Elektronika a měniče: Pokyny pro dokončení laboratorních prací, strana 3

Snížení potenciálové bariéry vede ke zvýšení difúzní složky proudu přes přechod s prakticky nezměněnou složkou driftu a v konečném důsledku ke vzniku výsledného proudu přes přechod. Tento režim činnosti přechodu elektron-díra se nazývá režim dopředného proudu.

Voltampérová charakteristika.

Nejúplnější pochopení činnosti polovodičových diod v ustáleném režimu poskytuje voltampérová charakteristika (obr. 1.1), tedy grafická závislost proudu procházejícího diodou na napětí, které je na ni přiváděno. Typ voltampérové ​​charakteristiky je určen především vlastnostmi přechodu elektron-díra.

Charakterizace R – n – přechod se skládá ze dvou větví: pravé, odrážející závislost U = f ( I )v režimu dopředného proudu a levý pro režim zpětného proudu R – n – přechod.

Když protéká stejnosměrný proud, pokles napětí ve ventilu se skládá z poklesu napětí napříč R – n – přechodu a poklesu napětí v objemu polovodiče. Při nízkých hodnotách stejnosměrného proudu je druhá složka nevýznamná a určujícím faktorem je úbytek napětí napříč R – n – přechod. Jeho limitní hodnota U , volal prahové napětí, závisí na kvalitě původního polovodičového materiálu, mobilitě a životnosti volných nosičů náboje. Pro křemíkové ventily je prahové napětí 0,3 – 0,4 V.

S rostoucím propustným proudem je celkový úbytek napětí ve ventilu stále více ovlivňován složkou úbytku objemu polovodiče. To ovlivňuje tvar pravé větve skutečné voltampérové ​​charakteristiky, která se při hodnotách poklesu napětí překračujících prahovou hodnotu blíží přímce. Lze to přibližně vyjádřit rovnicí

U _пр = U + I _пр ·R _пр ,

kde R _пр – ekvivalentní ohmický odpor ventilu;

I _пр – stejnosměrný proud ventilátoru.

Pro větší názornost jsou dopředné a zpětné větve voltampérové ​​charakteristiky obvykle vyneseny v různých měřítcích (proud v dopředném směru v ampérech a zpětný proud v miliampérech, pokles napětí v propustném směru ve zlomcích voltu a zpětné napětí ve voltech).

Voltampérová charakteristika diody může být použita k určení jejích hlavních parametrů, jako jsou:

Ø pokles napětí v propustném směru,

Ø odpor vpřed a vzad.

Odpor vpřed a vzad. Polovodičová dioda je nelineární odpor, který závisí na použitém napětí a proudu procházejícím ventilem. Proto je nutné rozlišovat její statickou a dynamickou odolnost.

Statický odpor charakterizuje odpor diody vůči stejnosměrnému proudu. Je rovna poměru napětí přivedeného na diodu k proudu, který jí protéká při určitém daném režimu (při konstantním proudu). Přímý odpor

lze určit z voltampérové ​​charakteristiky podle sklonu přímky OA, spojující tečku О počátek souřadnic s bodem A, odpovídající zadanému provoznímu režimu ventilu s přímým připojením (obr. 1.2,a).

Dynamický odpor charakterizuje vlastnosti diody s ohledem na malé přírůstky nebo na střídavé složky superponované na relativně velké stejnosměrné proudy nebo napětí a může se výrazně lišit od stejnosměrných odporů. Dopředný dynamický odpor je roven poměru přírůstku napětí aplikovaného na diodu k přírůstku proudu. Z voltampérové ​​charakteristiky je dynamický odpor určen sklonem tečny v daném bodě Ah odpovídající určitému specifikovanému provoznímu režimu diody (obr. 1.2. b).

Princip činnosti a vlastnosti zenerovy diody.

Křemíková zenerova dioda je slitinová křemíková dioda používaná ke stabilizaci napětí a fixaci jeho úrovně. Nazývají se také referenční diody, protože stabilní napětí z nich získané se v některých případech používá jako referenční.

Principem činnosti a proudově-napěťovou charakteristikou jsou podobné lavinovým usměrňovacím diodám a jsou to křemíkové diody konstruované tak, že při určitém zpětném napětí dojde k elektrickému průrazu jejich p-n přechodu. V tomto případě je před průrazem zpětný proud velmi malý a v průrazném režimu prochází dioda velkým zpětným proudem, který je stejný jako propustný proud, a napětí na něm se prakticky nemění. Takový úsek v křemíkových spojovacích diodách lze použít ke stabilizaci napětí. Pracovní úsek zenerovy diody je tedy částí voltampérové ​​charakteristiky odpovídající lavinovitému nárůstu zpětného proudu.

Na obr. 1.3 je typická voltampérová charakteristika zenerovy diody se zpětným proudem, ze které je zřejmé, že ve stabilizačním režimu se napětí mění jen málo. Propustná proudová charakteristika zenerovy diody je stejná jako u konvenční diody.

Hlavní parametry křemíkových zenerových diod jsou následující hodnoty:

Ø Stabilizace napětí U_umění., které se může lišit od 5 do 200 V.

Ø Maximální stabilizační proud a I_{umění.. макс}, což mohou být desítky i stovky miliampérů.

Ø Maximální přípustný ztrátový výkon Р_макс, jehož hodnota se může pohybovat od miliwattů až po jednotky wattů.

Ø Diferenční odpor R_д = DU / DI v pracovním bodě (při průměrné hodnotě stabilizačního proudu). Kvalita zenerovy diody se posuzuje hodnotou jejího diferenciálního odporu. Navíc čím menší, tím lepší. Protože R_д je odpor proti střídavému proudu, neměl by být zaměňován se statickým odporem, tedy odporem proti stejnosměrnému proudu.

Ø DC odpor R = U / I v provozním bodě. Odpor R vždy mnohonásobně více R_д.

PROGRAM LABORATORNÍ PRÁCE.

1. Prostudujte a vyzkoušejte obvod.

2. Odstranění dat.

3. Konstrukce voltampérových charakteristik diod.

4. Stanovení hlavních parametrů lavinových diod:

Ø saturační proud I_nás ,

Ø prahové napětí U ,