Диоды

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Вообще-то диод— устройство вовсе не обязательно полупроводниковое. Были и ламповые диоды, но они давно вымерли, потому мы будем рассмат­ривать только твердотельные.

Диод — простейший электронный прибор, проще не бывает. В одну сторону диод проводит ток (то есть представляет собой в идеале проводник с малым сопротивлением), в другую— нет (то есть превращается в очень большое сопротивление)— одним словом, обладает односторонней проводимостью. Соответственно, выводов у него всего два — они, как повелось еще со вре­мен ламповой техники, называются анодом (положительным выводом) и ка­тодом (отрицательным). Если подключить диод к регулируемому источнику напряжения, то он будет вести себя, как показано на рис. 6.1, где представле­на т. н. вольтамперная характеристика диода. Из нее, в частности, следует, что в прямом включении (то есть анодом к плюсу источника) после превы­шения некоторого порогового напряжения ([/„р) прямой ток через диод (/„р) растет неограниченно и будет лимитироваться только мощностью источника (скорее всего, диод сгорит раньше, чем эта мощность будет достигнута).

В обратном же включении (катодом к плюсу), ток через диод (/обр) пренебре­жимо мал и составляет несколько микро- или даже наноампер для обычных маломощных кремниевых диодов или до единиц миллиампер для мощных выпрямительных. Причем для германиевых диодов обратный ток намного выше, чем для кремниевых,,отчего их сейчас практически и не употребляют. Этот ток сильно зависит от температуры и может возрасти на несколько по­рядков (от нано- до микроампер) при повышении температуры от -50 X до +50 X, поэтому на графике его величина показана очень приблизительно (обратите внимание, что для наглядности верхняя и нижняя половины графи­ка по оси токов построены в разных масштабах).

В отличие от обратного тока, прямое падение напряжения [/„р гораздо мень­ше зависит как от типа и конструкции, так и от температуры. Для кремниевых диодов прямое падение напряжения Ud всегда можно считать равным при­мерно 0,6—0,7В, для германиевых и так называемых диодов Шоттки (мало­мощных диодов с переходом металл-полупроводник) — порядка 0,2—0,4 В. Для кремниевых диодов при увеличении температуры f/np падает примерно на 2,3 мВ на один градус, и этот эффект нередко используют для измерения температуры. В германиевых диодах, кстати, этот эффект в разы больше (по­рядка 10 мВ на градус).

clip_image002

Рис. 6.1. Вольтамперная характеристика диода

Если умножить указанное прямое падение напряжения на проходящий через диод в прямом включении ток, то мы получим тепловую мощность, которая выделяется на диоде. Именно она приводит диоды к выходу из строя — при превышении допустимого тока они просто сгорают. Обычное предельно до­пустимое среднее значение тока через маломощные диоды — десятки и сотни миллиампер. Впрочем, тепловые процессы инерционны, и мгновенное значе­ние тока, в зависимости от длительности импульса, может превышать предель­но допустимое среднее значение в сотни раз! Мощные диоды (рассчитанные на токи 3—5 А и выше) часто приходится устанавливать на радиаторы.

Другая характеристика диодов — предельно допустимое обратное напряже­ние. Если оно превышено, то диоды также выходят из строя — электрически пробиваются и замыкаются накоротко. Обычная допустимая величина обрат­ного напряжения для маломощных диодов — десятки вольт, для выпрями­тельных диодов — сотни вольт, но есть диоды, которые выдерживают и де­сятки тысяч вольт (обычно они составляются из нескольких последовательно включенных диодов с меньшим допустимым значением). Интересно, что кремниевые диоды при кратковременном превышении максимального обрат­ного напряжения пробиваются обратимо: если ток невелик и допустимая мощность не превышена, то после спада напряжения диод восстанавливает свои свойства. Далее мы увидим, что существуют и диоды, для которых про­бой в обратном включении является рабочим режимом — они называются стабилитронами.

Физически диод состоит из небольшого кристаллика полупроводникового материала, в котором в процессе производства формируются две зоны с раз­ными проводимостями, называемыми проводимостью п- и /7-типа. Ток всегда течет от направления /7-зоны по направлению к «-зоне, в обратном направле­нии диод заперт. Более подробные сведения о физике процессов, происходя­щих в /2-«-переходе, излагаются во множестве пособий, включая школьные учебники, но для практической деятельности почти не требуются.

Транзистор — это электронный полупроводниковый прибор, предназначен­ный для усиления сигналов. Первым таким прибором в истории была элек­тронная лампа (а еще до нее — элект{2омагнитные реле, которые с некоторы­ми оговорками тоже можно отнести к усилителям тока или напряжения, их мы рассмотрим в следующей главе). Лампа сумела сделать немало — именно в ламповую эпоху возникли радио и телевидение, компьютеры и звукозапись. Но только транзистор и возникшие на его основе микросхемы сумели дейст­вительно перевернуть мир, ввести электронные устройства в наш повседнев­ный быт так, что мы теперь уже и не мыслим себя без них.

Транзисторы делятся на биполярные и полевые (или униполярные). Пока мы будем говорить только о биполярных транзисторах.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты