Электроника_Книга (Электроника), страница 4

Лавинный – разрывы ковалентных связей являются результатомсоударения летящих электронов с решеткой кристалла. Этот процесснарастает лавинно.4. Поверхностный – за счет некачественной обработки кремниевой пластинки происходит перекрытие p–n перехода по поверхности.Так как при увеличении температуры p–n перехода увеличивается число разрывов ковалентных связей и, следовательно, растет число неосновных носителей, то в проводящем направлении ВАХ смещается влево, то есть при меньшем напряжении UF будет большийток IF. В непроводящем направлении увеличение неосновных носителей приводит к уменьшению напряжения пробоя UR и увеличению обратного тока IR.1.7 Параметры силовых диодовДля силовых диодов устанавливаются предельно допустимые значения и характеризующие параметры.Предельно допустимые значения – это минимальные или максимальные значения, за пределами которых прибор может быть поврежден.

Приводя их в справочной литературе, предприятие-изготовительинформирует о том, что если данный диод в процессе эксплуатациивыйдет за указанные границы, то вероятнее всего он будет повреждени выйдет из строя. То есть изготовитель не гарантирует нормальнуюработу прибора при выходе за пределы этих величин. Предельно допустимые значения определяются на основе расчетов и испытаний.Таблица 1.2 – Предельно допустимые значения силовых диодовОбозначениезначенияОпределение значенияРисунокВ проводящем направленииIFAV mIFSMМаксимально допустимый средний прямой ток или предельный ток – максимально допустимое среднее за период значение тока, протекающего через диод в прямом направлении, при котором температура p–n перехода не превыситмаксимально допустимуюУдарный неповторяющийся прямой ток – максимально допустимая амплитуда одиночного импульса прямого токадлительностью 10 мс, при котором температура p–n перехода не превысит максимально допустимую211.13,1.14, а1.14, бОкончание таблицы 1.2ОбозначениезначенияОпределение значенияURRMПовторяющееся импульсное обратное напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения, которое может выдержать диод в обратном направлении одинраз в 0,02 с (один раз в период питающей сети)U= 100·К, где К – класс диодаRRM1.13URWMРабочее импульсное обратное напряжение – максимально допустимое амплитудное значение напряжения, которое длительно может выдержать диод в обратном направлении.U= 0,67·URRM*)RWM1.13URSMНеповторяющееся импульсное обратное напряжение – максимально допустимое мгновенное значение напряжения,которое может выдержать диод в обратном направленииодин раз в 1 с.U = 1,16·URRM*)1.13U(BR)Напряжение пробоя – максимально допустимое мгновенное значение напряжения, при котором обратный ток через диод превышает заданное значение, и диод выходитиз строя.U(BR) = 1,33·URRM*)1.13РисунокВ непроводящем направленииRSMПрочиеTjmахTjminМFМаксимально допустимая температура p–n перехода–Минимально допустимая температура p–n перехода–Крутящий момент затяжки диодов штыревой конструкцииУсилие сжатия силовых диодов таблеточной конструкции––*) – Приведенные коэффициенты являются общепринятыми и усредненными, которые можно применять при учебных и предварительных расчетах.

При реальном проектировании необходимо их уточнить, используядокументацию предприятия-изготовителя.Характеризующие параметры – это параметры, которые показывают соответствующие свойства диода, они проявляются в процессе его работы и являются измеряемыми величинами. Приводя ихв справочной литературе, предприятие-изготовитель утверждает, чтопри эксплуатации данного диода эти параметры не выйдут за указанные границы. Если в процессе работы какой-либо параметр превысит указанное в паспортных данных численное значение, то это не22значит, что прибор сразу же выйдет из строя. Просто в данном диоде,например, возрастут потери мощности, и он будет перегреваться.Таблица 1.3 – Характеризующие параметры силовых диодовОбозначениепараметраОпределение параметраРисунокВ проводящем направленииUFMИмпульсное прямое падение напряжения – амплитудапрямого падения напряжения в диоде при протеканиипо нему амплитудного значения предельного тока, рав- 1.13, 1.14, аного πIFAV mU(TO)rTПороговое напряжение – значение прямого напряжения, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации линейного участка прямойветви ВАХ с осью напряженийДифференциальное сопротивление – значение сопротивления, определяемого по наклону линии прямолинейной аппроксимации прямой ветви ВАХ или котангенсугла наклона линии прямолинейной аппроксимациии оси напряженийr = ΔU /ΔITFF1.131.13В непроводящем направленииIRRMПовторяющийся импульсный обратный ток – амплитудное значение обратного тока диода при приложениик нему напряжения URRMRТепловое сопротивление «переход-корпус» – отношениеразности температуры p–n перехода (Tj) и температурыкорпуса диода (Tс) к мощности потерь в диоде в установившемся режиме (PF(AV))1.13ПрочиеthjcQtrrrrЗаряд восстановления – полный заряд, вытекающий издиода при переключении его с проводящего направления на непроводящееВремя обратного восстановления – интервал времени отмомента, когда ток проходит через нулевое значение,изменяя направление с прямого на обратное, и до момента окончания времени обратного восстановления–––Расшифровка некоторых индексов значений и параметров диодов приведена в таблице А.1.23Рисунок 1.13 – Определение предельно допустимых значенийи характеризующих параметров силовых диодовпо классификационной ВАХабРисунок 1.14 – Пояснение некоторых предельно допустимых значенийи характеризующих параметров силовых диодов241.8 Система обозначений силовых диодов12345–6–7–8–91 – вид полупроводникового прибора (Д – диод);2 – подвид диода (отсутствует – обычный, Л – лавинный, Ч – быстровосстанавливающийся);3 – порядковый номер модификации конструкции;4 – цифра, кодирующая габариты корпуса: для штыревых – размерпод ключ, для таблеточных – диаметр таблетки (см.

таблицу А.2);5 – обозначение конструктивного исполнения корпуса (см. таблицу А.3);6 – максимально допустимый средний прямой ток IFAV m, А;7 – класс К (URRM = 100·К, В);8 – импульсное прямое падение напряжения UFM, В (может отсутствовать);9 – климатическое исполнение и категория размещения (У – дляумеренного климата и внутренней установки, УХЛ – для умеренного и холодного климата и наружной установки под навесом).Примеры:1) Д161–250–18–1,35–УХЛ2 – диод, обычный, первой модификации конструкции, размер шестигранника под ключ 32 мм, штыревой конструкции с гибким выводом, максимально допустимыйсредний прямой ток IFAV m =250 А, класс 18 (URRM=1800 В), импульсное прямое напряжение UFM = 1,35 В, для умеренного и холодногоклимата и наружной установки под навесом;2) ДЛ173–3200–30–2,2–У3 – диод, лавинный, первой модификации конструкции, диаметр корпуса таблетки d = 112 мм, таблеточный конструкции, на максимально допустимый средний прямой токIFAV m=3200 А, класс 30 (URRM=3000 В), импульсное прямое напряжениеUFM = 2,2 В, для умеренного климата и внутренней установки.1.9 Вопросы для самоконтроля1.

Строение вещества. Понятие об энергетических зонах.2. Энергетические зоны изоляторов, проводников и полупроводников.253. Собственная электрическая проводимость полупроводниковвблизи абсолютного нуля температуры.4. Собственная электрическая проводимость полупроводников прикомнатной температуре.5. Отличия в механизме электропроводности металлов и полупроводников. Влияние температуры на их электропроводность.6. Понятие примесной проводимости.7.

Примесная электронная проводимость.8. Носители заряда, присутствующие в полупроводниках n-типа.9. Примесная дырочная проводимость.10. Носители заряда, присутствующие в полупроводниках p-типа.11. p–n переход. Процессы в p–n переходе при отсутствии внешнего напряжения.12. Работа p–n перехода при прямом включении внешнего напряжения.13. Работа p–n перехода при обратном включении внешнего напряжения.14. Условные обозначения и классификация диодов.15.

Конструктивное выполнение штыревого диода.16. Конструктивное выполнение таблеточного диода.17. ВАХ диода. Схема и форма напряжения для снятия статическойВАХ диода.18. Схема и форма напряжения для снятия классификационной ВАХдиода.19. Классификационная ВАХ силового диода.20. Пробой и виды пробоев диодов.21. Определение предельно допустимых значений силовых диодов.22.

Предельно допустимые значения силовых диодов в проводящемнаправлении и прочие значения. Их определение по ВАХ.23. Предельно допустимые значения силовых диодов в непроводящем направлении и их определение по ВАХ.24. Определение характеризующих параметров силовых диодов.25. Характеризующие параметры силовых диодов в проводящем направлении и их определение по ВАХ.26.

Характеризующие параметры силовых диодов в непроводящемнаправлении и прочие параметры. Их определение по ВАХ.27. Система обозначений силовых диодов.262 ЛАВИННЫЕ ДИОДЫ И СТАБИЛИТРОНЫ2.1 Лавинные диоды2.1.1 Устройство и принцип работыНаряду с обычными силовыми диодами, имеющими плоский p–nпереход с равномерной концентрацией примесей (рисунок 1.6), широкое применение в преобразовательной технике получили лавинные диоды (ЛД) (рисунок 2.1). В них p–n переход выполняется ступенчатойформы (рисунок 2.1, а), а концентрация примесей в центральной части p- и n-областей (1 на рисунке 2.1, а) делается больше, чем по краям.

В результате пробивное напряжение для периферийной части (2 нарисунке 2.1, а) оказывается значительно больше, чем для центральной.Это практически исключает вероятность поверхностного пробоя диода.абРисунок 2.1 – Структурная схема (а), условные графическоеи буквенное обозначения (б) лавинного диодаВ проводящем направлении ЛД ведут себя практически так же,как и обычные.

В непроводящем направлении, прежде чем наступит тепловой пробой (при котором все диоды выходят из строя),у ЛД наступает лавинный пробой, сопровождающийся резким увеличением обратного тока.Рассмотрим подробно механизм лавинного пробоя. Когда обратноенапряжение ЛД возрастает до напряжения пробоя, напряженностьэлектрического поля в центральной части p- и n-областей достигает значительной величины – 105 … 10 6 В/см.

Это поле разгоняет не27основные носители заряда, движущиеся через p–n переход, до больших скоростей. В результате столкновения с нейтральными атомаминосители заряда выбивают из них новые дырки и электроны, превращая неподвижные атомы в заряженные ионы.