promel (Электроника учебник), страница 11

Т о к аварийной перегрузки 1,, соответствует среднее зн чение прямого тока, воздействие которого допускается лишь огр ниченное число раз за время службы прибора (1„,„1р „). При это предполагается принятие защитных мер от выхода диода из стро> У д а р н ы й т о к 1гл определяет максимальную амплитуду и. пульса аварийного тока сннусоидальной формы длительностью !О при нормируемой начальной температуре полупроводниковой стру туры без последующего приложения обратного напряжения (1 ги .'ь1а пах ) Прн этом предполагается, что ко времени окончанн действия ударного тока средства защиты успевают исключить дал нейшее протекание тока через диод. Специфике работы мощных диодов проявляется и в необходимое более тщательного подхода к их выбору по обратному напряженн В процессе работы к диоду могут прикладываться периодичес п о в т о р я ю щ и е с я дополнительные перенапряжения, обусло ливаемые внутреннимн факторами (например, при переходе дио из открытого состояния в закрытое), а также случайные н е п о т о р я ю щ и е с я перенапряжения, вызываемые внешними прич нами (атмосфернымн воздействиями или перенапряжениями в пита щей сети).

В связи с этим для выбора диода по напряжению испо. зуют трн каталожных параметра: р е ком е иду ем ое р а б 38 имое о ра ~ ", атное напряжение диода без учета возможных перенапряжений; по вторяющееся напряжение 1/„и неповторяющ щ е е с я н а п р я ж е н и е (уип, характеризующие значения о ра б атного напряжения с учетом соответственно внутренних и внешних факторов ((у~п) (уп) (ув) Лля лавинных диодов У„ь = (ул (см.

рис. 1. 1б б) В ряде мощных преобразовательных установок требования к с едкому значению прямого тока, обратному напряжению (нлн к обоим паРаметРам), пРевышают номинальные значениЯ паРаметРов существующих диодов. В этих случаях задача решается параллельным или последовательным (а при необходимости и параллельно- последовательным) соединением диодов. Параллельное соединение диодов предназначено для увеличения суммарного прямого тока. Оно используется с принятием мер по выравниванию прямых токов приборов, входящих в группу.

Это необходимо для исключения перегрузки по току отдельных диодов, приводящей к выходу их из строя вследствие перегрева. Причиной неравномерного распределения токов является несовпадение прямых ветвей вольт-амперных характеристик приборов ввиду разброса параметров. Неравномерность токораспределения в двух диодах при их непосредственном параллельном соединении вследствие различия прямых ветвей вольт-амперных характеристик иллюстрирует рис. 1.17, а. Лля выравнивания токов используют диоды с малым различием прямых ветвей вольт-амперных характеристик (производят их подбор по прямой ветви вольт-амперной характеристики). Широко распространены также и н ду к т и в н ы е дел ител и то к а (рис. 1.!7, б).

При введении в каждую из параллельных ветвей дополнительной индуктивности возникает э. д. с, самоиндукнин при напастании тока в ветвях, вследствие чего различие токов в параллельных ветвях, вызванное разбросом параметров диодов, становится менее ощутимым. Выравнивание токов может быть в принпипе обеспечено и введением в параллельные ветви дополнительных активных сопротивлений, однако при этом создаются дополнительные потери мощности, особенно при больших тонах. 'а 'лг~ а. дд ,аппп и, тг) Рис.

П 1 тик П!Х Прямые ветвя вольт-амперных характерисиевия диодов, используемых для параллельного соедия (а)', схема выравннвания токов диодов с помощью индуктивных делителей тока (о( Последовательное соединение диодов пре назначено для увеличения суммарного допустимого обратного на ряжения. При воздействии обратного напряжения через диоды, вкл ченные последовательно, протекает одинаковый обратный ток 1 (рис. 1.18, а).

Однако ввиду неизбежного различия обратных в вей вольт-амперных характеристик общее напряжение будет ра Пы 1~ы 'а й па аг гы г~ы У, а) Рис. 1.13. Схема последовательного соединения диодов и обратные ветви их вольт-амперных характеристнк (а); схема выравнивания обратных напряекений, прикладываемых к диодам (б) пределяться по диодам неравномерно, К диоду, у которого обра ная ветвь вольт-амперной характеристики идет выше, будет прил жено большее напряжение, Неравномерность распределения напряжения на последователь работающих диодах является вежелательной. Превышение хотя б па одном из диодов обратного напряжения над напряжением проб может привести к пробою не только данного, но и всех остальнь диодов вследствие повышения на них обратного напряжения.

Для исключения неравномерного распределения обратного напр жения диоды в последовательной цепи шунтируют резисторами (рис. 1.!8, б). Выбор сопротивления шунтирующих резисторов пр изводят, исходя из того, чтобы ток, протекающий через резистор был на порядок больше обратного тона диодов. При этом неиденти ность обратных ветвей вольт-амперных характеристик диодов буд слабо влиять на равномерность распределения обратных напряжени Импульсные диоды. Импульсные диоды нашли широкое прим нение в маломощных схемах промышленной электроники и автом тики. Требования, предъявляемые к этим диодам, связаны с обесп чением быстрой реакции прибора на импульсный характер подв димого напряжения — малым временем перехода диода из закрыто состояния в открытое и обратно.

Инерционность процесса переключения диода из з а к р ы т го состои ни я в открытое обусловливается продолж тельностью времени, требуемого для накопления необходимых ко центраций неравновесных носителей заряда в близлежащих р-п-переходу слоях (дырок в п-слое и электронов в р-слое) посре ством возникшей за счет прямого напряжения диффузии носител 40 а через переход (см.

Рис. 1.9, в). Вследствие этого падение назаряда , пия на диоде при отпирании сначала имеет относительно больр, ",',. чину, а затем, снижаясь, достигает установившегося и яжеп шую „я. Время, в течение которого падение напряжения на диоде значен ает от максимального до 1,2 установившегося значения, называют опадав вре менем установления прямого сопротивлеи я я ((тч) Процесс переключения диода из открытого состояния в закрытое при я быстРом изменении полЯРности подводимого напРЯжениЯ харак а теризуется резким увеличением обратного тока (иногда на одина порядка больше установившегося значения) и его спаданием до тановившегсся значения в течение некоторого интервала времени. Такой характер изменения обратного тока свидетельствует о постепен„ом восстановлении высокого сопротивления диода в обратном направлении при переводе его в непроводящее состояние.

Возникновение броска обратного тока обусловлено тем, что избыточные неосновпые носители заряда, созданные по обе стороны р-и- перехода на этапе протекания прямого тока (см. Рнс. 1.9, в), втягиваются полем обратно в р-и-переход под дейст~нем приложенного к нему обратного напряжения. Обратный ток спадает до номинального значения лишь после того, как концентрации неосповных носителей заряда по обе стороны р-п-перехода достигнут установившихся значений (см. Рис. !.10, в) вследствие ухода носителей заряда через переход и рекомбинации с носителями заряда противоположного знака. Время, в течение которого обратный ток достигает 1,2 установившегося значения, называют в р е м е н е м в о с с т а н о вления обратного сопротивления (1„„,).

Таким образом, время 1т„определяет длительность процесса накопления неравновесных носителей заряда в приграничных к р-ппереходу и- и р-слоях при отпирании диода, а время („„, — длительность процесса их рассасывания при запирании. В диодах с несимметричным р-л-переходом (ря,э и„) главную роль в этих процессах играют соответственно накопление и рассасывание дырок в базе. Значения параметров 1 „и 1„„, в импульсных диодах могут составлять от долей наносекунды до сотен наносекунд (1 нс = 10 ' с).

)1(алые значения этих параметров достигаются за счет уменьшения 'Ремени жизни дырок в базе, Импульсные диоды имеют малую плобина Шад" р-п-перехода, а их базовый слой обладает повышенной реком'ационной способностью носителей заряда. Последняя обусловливает цент ается пРимесью золота, атомы которого создают эффективные тры рекомбинации (ловушки) для носителей заряда. кремниевые стабнлнтроны. В полупроводниковых стабилитронах использ льзуется свойство незначительного изменения обратного напряжения на ы . проб l -и-переходе при электрическом (лавиниом или туннельном) ое (Рис !.!9). Как указывалось, это связано с тем, что неболь- КОГО П Об "у сличение напряжения на р-и-переходе в режиме электричесРяда „ Робоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заначительное увеличение обратного тока.

участок 1 — 2 на тт а и рис. 1.19 является рабочим участком вольт-амперной характеристик полупроводникового стабилитрона, Главным параметром прибора является напряжение стабилизации равное напряжению пробоя У р. Шкала напряжений у промышлен иых типов стабилитронов лежйт в пределах 3 — 180 В. Точка ! на характеристике соответствует минимальному ток стабилитрона, при котором наступает пробой. Необходимость пол чения малого значения Уот,ни является одной и причин выполнения стабилитронов из кремния — Точке 2 соответствует максимальный ток стаб и гмина литрона, достижение которого еще не грози тепловым пробоем р-а-перехода.

В зависимо стн от типа стабилитроиа величина 1ат та „ может составлять от 2 мА до !,б А. Параме ром, характеризующим наклон рабочего участк Хатиа характеристики, является динамическое сопр тивленне стабилитрона ги —— М/и,/ЛУ,т Величин гк для низковольтных стабилитронов лежит пределах 1 — 30 Ом, а для высоковольтных 18 †3 Ом. Показателем зависимости напр жения У„от температуры служит темпер ь турный коэффициент нестабильности напряж ния (ТКН). Он определяет изменение в проце тах напряжения С'ат при изменении темпер ка полу~~роволЛниико тУРы окРУжающей сРеды на 1'С.

ДлЯ кРе ваго отабилитрона ниевых стабилитронов ТКН может быть п ложительным и отрицательным и составлять зависимости от типа прибора 0,0005 — 0,2 %/' й КЗ. БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОРЫ Т р а н з и с т о р, или полупроводниковый триод, являясь равляемым элементом, нашел широкое применение в схемах уснлени а также в импульсных схемах. Отсутствие накала, малые габари и стоимость, высокая надежность — таковы преимущества, благ даря которым транзистор вытеснил из большинства областей техни электронные лампы. Биполярный транзистор представляет собой т р е х с л о й н у полупроводниковую структуру с чередующим типом электропроводности слоев и содержит два р-п-перехода.