- •Методические указания
- •«Исследование диодов»
- •Сызрань 2010
- •Сведения из теории проводимость полупроводников
- •2.1 Общие сведения о полупроводниках
- •2.2 Собственная проводимость полупроводников
- •2.3 Примесная проводимость полупроводников
- •2.4 Электронно-дырочный переход
- •2.4.1 Образование и равновесное состояние р-n перехода
- •2.4.2. Энергетическая диаграмма р-n перехода
- •2.4.3 Формулы для диффузионного и дрейфового токов
- •2.5 Электронно-дырочный переход при включении внешнего напряжения
- •2.5.1 Прямое включение р-n перехода
- •2.5.2. Обратное включение р-n перехода
- •2.6 Инжекция неосновных носителей
- •2.7. Вольт-амперная характеристика идеального р - n перехода
- •2.8 Отличие вольт-амперной характеристики
- •2.9 Виды пробоя р-n перехода
- •2.10 Емкость р-n перехода
- •2.11. Эквивалентная схема р-n перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •3.1. Классификация полупроводниковых диодов
- •3.2 Устройство полупроводниковых диодов
- •3.3. Основные общие параметры диодов
- •3.4. Типы полупроводниковых диодов
- •3.4.1. Выпрямительные диоды
- •3.4.1.1 Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов
- •3.4.1.2 Влияние температуры и проникающей радиации на характеристики и параметры диодов
- •3.4.2. Универсальные (высокочастотные) диоды.
- •3.4.3. Сверхвысокочастотные диоды
- •3.4.4. Переключательные p-I-n диоды
- •3.4.5. Варикапы
- •3.4.6. Импульсные диоды
- •3.4.7. Туннельные и обращённые диоды
- •3.4.8. Стабилитроны и стабисторы
- •3.4.9. Фотодиоды
- •3.4.10. Излучательные диоды
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде «тэц и оэ – нрм» Перечень используемых минимодулей
- •Порядок выполнения работы
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде 17д – 01.
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
3.3. Основные общие параметры диодов
Возможность использования диодов в том или ином радиотехническом или радиоэлектронном устройстве оценивается с помощью различных параметров.
Параметрами полупроводниковых диодов являются:
электрические величины, определяющие типовые и предельные рабочие режимы;
величины, характеризующие устойчивость против внешних воздействий;
величины, характеризующие частотные и шумовые свойства;
расчетные параметры для данной типовой группы диодов.
Основными из перечисленных параметров являются электрические параметры, из которых можно выделить общие для всех типов диодов и специальные, учитывающие их свойства в специфических условиях работы.
Рассмотрим некоторые общие параметры:
постоянное прямое напряжение диода Uпр – значение постоянного падения напряжения на диоде при заданном прямом токе Iпр;
постоянный обратный ток диода Iобр - значение постоянного тока, протекающего через диод в обратном направлении, при заданном обратном напряжении;
прямое и обратное сопротивление диода по постоянному току (статическое)
;
Дифференциальное сопротивление диода
При прямом включении диода дифференциальное сопротивление с достаточной степенью точности может определяться по следующей формуле
,
где Iпр – прямой ток в миллиамперах.
Крутизна характеристики – отношение приращения тока к вызвавшему его приращению напряжения
.
Дифференциальное сопротивление диода и крутизна характеристики могут быть, определены по характеристикам диода, для чего необходимо в заданной или выбранной рабочей точке на прямой и обратной ветвях построить характеристикические треугольники (рис 3.4).
Рис. 3.4
Сопротивление диода постоянному току определяется как отношение напряжении к току в данной рабочей точке.
Важным параметром диода является также его емкость
СД = Сбар+ С диф + Свв Сбар + С диф СП
и предельная рабочая частота fмакс , на которой он может работать.
Большое значение имеют параметры, характеризующие предельные режимы работы полупроводниковых диодов. Максимально допустимыми называются такие параметры, которые обеспечивают заданную надёжность и значения которых не должны превышаться во время эксплуатации.
Максимально допустимое обратное напряжение – Uобр.макс. оно ограничивается опасностью возникновения электрического пробоя р-n перехода
Uобр.макс = 0,8 Uпроб.
При всех равных условиях у кремниевых диодов Uобр.макс больше, чем у германиевых.
Максимально допустимый прямой ток Iпр.макс. Он ограничивается опасностью наступления теплового пробоя р-n перехода и может быть определён по заданной максимально допустимой мощности
.
Максимально допустимая мощность рассеивания диодом, зависит не только от конструктивных особенностей диода, но и от температуры окружающей среды (условий охлаждения). В радиотехнических схемах рабочий режим работы диода должен выбираться так, чтобы мощность, рассеиваемая на диоде, не превышала максимально допустимой, т.е.
IU<Рмакс .
Для повышения максимально допустимой мощности необходимо применять термостойкие материалы (например, кремний) и уменьшить тепловое сопротивление путём улучшения условий отвода тепла от диода (при помощи радиаторов, вентиляции и т.д.).
Предельные электрические параметры диодов снижаются с повышением температуры.
Максимально допустимая температура tмакс р-n перехода. Она определяет обратный ток и пробивное напряжение. С повышением температуры интенсивность терморегуляции носителей зарядов увеличивается, что приводит к росту тока насыщения (теплового тока) Is и увеличению вероятности пробоя р-n перехода. Для германиевого диодов tмакс = 850С, а для кремниевых tмакс = 1500С.