıma izin veren düzlemsel diyotlar kullanılır. Bir diyotun akım-voltaj karakteristiği, diyottan geçen akımın, kendisine uygulanan voltajın değerine ve polaritesine bağımlılığını ifade eder (Şekil 1.1). Birinci kadranda bulunan dal, akımın ileri (geçiş) yönüne karşılık gelir ve üçüncü kadranda akımın ters yönüne yer alır.

Direkt dal dikey eksene ne kadar dik ve yakınsa ve yatay dönüş dalına ne kadar yakınsa, diyotun doğrultma özellikleri o kadar iyi olur. Yeterince büyük bir ters voltaj ile diyotta bir arıza meydana gelir, yani. ters akım keskin bir şekilde yükselir. Normal çalışma tek taraflı iletkenliğe sahip bir eleman olarak bir diyot, yalnızca ters voltajın arıza voltajını geçmediği modlarda mümkündür.

Diyot akımları sıcaklığa bağlıdır (bkz. Şekil 1.1). Diyottan bir doğru akım akarsa, sıcaklıktaki bir değişiklikle, diyot boyunca voltaj düşüşü yaklaşık 2 mV / ° C değişir. Sıcaklıktaki bir artışla, ters akım her 10 ° C'de germanyum için iki katına ve silikon diyotlar için 2,5 katına çıkar. Arıza gerilimi artan sıcaklıkla azalır.

Yüksek frekanslı diyotlar evrensel cihazlardır: modülasyon, algılama ve diğer doğrusal olmayan dönüşümler için geniş bir frekans aralığında (birkaç yüz MHz'e kadar) akımları düzeltmek için. Nokta diyotlar çoğunlukla yüksek frekanslı olanlar olarak kullanılır. Yüksek frekanslı diyotlar, doğrultucu olanlarla aynı özelliklere sahiptir, ancak çalışma frekans aralığı çok daha geniştir.

Ana parametreler:

kaldır- belirli bir sabit ileri akımda sabit ileri voltaj;

Uobr- diyota ters yönde uygulanan sabit ters voltaj;

Ipp- diyottan ileri yönde akan doğru akım;

ıobr- belirli bir ters voltajda diyottan ters yönde akan sabit ters akım;

Unp.obr- diyot bağlantısının bozulmasına neden olan ters voltajın değeri;

Inp.cp- ortalama ileri akım, dönem boyunca diyotun ileri akımının ortalama değeri;

Ivp sr- ortalama doğrultucu akımı, dönem boyunca diyottan geçen doğrultulmuş akımın ortalama değeri (ters akım dikkate alınarak);

Iobr.cp- ortalama ters akım, dönem boyunca ters akımın ortalama değeri;

Rpr- ileri harcanan güç, ileri akım akarken diyot tarafından dağıtılan gücün değeri;

bilgisayar diyot tarafından tüketilen ortalama güç, ileri ve geri akım akarken diyot tarafından tüketilen gücün periyodu üzerinden ortalama;

Rdif- diyotun diferansiyel direnci, belirli bir mod için diyotun voltajındaki küçük bir artışın, üzerindeki akımdaki küçük bir artışa oranı

(1.1)

Rnp.d... - diyotun doğru akım için ileri direnci, diyotun direncinin değeri, diyot boyunca doğrudan ileri voltajın ve karşılık gelen ileri akımın bölünmesinin bir bölümü olarak elde edilir.

Robr.d- diyotun ters direnci; diyot boyunca sabit ters voltajın ve karşılık gelen sabit ters akımın bölünmesinin bölümü olarak elde edilen diyot direnç değeri

(1.3)

İzin verilen maksimum parametreler, belirli bir hizmet ömrü boyunca diyotun belirli bir olasılıkla çalışabileceği çalışma koşullarının sınırlarını belirler. Bunlar şunları içerir: izin verilen maksimum DC ters voltajı Uobr.maks; izin verilen maksimum ileri akım Ipr.max, izin verilen maksimum ortalama ileri akım Çar Çar.maksimum, izin verilen maksimum ortalama doğrultulmuş akım IV.e. av.max, diyotun izin verilen maksimum ortalama güç tüketimi Rcr.max.

Belirtilen parametreler referans literatüründe verilmiştir. Ayrıca deneysel olarak ve volt-amper karakteristikleri ile belirlenebilirler.

Diferansiyel direnci, noktadaki I - V karakteristiğinin düz dalına çizilen tanjantın eğim açısının kotanjantı olarak buluyoruz. Ipr= 12 mA ( Rdiff ~ ctg Θ ~)

(1.4)

Diyotun ileri direnci, diyot üzerindeki sabit voltajın oranı olarak bulunur. yukarı= karşılık gelen DC akımına 0,6V Ipr= I - V karakteristiğinin doğrudan dalında 12mA.

(1.5)

bunu görüyoruz Rdif < Rpr.d... Ayrıca, bu parametrelerin değerlerinin belirtilen moda bağlı olduğunu unutmayın. Örneğin, aynı diyot için Ipp= 4mA

(1.6) , (1.7)

Hesaplamak Robr.d diyot GD107 için Uobr= 20 V ve hesaplanan değerle karşılaştırın Rpr.d... GD107'nin I - V karakteristiğinin ters dalında (bkz. Şekil 1.2) şunları buluruz: ıobr= 75μA'da Uobr= 20V. Buradan,

(1.8)

bunu görüyoruz soygun>>Rpr.d, diyotun tek taraflı iletkenliğini gösterir. Tek taraflı iletkenlik hakkındaki sonuç, doğrudan I - V karakteristiğinin analizinden de çıkarılabilir: ileri akım Ipp~ mA'da yukarı <1B, в то время как Iobp~ onlarca μA'da Uobr ~ onlarca volt, yani ileri akım, geri akımı yüzlerce veya binlerce kez aşıyor

(1.9)

Zener diyotları ve stabilizatörleri, diyottan geçen akım değiştiğinde voltaj seviyesini stabilize etmek için tasarlanmıştır. Zener diyotlar için, çalışma bölümü, ters voltaj bölgesindeki akım-voltaj karakteristiğinin elektriksel dökümüdür (Şekil 1.3).

Bu bölümde, diyot boyunca akan akımda önemli bir değişiklik ile diyot üzerindeki voltaj pratik olarak sabit kalır. Benzer bir karakteristik, düşük dirençli (yüksek alaşımlı) malzemeden yapılmış bir tabana sahip alaşımlı diyotlarda bulunur. Bu durumda, nispeten düşük ters voltajlarda (birimler - onlarca volt) elektrik arızasının meydana gelmesi için koşullar yaratan dar bir p-n-bağlantısı oluşur. Yani, birçok transistör cihazına güç sağlamak için bu voltajlara ihtiyaç vardır. Germanyum diyotlarda elektriksel bozulma hızla termale dönüşür, bu nedenle termal bozulmaya daha dayanıklı olan zener diyotlar olarak silikon diyotlar kullanılır. Stabilizatörler için, akım-voltaj karakteristiğinin düz bir bölümü bir işçi görevi görür (Şekil 1.4). Çift taraflı (çift anotlu) zener diyotlar, her biri zıt kutup için ana olan iki karşı bağlantılı p-n bağlantısına sahiptir.

Ana parametreler:

Ust- stabilizasyon voltajı, anma akımı akarken zener diyotundaki voltaj;

∆Ust.nom- nominal stabilizasyon voltajının yayılması, Zener diyotundaki voltajın nominal değerden sapması;

Rdif.st- zener diyotunun diferansiyel direnci, zener diyotundaki stabilizasyon voltajı artışının, belirli bir frekans aralığında buna neden olan küçük akım artışına oranı;

α CT, stabilizasyon voltajının sıcaklık katsayısıdır, stabilizasyon voltajındaki nispi değişikliğin, sabit bir stabilizasyon akımında ortam sıcaklığındaki mutlak değişikliğe oranıdır.

İzin verilen maksimum parametreler. Bunlar şunları içerir: maksimum İst.maks, minimum Ist.min stabilizasyon akımları, izin verilen maksimum ileri akım Imaks, izin verilen maksimum güç kaybı Pmaks.

En basit yarı iletken voltaj regülatörünün (Şekil 1.5) çalışma prensibi, zener diyotların akım-voltaj özelliklerinin doğrusal olmamasının kullanımına dayanmaktadır (bkz. Şekil 1.3).En basit yarı iletken dengeleyici, aşağıdakilerden oluşan bir voltaj bölücüdür. sınırlayıcı direnç rogr ve bir silikon Zener diyot VD. Yük Rn bir zener diyotuna bağlanır,

Bu durumda, yük üzerindeki voltaj, zener diyotundaki voltaja eşittir.

U R N = U VD = U ST(1.10)

ve giriş voltajı arasında paylaşılır rogr ve VD

U IN = U R OGR + U ST(1.11)

Akım rogr birinci Kirchhoff yasasına göre yük akımlarının ve zener diyotun toplamına eşittir

I R OGR = I ST + I N (1.12)

Miktar rogr zener diyottan geçen akım nominal değere eşit olacak şekilde seçilir, yani. çalışma alanının ortasına karşılık geldi.

I ST.NOM = (I ST.MIN + I ST.MAX) / 2 (1.13)

Diyot, yarı iletken tabanlı bir cihaz türüdür. Bir p-n bağlantısının yanı sıra anot ve katot terminallerine sahiptir. Çoğu durumda, gelen elektrik sinyalleriyle modülasyon, düzeltme, dönüştürme ve diğer eylemler için tasarlanmıştır.

Çalışma prensibi:

Elektrik katoda etki eder, ısıtıcı parlamaya başlar ve elektrot elektron yayar.
İki elektrot arasında bir elektrik alanı oluşur.
Anot pozitif bir potansiyele sahipse, sonra elektronları kendine çekmeye başlar ve ortaya çıkan alan bu süreç için bir katalizördür. Bu durumda, bir emisyon akımı oluşumu meydana gelir.
elektrotlar arasında elektronların hareketine müdahale edebilecek bir boşluk negatif yükü oluşumu var. Bu, anotun potansiyeli çok zayıfsa olur. Bu durumda elektronların bir kısmı negatif yükün etkisinin üstesinden gelemezler ve ters yönde hareket ederek tekrar katoda dönerler.
tüm elektronlar anoda ulaşan ve katoda geri dönmeyen katot akımının parametrelerini belirler. Bu nedenle, bu gösterge doğrudan pozitif anot potansiyeline bağlıdır.
Tüm elektronların akışı anoda ulaşabilen, diyottaki göstergeleri her zaman katodik akımın parametrelerine karşılık gelen anot akımı olarak adlandırılır. Bazen her iki gösterge de sıfır olabilir, bu, anodun negatif yükü olduğu durumlarda olur. Bu durumda elektrotlar arasında oluşan alan parçacıkları hızlandırmaz, aksine onları yavaşlatır ve katoda geri döndürür. Bu durumda diyot, devrenin açılmasına yol açan kapalı durumda kalır.

Cihaz

Aşağıda, diyot cihazının ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır, bu bilgilerin incelenmesi, bu elemanların çalışma prensiplerinin daha iyi anlaşılması için gereklidir:

Çerçeve cam, metal veya dayanıklı seramik malzemelerden yapılabilen vakum silindiridir.
balonun içinde 2 elektrot var. Birincisi, elektron emisyon sürecini sağlamak için tasarlanmış ısıtılmış bir katottur. Tasarımda en basit olan katot, çalışma sırasında ısıtılan küçük çaplı bir filamandır, ancak günümüzde dolaylı olarak ısıtılan elektrotlar daha yaygındır. Metalden yapılmış silindirlerdir ve elektron yayan özel bir aktif katmana sahiptirler.
katot içinde dolaylı ısı belirli bir eleman var - bir elektrik akımının etkisi altında ısınan bir tel, buna ısıtıcı denir.
ikinci elektrot anot ise, katot tarafından serbest bırakılan elektronları almak için gereklidir. Bunun için ikinci elektrota göre pozitif bir potansiyele sahip olması gerekir. Çoğu durumda, anot da silindiriktir.
Her iki elektrot vakum cihazları, emitör ve yarı iletken tipi elemanların tabanı ile tamamen aynıdır.
Diyot kristali yapmak için silikon veya germanyum en yaygın olarak kullanılır. Parçalarından biri p-tipinde elektriksel olarak iletkendir ve yapay bir yöntemle oluşturulmuş elektron eksikliği vardır. Kristalin karşı tarafı da n-tipi iletkenliğe sahiptir ve fazla elektrona sahiptir. İki alan arasında p-n kavşağı adı verilen bir sınır vardır.

Dahili cihazın bu özellikleri, diyotları ana özellikleriyle donatır - elektrik akımını sadece bir yönde iletme yeteneği.

Randevu

Aşağıda, ana amaçlarının netleştiği örnekle diyotların ana uygulama alanları verilmiştir:

diyot köprüler birbirine bağlı 4, 6 veya 12 diyottur, sayıları tek fazlı, üç fazlı yarım köprü veya üç fazlı tam köprü olabilen devre tipine bağlıdır. Doğrultucuların işlevlerini yerine getirirler, bu seçenek en çok otomobil jeneratörlerinde kullanılır, çünkü bu tür köprülerin tanıtılması ve onlarla birlikte fırça toplayıcı tertibatlarının kullanılması, bu cihazın boyutunu önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılmıştır ve güvenilirlik derecesini artırmak. Bağlantı seri ve tek yönde yapılırsa, bu, tüm diyot köprüsünün kilidini açmak için gerekli olacak minimum voltaj göstergelerini artırır.
diyot dedektörleri bu cihazların kapasitörlerle birlikte kullanılmasıyla elde edilir. Bu, düşük frekans modülasyonunu, genlik modülasyonlu radyo sinyali türü dahil olmak üzere çeşitli modüle edilmiş sinyallerden izole edebilmek için gereklidir. Bu tür dedektörler, televizyon veya radyo gibi birçok ev tüketicisinin tasarımının bir parçasıdır.
Endüktif yükün bağlantısı kesildiğinde meydana gelen, aşırı yüklerden veya kendi kendine endüksiyondan kaynaklanan elektromotor kuvvetin neden olduğu anahtarlardan devre girişlerini açarken tüketicilerin yanlış polariteden korunmasını sağlamak. Ortaya çıkan aşırı yüklenmelerden devrelerin güvenliğini sağlamak için, besleme baralarına ters yönde bağlanan birkaç diyottan oluşan bir zincir kullanılır. Bu durumda korumanın sağlandığı giriş bu zincirin ortasına bağlanmalıdır. Devrenin normal çalışması sırasında tüm diyotlar kapalı durumdadır, ancak giriş potansiyelinin izin verilen voltaj sınırlarını aştığını tespit ederse, koruyucu elemanlardan biri etkinleştirilir. Sonuç olarak, bu izin verilen potansiyel, koruyucu cihaz boyunca doğrudan voltaj düşüşüne ek olarak izin verilen besleme voltajı içinde sınırlandırılır.
Anahtarlar diyotlara dayalı olarak, yüksek frekanslı sinyalleri değiştirmek için kullanılır. Böyle bir sistemin kontrolü, doğrudan elektrik akımı, yüksek frekanslı ayırma ve indüktörler ve kapasitörler sayesinde oluşan bir kontrol sinyali beslemesi kullanılarak gerçekleştirilir.
Diyot kıvılcım korumasının oluşturulması... Uygun elektrik devresindeki voltajı sınırlayarak güvenliği sağlayan şönt diyot bariyerler kullanılmaktadır. Onlarla birlikte, ağdan geçen elektrik akımının göstergelerini sınırlamak ve koruma derecesini artırmak için gerekli olan akım sınırlayıcı dirençler kullanılır.

Günümüzde elektronikte diyotların kullanımı çok geniştir, çünkü aslında bu elemanlar olmadan hiçbir modern elektronik ekipman türü tamamlanmamıştır.

Doğrudan diyot anahtarlama

Diyotun pn bağlantısı, harici kaynaklardan sağlanan voltajdan etkilenebilir. Büyüklük ve polarite gibi göstergeler davranışını ve içinden geçen elektrik akımını etkileyecektir.

Aşağıda, artının p-tipi bölgeye ve eksi kutbun n-tipi bölgeye bağlı olduğu seçeneği ayrıntılı olarak ele alıyoruz. Bu durumda, doğrudan bir bağlantı olacaktır:

Stresin etkisi altında bir dış kaynaktan, p-n-bağlantısında bir elektrik alanı oluşacak ve yönü iç difüzyon alanının tersi olacaktır.
alan gerilimiönemli ölçüde azalacaktır, bu da bariyer tabakasının keskin bir şekilde daralmasına neden olacaktır.
Bu süreçlerin etkisi altındaönemli sayıda elektron, p-bölgesinden n-bölgesine ve ayrıca ters yönde serbestçe geçebilecektir.
Sürüklenme akımı göstergeleri bu işlem sırasında aynı kalırlar, çünkü bunlar doğrudan sadece pn eklem bölgesinde bulunan azınlık yüklü taşıyıcıların sayısına bağlıdır.
elektronlar azınlık taşıyıcılarının enjeksiyonuna yol açan artan bir difüzyon seviyesine sahiptir. Başka bir deyişle, n-bölgesinde delik sayısında bir artış meydana gelecek ve p-bölgesinde artan bir elektron konsantrasyonu kaydedilecektir.
Denge eksikliği ve artan azınlık taşıyıcı sayısı onları yarı iletkenin derinliklerine girmeye ve yapısıyla karışmaya zorlar, bu da sonuçta elektronötralite özelliklerinin yok olmasına yol açar.
yarı iletken aynı zamanda, nötr durumunu geri yükleyebilir, bunun nedeni, harici elektrik devresinde doğru akımın ortaya çıkmasına katkıda bulunan bağlı bir harici kaynaktan yüklerin alınmasıdır.

Diyotun ters açılması

Şimdi, voltajın iletildiği harici kaynağın polaritesinin değiştiği, başka bir açma yöntemi ele alınacaktır:

Doğrudan bağlantıdan temel fark,üretilen elektrik alanının, iç difüzyon alanının yönü ile tamamen örtüşen bir yöne sahip olacağıdır. Buna göre, engelleme katmanı artık daralmayacak, aksine genişleyecektir.
p-n-kavşağında bulunan alan, bir dizi azınlık şarj taşıyıcısı üzerinde hızlandırıcı bir etkiye sahip olacak, bu nedenle sürüklenme akımı göstergeleri değişmeden kalacak. Pn ekleminden geçen akımın parametrelerini belirleyecektir.
sen büyüdükçe ters akım, bağlantıdan akan elektrik akımı maksimum performans elde etme eğiliminde olacaktır. Özel bir adı var - doygunluk akımı.
Üstel yasaya göre, sıcaklıkta kademeli bir artış ile doyma akım değerleri de artacaktır.

İleri ve geri voltaj

Diyodu etkileyen voltaj iki kritere göre bölünür:

ileri voltaj- bu, diyotun açıldığı ve ileri akımın içinden geçmeye başladığı, cihazın direnç göstergeleri son derece düşük.
Ters akım- bu, ters polariteye sahip olan ve içinden ters akım geçişi ile diyotun kapanmasını sağlayandır. Aynı zamanda, cihazın direnç göstergeleri keskin ve önemli ölçüde büyümeye başlar.

p-n-bağlantısının direnci sürekli değişen bir göstergedir, her şeyden önce doğrudan diyota uygulanan ileri voltajdan etkilenir. Voltaj artarsa, bağlantı direnci göstergeleri orantılı olarak azalacaktır.

Bu, diyottan geçen ileri akımın parametrelerinde bir artışa yol açar. Bu cihaz kapatıldığında, hemen hemen tüm voltaj üzerine etki eder, bu nedenle diyottan geçen ters akımın göstergeleri önemsizdir ve bağlantı direnci aynı zamanda tepe parametrelerine ulaşır.

Diyot çalışması ve akım-voltaj karakteristiği

Bu cihazların akım-voltaj karakteristiği, p-n ekleminden akan elektrik akımının, üzerine etki eden voltajın hacmine ve polaritesine bağımlılığını gösteren eğri bir çizgi olarak anlaşılmaktadır.

Benzer bir program şu şekilde açıklanabilir:

Dikey eksen:üst alan ileri akım değerlerine karşılık gelir, alt alan ters akım parametrelerine karşılık gelir.
Yatay eksen: sağdaki alan ileri gerilim değerleri içindir; ters voltaj parametreleri için sol alan.
Akım-voltaj karakteristiğinin doğrudan dalı diyottan geçen elektrik akımını yansıtır. Yukarı doğru yönlendirilir ve ilgili voltaj arttığında oluşan ileri elektrik akımındaki artışı yansıttığı için dikey eksene yakın çalışır.
İkinci (ters) dal aynı zamanda cihazdan geçen kapalı bir elektrik akımının durumuna karşılık gelir ve bu durumu gösterir. Konumu, yatay eksene neredeyse paralel olacak şekildedir. Bu dal dikeye ne kadar dik yaklaşırsa, belirli bir diyotun doğrultma yetenekleri o kadar yüksek olur.
Programa göre, gözlemleyebilirsiniz p-n-bağlantısından akan ileri voltajdaki bir artıştan sonra, elektrik akımında yavaş bir artış olur. Bununla birlikte, kademeli olarak eğri, bir sıçramanın fark edildiği alana ulaşır ve ardından göstergelerinde hızlandırılmış bir artış olur. Bunun nedeni diyotun açılması ve akımın ileri voltaj ile iletilmesidir. Germanyumdan yapılan cihazlar için bu, 0,1V ila 0,2V (maksimum değer 1V) voltajda gerçekleşir ve silikon hücreler için 0,5V ila 0,6V (maksimum değer 1,5V) daha yüksek bir değer gerekir.
Mevcut değerlerde gösterilen artış yarı iletken moleküllerin aşırı ısınmasına neden olabilir. Doğal süreçler ve radyatörlerin çalışması nedeniyle oluşan ısının uzaklaştırılması, salınma seviyesinden daha az ise, moleküllerin yapısı bozulabilir ve bu süreç zaten geri döndürülemez olacaktır. Bu nedenle yarı iletken malzemenin aşırı ısınmasını önlemek için ileri akım parametrelerinin sınırlandırılması gerekmektedir. Bunun için devreye diyotlarla seri bağlanmış özel dirençler eklenir.
Ters dalı keşfetmek pn bağlantısına uygulanan ters voltaj artmaya başlarsa, akım parametrelerindeki artışın pratik olarak farkedilemez olduğu not edilebilir. Bununla birlikte, voltajın izin verilen sınırları aşan parametrelere ulaştığı durumlarda, ters akımda ani bir sıçrama meydana gelebilir, bu da yarı iletkeni aşırı ısıtacak ve daha sonra pn bağlantısının bozulmasına katkıda bulunacaktır.

Temel diyot arızaları

Bazen bu tür cihazlar başarısız olur, bu, bu öğelerin doğal amortismanı ve yaşlanmasından veya başka nedenlerden kaynaklanabilir.

Toplamda, 3 ana yaygın arıza türü vardır:

Geçişin dökümü yarı iletken bir cihaz yerine diyotun doğası gereği en yaygın iletken haline gelmesine yol açar. Bu durumda, temel özelliklerini kaybeder ve kesinlikle herhangi bir yönde bir elektrik akımı geçirmeye başlar. Böyle bir arıza, bir ses sinyali vermeye başlayan ve diyotta düşük bir direnç seviyesi gösteren standart bir arıza kullanılarak kolayca tespit edilir.
molada ters işlem gerçekleşir - cihaz genellikle elektrik akımını herhangi bir yönde iletmeyi bırakır, yani özünde bir yalıtkan olur. Kesintiyi belirlemenin doğruluğu için, yüksek kaliteli ve servis verilebilir problara sahip test cihazları kullanmak gerekir, aksi takdirde bazen bu arızayı yanlış teşhis edebilirler. Alaşımlı yarı iletken çeşitlerinde böyle bir bozulma oldukça nadirdir.
Bir sızıntı, bu sırada cihaz gövdesinin sıkılığı bozulur ve bunun sonucunda düzgün çalışamaz.

pn kavşağının bozulması

Bu tür arızalar, ters elektrik akımı göstergelerinin aniden ve keskin bir şekilde yükselmeye başladığı durumlarda meydana gelir, bunun nedeni, ilgili tipteki voltajın kabul edilemez yüksek değerlere ulaşmasıdır.

Genellikle birkaç tür vardır:

Termal arızalar sıcaklıktaki keskin bir artıştan ve ardından aşırı ısınmadan kaynaklanır.
Elektrik arızaları kavşak üzerindeki akımın etkisi altında ortaya çıkar.

Akım-voltaj karakteristiğinin grafiği, bu süreçleri ve aralarındaki farkı görsel olarak incelemenizi sağlar.

Elektrik arızası

Elektrik arızalarının neden olduğu sonuçlar, kristalin kendisinin tahrip olmasına neden olmadığı için geri döndürülemez değildir. Bu nedenle, voltajda kademeli bir azalma ile diyotun tüm özelliklerini ve çalışma parametrelerini geri yüklemek mümkündür.

Aynı zamanda, bu türün arızaları iki türe ayrılır:

Tünel arızaları Yüksek voltaj dar bağlantılardan geçtiğinde meydana gelir, bu da tek tek elektronların içinden kaymasını mümkün kılar. Genellikle yarı iletken moleküller çok sayıda farklı safsızlık içeriyorsa oluşurlar. Böyle bir arıza sırasında, ters akım keskin ve hızlı bir şekilde yükselmeye başlar ve karşılık gelen voltaj düşük seviyededir.
çığ arızaları Yük taşıyıcılarını sınırlayıcı seviyeye kadar hızlandırabilen güçlü alanların etkisi nedeniyle mümkündür, çünkü atomlardan bir dizi değerlik elektronunu devirirler ve daha sonra iletken bölgeye uçarlar. Bu fenomen, bu tür bir arızanın böyle bir isim alması nedeniyle çığ benzeri bir yapıya sahiptir.

Termal bozulma

Böyle bir arızanın meydana gelmesi iki ana nedenden dolayı meydana gelebilir: bir elektrik akımının içinden çok yüksek oranlarda akması nedeniyle oluşan pn bağlantısının yetersiz ısı tahliyesi ve aşırı ısınması.

Kavşaktaki ve bitişik alanlardaki sıcaklık rejimindeki bir artış aşağıdaki sonuçlara yol açar:

Atomların büyüme titreşimleri kristale dahildir.
Vurmak elektronlar iletken bölgeye girer.
Sıcaklıkta keskin bir artış.
Yıkım ve deformasyon kristal yapı.
Tam bir başarısızlık ve tüm radyo bileşeninin bozulması.

Merhaba sitenin sevgili okuyucuları sesaga.ru. Makalenin ilk bölümünde, bir yarı iletkenin ne olduğunu ve içinde bir akımın nasıl ortaya çıktığını anladık. Bugün başladığımız konuya devam edip yarı iletken diyotların çalışma prensibinden bahsedeceğiz.

Diyot, iki ucu (anot ve katot) bulunan ve elektrik sinyallerini doğrultmak, tespit etmek, stabilize etmek, modüle etmek, sınırlamak ve dönüştürmek için tasarlanmış bir pn bağlantıya sahip yarı iletken bir cihazdır.

İşlevsel amaçlarına göre diyotlar doğrultucu, evrensel, darbe, mikrodalga diyotlar, zener diyotlar, varikaplar, anahtarlama, tünel diyotları vb.

Teorik olarak, bir diyotun akımı bir yönde geçirirken diğer yönde geçmediğini biliyoruz. Ama bunu nasıl ve nasıl yaptığını pek kimse bilmiyor ve anlamıyor.

Bir diyot şematik olarak iki yarı iletkenden (bölge) oluşan bir kristal olarak gösterilebilir. Kristalin bir bölgesi p tipi iletkenliğe, diğeri n tipi iletkenliğe sahiptir.

Şekilde, p-tipi bölgede hakim olan delikler geleneksel olarak kırmızı dairelerle ve n-tipi bölgede hakim olan elektronlar mavi ile gösterilmiştir. Bu iki alan diyotun anot ve katot elektrotlarıdır:

Anot, deliklerin ana yük taşıyıcıları olduğu bir diyotun pozitif elektrotudur.

Katot, elektronların ana yük taşıyıcıları olduğu bir diyotun negatif elektrotudur.

Diyot elektrotların tel uçlarının lehimlendiği bölgelerin dış yüzeylerine kontak metal tabakaları uygulanır. Böyle bir cihaz yalnızca iki durumdan birinde olabilir:

1. Açık - akımı iyi ilettiğinde; 2. Kapalı - akımı iyi iletmediğinde.

Diyotun doğrudan bağlantısı. Doğru akım.

Diyotun elektrotlarına sabit bir voltaj kaynağı bağlanırsa: anot terminaline "artı" ve katodun "eksi" çıkışına, diyot açık durumda olacaktır ve içinden bir akım akacaktır, değeri uygulanan gerilime ve diyotun özelliklerine bağlı olacaktır.

Bu bağlantı polaritesi ile, n-tipi bölgedeki elektronlar, p-tipi bölgedeki deliklere doğru hücum edecek ve p-tipi bölgeden gelen delikler, n-tipi bölgedeki elektronlara doğru hareket edecektir. Elektron deliği veya p-n bağlantısı olarak adlandırılan bölgeler arasındaki arayüzde, karşılıklı absorpsiyon veya rekombinasyonlarının gerçekleştiği yerde buluşacaklar.

Örneğin. n-tipi bölgedeki ana yük taşıyıcıları olan elektronlar, p-n eklemini aşan, azınlık haline geldikleri p-tipi delik bölgesine girerler. Azınlık haline gelen elektronlar, delik bölgesindeki çoğunluk taşıyıcıları - delikler tarafından emilecektir. Aynı şekilde, n-tipi elektronik bölgeye düşen delikler, bu bölgede azınlık yük taşıyıcıları haline gelir ve ayrıca çoğunluk taşıyıcıları - elektronlar tarafından da emilir.

Sabit voltaj kaynağının negatif kutbuna bağlanan diyot kontağı, n-tipi bölgeye neredeyse sınırsız sayıda elektron verecek ve bu bölgedeki elektronlardaki azalmayı yenileyecektir. Ve voltaj kaynağının pozitif kutbuna bağlı kontak, p-tipi bölgeden aynı sayıda elektronu kabul edebilir, çünkü p-tipi bölgedeki deliklerin konsantrasyonu geri yüklenir. Böylece, p-n bağlantısının iletkenliği büyüyecek ve akıma karşı direnç küçük olacaktır, bu da diyottan Ipr diyotun ileri akımı olarak adlandırılan bir akımın akacağı anlamına gelir.

Diyotun ters açılması. Ters akım.

Sabit voltaj kaynağının polaritesini değiştirelim - diyot kapalı durumda olacaktır.

Bu durumda, n-tipi bölgedeki elektronlar, güç kaynağının pozitif kutbuna doğru hareket ederek pn bağlantısından uzaklaşacak ve p-tipi bölgedeki delikler de pn bağlantısından uzaklaşarak negatife hareket edecektir. güç kaynağının direği. Sonuç olarak, bölgelerin sınırı, olduğu gibi genişleyecek, bu da deliklerde ve elektronlarda tükenmiş bir bölge oluşturan, akıma karşı yüksek direnç sağlayacak.

Ancak, diyotun her bölgesinde azınlık yük taşıyıcıları bulunduğundan, bölgeler arasında küçük bir elektron ve delik değişimi yine de meydana gelecektir. Bu nedenle diyottan ileri akımdan çok daha az bir akım geçer ve bu akım diyotun ters akımı (Iobr) olarak adlandırılır. Kural olarak, pratikte, pn bağlantısının ters akımı ihmal edilir ve bundan, pn bağlantısının sadece tek taraflı iletkenliğe sahip olduğu sonucuna varılır.

Diyotun ileri ve geri voltajı.

Diyotun açıldığı ve içinden ileri bir akımın geçtiği gerilime doğrudan (Upr) ve diyotun kapanıp içinden ters akımın geçtiği ters polarite gerilimine ters (Urev) denir.

İleri voltaj (Upr) ile diyotun direnci birkaç on Ohm'u geçmez, ancak ters voltaj (Urev) ile direnç birkaç on, yüzlerce ve hatta binlerce kilo-ohm'a yükselir. Diyotun ters direncini bir ohmmetre ile ölçüp ölçmediğinizi doğrulamak zor değildir.

Diyotun p-n bağlantısının direnci sabit değildir ve diyota uygulanan ileri gerilime (Upr) bağlıdır. Bu voltaj ne kadar yüksek olursa, p-n bağlantısının direnci o kadar az olur, diyottan Ipr ileri akımı o kadar büyük olur. Kapalı durumda, hemen hemen tüm voltaj diyot boyunca düşer, bu nedenle içinden geçen ters akım küçüktür ve p-n bağlantısının direnci büyüktür.

Örneğin. AC devresindeki diyotu açarsanız, anotta pozitif yarım periyotlarla açılır, ileri akım (Ipr) serbestçe geçer ve anotta neredeyse akımı geçmeden negatif yarım periyotlarla kapanır. ters yön - ters akım (Irev). Diyotların bu özellikleri, alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılır ve bu tür diyotlara doğrultucu diyotlar denir.

Bir yarı iletken diyotun akım-voltaj karakteristiği.

p-n ekleminden geçen akımın, kendisine uygulanan voltajın büyüklüğüne ve polaritesine bağımlılığı, diyotun akım-voltaj özelliği olarak adlandırılan bir eğri olarak gösterilmektedir.

Aşağıdaki grafik böyle bir eğriyi göstermektedir. Üst kısımdaki dikey eksen, ileri akım (Irev) ve alt kısım - ters akım (Irev) değerlerini gösterir.Sağ taraftaki yatay eksen, ileri gerilim Upr değerlerini gösterir. , ve sol kısımda - ters voltaj (Urev).

Akım-voltaj karakteristiği, olduğu gibi, iki koldan oluşur: sağ üst kısımdaki ileri kol, diyot boyunca ileri (verimli) akıma karşılık gelir ve sol alt kısımdaki ters kol, karşılık gelen diyot üzerinden ters (kapalı) akım.

İleri dal, dik bir şekilde yukarı doğru gider, dikey eksene doğru bastırır ve ileri gerilimde bir artışla diyot boyunca ileri akımın hızlı büyümesini karakterize eder; ters dal, yatay eksene neredeyse paralel çalışır ve yavaş büyümeyi karakterize eder. ters akım. İleri dal dikey eksene ne kadar dik ve yatay dönüş dalına ne kadar yakınsa, diyotun doğrultma özellikleri o kadar iyi olur. Küçük bir ters akımın varlığı diyotların bir dezavantajıdır. Akım-voltaj karakteristik eğrisinden diyotun ileri akımının (Ipr) ters akımdan (Irev) yüzlerce kat daha yüksek olduğu görülebilir.

pn bağlantısı boyunca ileri voltajda bir artış ile, akım önce yavaşça artar ve ardından hızlı akım yükselişinin bir bölümü başlar. Bunun nedeni, germanyum diyotun açılması ve 0.1 - 0.2V ileri voltajda akım iletmeye başlaması ve silikon diyotun 0.5 - 0.6V olmasıdır.

Örneğin. İleri voltaj Upr = 0,5V ile, ileri akım Ipr 50mA'dır (grafikte "a" noktası) ve zaten Upr = 1V voltaj ile akım 150mA'ya yükselir (grafikte "b" noktası).

Ancak akımdaki böyle bir artış, yarı iletken molekülün ısınmasına yol açar. Ve açığa çıkan ısı miktarı kristalden doğal olarak veya özel soğutma cihazları (radyatörler) yardımıyla alınandan daha büyükse, iletken molekülde kristal kafesin tahrip olmasına kadar geri dönüşü olmayan değişiklikler meydana gelebilir. Bu nedenle, p-n bağlantısının ileri akımı, yarı iletken yapının aşırı ısınmasını hariç tutan bir seviye ile sınırlıdır. Bunun için diyot ile seri bağlanmış bir sınırlayıcı direnç kullanılır.

Yarı iletken diyotlar için, tüm çalışma akımlarında ileri voltaj Upr'yi aşmaz: germanyum için - 1V; silikon için - 1.5V.

p-n bağlantısına uygulanan ters voltajdaki (Urev) bir artışla, akım-voltaj karakteristiğinin ters dalı ile kanıtlandığı gibi, akım biraz artar. Parametreli bir diyot alalım: Urev max = 100V, Iobr max = 0,5 mA, burada:

Urev max - maksimum sabit ters voltaj, V; Irev max - maksimum ters akım, μA.

Ters voltajın 100V değerine kademeli olarak artmasıyla, ters akımın ne kadar önemsiz bir şekilde arttığını görebilirsiniz (grafikte "b" noktası). Ancak, diyotun pn bağlantısının tasarlandığı maksimum değerin üzerinde voltajda daha fazla bir artışla, ters akımda (noktalı çizgi), yarı iletken kristalin ısınmasında ve sonuç olarak, kırılmasında keskin bir artış olur. pn bağlantısı oluşur.

p-n kavşağının arızaları.

p-n bağlantısının bozulması, ters voltaj belirli bir kritik değere ulaştığında ters akımda keskin bir artış olgusudur. Pn bağlantısının elektriksel ve termal bozulmasını ayırt edin. Buna karşılık, elektrik arızası tünel ve çığ arızalarına bölünür.

Elektrik arızası.

Elektriksel bozulma, pn bağlantısında güçlü bir elektrik alanına maruz kalmanın bir sonucu olarak meydana gelir. Böyle bir arıza tersine çevrilebilir, yani bağlantıya zarar vermez ve ters voltaj düştüğünde diyotun özellikleri korunur. Örneğin. Bu modda, zener diyotları çalışır - voltajı stabilize etmek için tasarlanmış diyotlar.

Tünel arızası.

Tünel açmanın bozulması, küçük kalınlıkta bir pn bağlantısında hareket eden güçlü bir elektrik alanıyla, bazı elektronların p-tipi bölgeden geçiş yoluyla nüfuz etmesi (sızıntı) gerçeğinde kendini gösteren tünel etkisi olgusunun bir sonucu olarak meydana gelir. enerjilerini değiştirmeden n-tipi bölgeye... İnce p-n bağlantıları, yalnızca yarı iletken moleküldeki yüksek safsızlık konsantrasyonunda mümkündür.

Diyotun gücüne ve amacına bağlı olarak, elektron deliği bağlantısının kalınlığı 100 nm (nanometre) ile 1 mikron (mikrometre) arasında değişebilir.

Tünel arızası, önemsiz bir ters voltajda - genellikle birkaç voltta - ters akımda keskin bir artış ile karakterize edilir. Tünel diyotları bu etki temelinde çalışır.

Özellikleri nedeniyle, tünel diyotları, amplifikatörlerde, sinüzoidal gevşeme salınımlarının jeneratörlerinde ve yüzlerce ve binlerce megahertz'e kadar frekanslarda anahtarlama cihazlarında kullanılır.

Çığ dökümü.

Çığ kırılması, güçlü bir elektrik alanının etkisi altında, pn bağlantısındaki ısı etkisi altındaki azınlık yük taşıyıcılarının, değerlik elektronlarından birini atomdan koparıp iletim bandına aktarabilecekleri kadar hızlandırılmasıdır. , böylece bir elektron deliği çifti oluşturur. Ortaya çıkan yük taşıyıcıları da hızlanmaya ve diğer atomlarla çarpışmaya başlayacak ve sonraki elektron deliği çiftlerini oluşturacaktır. İşlem çığ benzeri bir karakter alır, bu da pratikte değişmeyen bir voltajda ters akımda keskin bir artışa yol açar.

Çığ kırılma etkisini kullanan diyotlar, metalurji ve kimya endüstrilerinde, demiryolu taşımacılığında ve izin verilen voltajdan daha yüksek bir ters voltajın oluşabileceği diğer elektrik ürünlerinde kullanılan güçlü doğrultucu ünitelerinde kullanılır.

Termal bozulma.

Termal bozulma, içinden büyük bir akım geçtiği anda p-n bağlantısının aşırı ısınmasının ve bağlantının termal rejiminin stabilitesini sağlamayan yetersiz ısı giderme işleminin bir sonucu olarak meydana gelir.

pn bağlantısına uygulanan ters voltajdaki (Urev) bir artışla, bağlantıda harcanan güç artar. Bu, geçiş sıcaklığında ve yarı iletkenin bitişik bölgelerinde bir artışa yol açar, kristal atomlarının titreşimleri artar ve değerlik elektronlarının onlarla olan bağı zayıflar. Elektronların iletim bandına geçişi ve ek elektron-boşluk çiftlerinin oluşması olasılığı ortaya çıkar. P-n bağlantısından kötü ısı transferi koşulları altında, sıcaklıkta çığ benzeri bir artış meydana gelir ve bu da bağlantının tahrip olmasına neden olur.

Bunu bitirelim ve bir sonraki bölümde doğrultucu diyotların, diyot köprüsünün yapısını ve çalışmasını ele alacağız.

Bir kaynak:

1. Borisov VG - Genç radyo amatörü. 1985 2. Goryunov N.N. Nosov Yu.R. - Yarı iletken diyotlar. Parametreler, ölçüm yöntemleri. 1968

sesaga.ru

Diyotların temel parametreleri, diyot ileri akımı, diyot ters voltajı

Diyotların ana parametreleri diyotun ileri akımı (Ipr) ve diyotun maksimum ters voltajıdır (Urev). Görevin bir güç kaynağı için yeni bir doğrultucu geliştirmek olup olmadığını bilmeniz gereken onlar.

diyot ileri akımı

Yeni PSU yükünün çekeceği toplam akım biliniyorsa diyotun ileri akımı kolayca hesaplanabilir. Ardından, güvenilirliği sağlamak için bu değeri biraz artırmanız gerekir ve doğrultucu için diyot seçmeniz gereken akımı elde edersiniz. Örneğin, bir güç kaynağı 800 mA'ya dayanabilmelidir. Bu nedenle, diyotun ileri akımının 1A olduğu bir diyot seçiyoruz.

diyot ters voltajı

Bir diyotun maksimum ters voltajı, yalnızca girişteki AC voltajının değerine değil, aynı zamanda doğrultucu tipine de bağlı olan bir parametredir. Bu ifadeyi açıklamak için aşağıdaki şekilleri göz önünde bulundurun. Tüm ana doğrultucu devrelerini gösterirler.

Pirinç. 1

Daha önce de söylediğimiz gibi, doğrultucu çıkışındaki voltaj (kapasitör boyunca), transformatörün sekonder sargısının etkin voltajının √2 ile çarpımına eşittir. Yarım dalga doğrultucuda (Şekil 1), diyotun anotundaki voltaj toprağa göre pozitif bir potansiyele sahip olduğunda, filtre kapasitörü doğrultucu girişindeki etkin voltajı aşan bir voltaja yüklenir. 1.4 kez. Sonraki yarım çevrimde diyotun anotundaki voltaj toprağa göre negatif olup bir genlik değerine ulaşırken katotta toprağa göre pozitiftir ve aynı değere sahiptir. Bu yarım döngü sırasında, trafo sargısının ve yüklü filtre kondansatörünün seri bağlanması nedeniyle elde edilen diyota bir ters voltaj uygulanır. Onlar. diyotun ters voltajı, transformatörün sekonderinin çift genlik voltajından daha az veya etkin değerinden 2,8 kat daha yüksek olmamalıdır. Bu tür doğrultucuları hesaplarken, alternatif voltajın etkin değerinden 3 kat daha yüksek maksimum ters voltajlı diyotlar seçmek gerekir.

Pirinç. 2

Şekil 2, bir merkez nokta çıkışı olan bir tam dalga doğrultucuyu göstermektedir. İçinde, öncekinde olduğu gibi, girişin etkin değerinden 3 kat daha yüksek bir ters voltaj ile diyotlar seçilmelidir.

Pirinç. 3

Tam dalga köprü doğrultucu durumunda durum farklıdır. Şekilde görebileceğiniz gibi. Şekil 3, yarım döngülerin her birinde, iki iletken olmayan, seri bağlı diyota iki kez voltaj uygulanır.

katod-anod.ru

Diyotların çalışma prensibi ve amacı

Çalışma prensibi:

Katoda bir elektrik akımı etki eder, ısıtıcı parlamaya başlar ve elektrot elektron yayar.
İki elektrot arasında bir elektrik alanı üretilir.
Anot pozitif bir potansiyele sahipse, elektronları kendine çekmeye başlar ve ortaya çıkan alan bu işlem için bir katalizördür. Bu durumda, bir emisyon akımı oluşumu meydana gelir.
Elektrotlar arasında elektronların hareketine müdahale edebilen negatif bir boşluk yükü oluşur. Bu, anotun potansiyeli çok zayıfsa olur. Bu durumda elektronların bir kısmı negatif yükün etkisinin üstesinden gelemezler ve ters yönde hareket ederek tekrar katoda dönerler.
Anoda ulaşan ve katoda geri dönmeyen tüm elektronlar, katot akımının parametrelerini belirler. Bu nedenle, bu gösterge doğrudan pozitif anot potansiyeline bağlıdır.
Anoda ulaşabilen tüm elektronların akışına, diyottaki göstergeleri her zaman katot akımının parametrelerine karşılık gelen anot akımı denir. Bazen her iki gösterge de sıfır olabilir, bu, anodun negatif yükü olduğu durumlarda olur. Bu durumda elektrotlar arasında oluşan alan parçacıkları hızlandırmaz, aksine onları yavaşlatır ve katoda geri döndürür. Bu durumda diyot, devrenin açılmasına yol açan kapalı durumda kalır.