Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
В якості вихідного матеріалу при виготовленні випрямних діо-
дов використовують в основному германій і кремній.
Вольт-амперні характеристики германієвих і кремнієвих діодів
однакової конструкції розрізняються. На малюнку 1 показані для сравне-
ня характеристики германієвого (Ge) і кремнієвого (Si) діодів.
Оскільки ширина забороненої
зони у кремнію більше, ніж у гер-
манія, зворотний струм кремнієвих
діодів значно менше. Крім
того, зворотна гілка характеристики
кремнієвих діодів не має явно
вираженого ділянки насичення,
що обумовлено генерацією носіте-
лей зарядів в р-n-переході і струмами
витоку по поверхні кристала.
Внаслідок великого зворотного
струму у германієвих діодів майже
відразу настає тепловий пробій,
Малюнок 1 - ВАХ випрямних діодів
приводить до руйнування кри-
Сталл. У кремнієвих діодів через
малого зворотного потоку ймовірність теплового пробою мала, і у них Возника
ет електричний пробій.
Прямий струм кремнієвого діода, рівний току германієвого діода, достігает-
ся при б # 972; льшем значенні прямого напруги. Тому потужність, що розсіюється
при однакових струмах, в германієвих діодах менше, ніж в кремнієвих. за
Через це крутизна ВАХ у германієвих діодів більше, ніж у кремнієвих.
На характеристики діодів істотно впливає температура
довкілля. З ростом температури стає інтенсивніше генера-
ція носіїв зарядів і збільшуються зворотний і прямий струми діода.
Для наближеної оцінки можна вважати, що зі збільшенням темпера-
тури на 10 градусів зворотний струм германієвих діодів зростає в 2, а
кремнієвих - в 2,5 рази. Однак внаслідок того, що при кімнатній темпе-
ратуре зворотний струм у германієвого діода значно більше, ніж у
кремнієвого, абсолютне значення приросту зворотного потоку у германіе-
вого діода з ростом температури виявляється в кілька разів більше, ніж
у кремнієвого. Це призводить до збільшення споживаної діодом потужно-
сти, його розігріву і зменшення напруги теплового пробою. У крем
ніевих діодів через малого зворотного потоку ймовірність теплового пробою
мала, і у них спочатку виникає електричний пробій.
Пробій кремнієвих діодів визначається процесами лавинного умно-
вання носіїв зарядів при іонізації атомів кристалічної решітки.
З підвищенням температури збільшується тепловий розсіювання подвиж-
них носіїв зарядів і зменшується довжина їх вільного пробігу. для
того щоб електрон на меншому шляху придбав енергію, достатню для
іонізації, необхідне збільшення прискорюючого поля, що досягається при
б # 972; льшем зворотній напрузі. Це пояснює збільшення пробивної на-
напруги кремнієвих діодів з ростом температури.
Робочий режим діодів
У практичних схемах в ланцюг діода включається будь-яка навантаження, на-
приклад резистор (рисунок 2, а). Режим діода з навантаженням називають робочим
режимом. Якби діод мав лінійним опором, то розрахунок струму в
подібною схемою не уявляв би труднощів, так як загальний опір
ланцюга дорівнює сумі опору діода постійному струму R0 і опору
навантажувального резистора R н. Але діод має нелінійним опором, і
значення R 0 у нього змінюється при зміні струму, тому розрахунок струму роблять
графічно. Завдання полягає в наступному: відомі значення E. R н і характе-
ристика діода, потрібно визначити струм в колі і напругу на діоді.
Характеристику діода слід розглядати як графік деякого
рівняння, що зв'язує величини i і і. а для опору R н подібним
рівнянням є закон Ома:
Для вирішення такої системи рівнянь треба побудувати графік другого урав-
нання і знайти координати точки перетину двох графіків. графіком другого
рівняння є пряма лінія, яка називається лінією навантаження. Простіше за все вона
будується за двома точками на осях координат. Якщо i = 0 з рівняння (2) отримуємо:
і = Е. що відповідає точці А на малюнку 2, б. При і = 0 i = E / R н (точка Б).
Через точки А і Б проводимо пряму, яка є лінією навантаження. коорди-
дінати точки Т дають рішення поставленої задачі. Слід зазначити, що всі
інші точки прямої АБ не відповідають будь-яким робочим режимам
діода. Можна будувати лінію навантаження по куту її нахилу # 945 ;, оскільки
R н = k ctg # 945 ;. Але це менш зручно, так як треба визначати коефіцієнт k з уче-
тому масштабів і знаходити кут по його котангенс.
Малюнок 2 - Розрахунок робочого режиму діода
При побудові лінії навантаження для порівняно малих R н точка Б ока-
жется за межами креслення. В цьому випадку слід відкласти від точки А
вліво довільне напруга U (рисунок 2, в) і від отриманої точки В
відкласти струм, рівний U / R н (відрізок ВГ). Пряма, проведена через точки
А та Г, буде лінією навантаження.