14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Номинальный средний прямой токIпр ср ном – среднее значение тока, прохоIпрдящего через открытый диод и обеспечивающего допустимый его нагрев при номинальных условиях охлаждения.2. Номинальное среднее прямоенапряжение U пр ср ном – среднее значениеU проб U обр номU обрI обр номUоU пр ср ном U прU прпрямого напряжения на диоде при протекании номинального среднего прямого тока.I обрЭтот параметр является очень важным дляобеспечения параллельной работы нескольРис 2.6. Вольт-амперная характеристика выпрямительного диодаких диодов в одной электрической цепи.3. Напряжение отсечки U о , определяемое точкой пересечения линейного участка прямой ветвивольт-амперной характеристики с осью напряжений.4. Пробивное напряжение U проб – обратное напряжение на диоде, соответствующее началуучастка пробоя на вольт-амперной характеристике, когда она претерпевает излом в сторону резкогоувеличения обратного тока.5.

Номинальное обратное напряжение U обр ном – рабочее обратное напряжение на диоде; егозначение для отечественных приборов составляет 0,5U проб . Этот параметр используется для обеспечения последовательного включения нескольких диодов в одну электрическую цепь.6. Номинальное значение обратного тока I обр ном – величина обратного тока диода при приложении к нему номинального обратного напряжения.7.

Статическое сопротивление диода:U прRст  tg ,I пр(2.1)где I пр – величина прямого тока диода; U пр – падение напряжения на диоде при протекании тока I пр .Статическое сопротивление диода представляет собой его сопротивление постоянному току.28А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийКроме рассмотренной системы статических параметров в работе диодов важную роль играет система динамических параметров:1. Динамическое (дифференциальное) сопротивление Rдин :Rдин U прI пр tg ,(2.2)где I пр – приращение прямого тока диода; U пр – приращение падения напряжения на диоде приизменении его прямого тока на I пр .Динамическое сопротивление играет важную роль и в рассмотрении процессов при обратномвключении диода, например, в стабилитронах.

Там динамическое сопротивление определяется черезприращение обратного тока и обратного напряжения.di2. Скорость нарастания прямого тока. Этот параметр является очень важным при включеdtнии силовых диодов в цепи, где возможно очень быстрое нарастание прямого тока (например, в цепях, имеющих ёмкостный характер). Если ток через диод не превышает допустимого значения, ноимеет очень крутой фронт нарастания, то в полупроводниковом кристалле возможно возникновениеявления, называемого шнурованием тока, когда ток в первый момент времени из-за неоднородностей в p–n-переходе сосредоточится в узкой области p–n-перехода, имеющей наименьшее сопротивление, образуя так называемый «токовый шнур».

Плотность тока в «шнуре» может оказаться недопустимо большой, что приведет к проплавлению полупроводниковой структуры и выходу прибора изстроя. Поэтому для силовых диодов этот параметр часто нормируется в паспортных данных с указанием его предельного значения.Для защиты силовых диодов от выхода из строя из-за большой скорости нарастания тока можно последовательно с диодом включить небольшой дроссель L (рис. 2.7, а).

Наличие дросселя L вцепи приводит к затягиванию фронта нарасVDLтания тока с величины  t до безопаснойвеличины t  (рис. 2.7, б).а3. Скорость нарастания обратногоIduБез дросселянапряжения. Если фронт нарастания обdtратного напряжения на силовом диоде будет очень крутой (это характерно для цепейС дросселемIс индуктивным характером), то импульс обратного тока диода с учётом собственнойёмкости p–n-перехода Cбар будет равен:ttdU Ct ,(2.3)i  CбарdtбdU CРис. 2.7. Способ уменьшения скорости нарастания прямого токагде– скорость нарастания обратногоdtнапряжения.Даже при сравнительно небольшой величине ёмкости Cбар импульс тока может представлятьсобой опасность для полупроводниковой структуры, если второйсомножитель в выражении (2.3) будет достаточно большим.

Длязащиты силовых диодов в этом случае их шунтируют защитнойRC -цепочкой (рис. 2.8), причём ёмкость C выбирают большевеличины собственной ёмкости p–n-перехода. Тогда импульсобратного тока будет проходить в основном по защитной цепочке, не принося вреда самому диоду.4. К числу динамических параметров относится и величинасобственной ёмкости p–n-перехода силового диода Cбар .29VDRCРис. 2.8. Способ уменьшения скоростинарастания обратного напряженияА.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийВ настоящее время на практике преимущественно применяется система так называемых предельных параметров, основными из которых являются:1. Максимально допустимый средний прямой ток I пр ср max . Это максимально допустимое среднее за период значение прямого тока, длительно протекающего через прибор.Обычно силовые диоды используются совместно с определенным типом охладителя. Это можетбыть либо массивная металлическая пластина, интенсивно отводящая тепло, выделяющееся в диодепри протекании тока, либо специальная конструкция радиатора, имеющего большую площадь теплоотвода, либо специальный охладитель, имеющий внутри рубашку жидкостного охлаждения, по которойциркулирует вода.

Поэтому в справочных материалах приводятся значения предельных токов с учетомвлияния охлаждения (скорость и расход охлаждающего воздуха или жидкости).2. Максимально допустимый ток перегрузки I прг max . Это ток диода, длительное протекание которого вызвало бы превышение максимально допустимой температуры полупроводниковой структуры,но ограниченный по времени так, что превышение этой температуры не происходит.3.

Максимально допустимый ударный ток I пр уд max . Это максимально допустимая амплитудаодиночного импульса тока синусоидальной формы длительностью 10 мс при заданных условиях работыприбора, что соответствует половине периода тока частотой 50 Гц.4. Максимально допустимое импульсное повторяющееся напряжение U обр и п max . Это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, периодически прикладываемого к диоду в обратном направлении. Повторяющееся напряжение характеризуется классом прибора, указывающим егов сотнях вольт и дающимся в паспортных данных.5.

Неповторяющееся импульсное обратное напряжение U обр и н max – максимальное допустимоемгновенное значение любого неповторяющегося напряжения, прикладываемого к диоду в обратномнаправлении.6. Максимально допустимое постоянное обратное напряжение U обр max – напряжение, соответствующее началу процесса лавинообразования в приборе (напряжение пробоя).Большинство указанных параметров обычно приводится в техническом паспорте на прибор, а более подробно информация о параметрах, характеристиках и эксплуатационных свойствах – в технических условиях на прибор.2.2.1. Особенности вольт-амперных характеристик выпрямительных диодовНа рис. 2.9 представлена вольт-амперная характеристика кремниевого выпрямительного диодапри различной температуре окружающей среды.Максимально допустимые прямые токи кремниевых плоскостных диодов различных типов составляют0,11600 А . Падениенапряжения на диодах при этих токахI пр , мА125 0 С 20 0 Собычно не превышает 1,5 В.

С увеличением температуры прямое паде80ние напряжения уменьшается, чтосвязано с уменьшением высоты потенциального барьера p–n-перехода40и с перераспределением носителейзаряда по энергетическим уровням.ОбратнаяветвьвольтU обр , В 12060ампернойхарактеристикикремние1,0 U пр , В0,5125 0 Свых диодов не имеет участка насы20 0 Сщения обратного тока, т.к.

обратный200ток в кремниевых диодах вызванI обр , мкАпроцессом генерации носителей заряда в p–n-переходе. Пробой кремРис. 2.9. Вольт-амперная характеристика одного из кремниевыхвыпрямительных диодов при различной температуре окружающей средыниевых диодов имеет лавинный характер.

Поэтому пробивное напря30А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийжение с увеличением температуры увеличивается. Для некоторых типов кремниевых диодов при комнатной температуре пробивное напряжение может составлять 1500  2000 В .Диапазон рабочих температур для кремниевых выпрямительных диодов ограничивается значениями  60   125 0 C . Нижний предел рабочих температур обусловлен различием температурныхкоэффициентов линейного расширения различных элементов конструкции диода: при низких температурах возникают механические напряжения, которые могут привести к растрескиванию кристалла.

Суменьшением температуры также необходимо учитывать увеличение прямого падения напряженияна диоде, происходящее из-за увеличения высоты потенциального барьера на p–n-переходе.Верхний предел диапазона рабочих температур выпрямительных диодов определяется резкимухудшением выпрямления в связи с ростом обратного тока – сказывается тепловая генерация носителей заряда в результате ионизации атомов полупроводника. Исходя из этого верхний предел диапазона рабочих температур кремниевых выпрямительных диодов, как и большинства других полупроводниковых приборов, связан с шириной запрещенной зоны исходного полупроводникового материала.На рис.

2.10 представленавольт-амперная характеристика гер20 0 С  60 0 СI пр , мАманиевого выпрямительного диодапри различной температуре окружающей среды.80Прямое напряжение на герма70 0 Сниевом диоде при максимально допустимом прямом токе практически40в два раза меньше, чем на кремниевом диоде. Это связано с меньшей60U обр , В 120высотой потенциального барьера1,0 U пр , В0,5германиевого перехода, что является020Сдостоинством, но, к сожалению, 60 0 Сединственным.200Для германиевых диодов характерно существование обратного70 0 Стока насыщения, что связано с меха400низмом образования обратного тока– процессом экстракции неосновныхI обр , мкАносителей заряда.Плотность обратного тока вРис. 2.10.

Вольт-амперная характеристика одного из германиевыхвыпрямительных диодов при различной температуре окружающей средыгерманиевых диодах значительнобольше, т.к. при прочих равныхусловиях концентрация неосновных носителей заряда в германии на несколько порядков больше, чемв кремнии. Это приводит к тому, что для германиевых диодов пробой имеет тепловой характер. Поэтому пробивное напряжение с увеличением температуры уменьшается, а значения этого напряженияменьше пробивных напряжений кремниевых диодов.Верхний предел диапазона рабочих температур германиевых диодов составляет около 75 0 C .Существенной особенностью германиевых диодов и их недостатком является то, что они плоховыдерживают даже очень кратковременные импульсные перегрузки при обратном смещении p–nперехода.

Характеристики

Список файлов учебной работы