Mga kategorya: Itinatampok na Mga Artikulo » Mga bagyong elektrisista
Bilang ng mga tanawin: 175831
Mga puna sa artikulo: 8
Mga katangian ng mga diode, disenyo at mga tampok ng application
Mga katangian ng mga diode, disenyo at mga tampok ng application
Sa nakaraang artikulo, nagsimula kaming mag-explore diode ng semiconductor. Sa artikulong ito isasaalang-alang namin ang mga katangian ng mga diode, ang kanilang mga pakinabang at kawalan, iba't ibang mga disenyo at tampok ng application sa mga electronic circuit.
Kasalukuyang-boltahe na katangian ng diode
Ang kasalukuyang boltahe na katangian (CVC) ng isang semiconductor diode ay ipinapakita sa Figure 1.
Dito, sa isang pigura, ipinapakita ang mga katangian ng I - V ng germanium (asul) at silikon (itim) na diode. Madaling mapansin na ang mga katangian ay magkatulad. Walang mga numero sa coordinate axes, dahil sa iba't ibang uri ng mga diode maaari silang magkakaiba nang malaki: ang isang malakas na diode ay maaaring pumasa sa isang direktang kasalukuyang ng ilang mga sampu-sampung mga amperes, habang ang isang mababang lakas ay maaari lamang magpadala ng maraming sampu o daan-daang milliamp.
Mayroong isang mahusay na maraming mga diode ng iba't ibang mga modelo, at lahat ng mga ito ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga layunin, kahit na ang kanilang pangunahing gawain, ang pangunahing pag-aari ay one-way na kasalukuyang pagpapadaloy. Ito ang pag-aari na ito na nagpapahintulot sa paggamit ng mga diode sa mga rectifier at mga aparato ng detektor. Gayunpaman, dapat itong tandaan na sa kasalukuyan, ang mga didi ng germanium, pati na rin ang mga transistor, ay hindi na ginagamit.
Larawan 1. Kasalukuyang-boltahe na katangian ng diode
Ang direktang sangay ng CVC
Sa unang kuwadrante ng system ng coordinate, mayroong isang tuwid na sangay ng katangian kapag ang diode ay sa direktang koneksyon - ang positibong terminal ng kasalukuyang mapagkukunan, ayon sa pagkakabanggit ng negatibong terminal sa cathode, ay konektado sa anode.
Habang tumataas ang boltahe ng pasulong na Upr, ang pasulong na kasalukuyang Ipr ay nagsisimula ring tumaas. Ngunit habang ang pagtaas na ito ay hindi gaanong mahalaga, ang linya ng graph ay may isang bahagyang pagtaas, ang boltahe ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa kasalukuyang. Sa madaling salita, sa kabila ng katotohanan na ang diode ay naka-on sa direksyon ng pasulong, ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy sa pamamagitan nito, ang diode ay praktikal na nakakandado.
Kapag naabot ang isang tiyak na antas ng boltahe, lumilitaw ang isang kink sa katangian: ang boltahe ay halos hindi nagbabago, at ang kasalukuyang ay mabilis na lumalaki. Ang boltahe na ito ay tinatawag direktang pagbagsak ng boltahe sa buong diode, sa katangian ay itinalaga bilang Uд. Para sa karamihan sa mga modernong diode, ang boltahe na ito ay nasa saklaw ng 0.5 ... 1V.
Ang figure ay nagpapakita na ang direktang boltahe para sa isang germanium diode ay bahagyang mas mababa (0.3 ... 0.4 V) kaysa sa isang silikon (0.7 ... 1.1 V). Kung ang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng diode ay pinarami ng pasulong na boltahe, kung gayon ang resulta ay wala nang higit pa sa lakas na natanggal ng diode Pd = Ud * I.
Kung ang kapangyarihang ito ay lumampas sa medyo katanggap-tanggap, pagkatapos ang pag-init at pagkawasak ng p-n junction ay maaaring mangyari. Iyon ang dahilan kung bakit limitado ang sanggunian maximum na pasulong na kasalukuyangat hindi kapangyarihan (pinaniniwalaan na alam ang pasulong na boltahe). Upang matanggal ang labis na init, ang mga malakas na diode ay naka-install sa mga heat sink - radiator.
Ang lakas ay natanggal ng diode
Ang nabanggit ay ipinaliwanag sa Figure 2, na nagpapakita ng pagsasama ng isang pagkarga, sa kasong ito isang ilaw na bombilya, sa pamamagitan ng isang diode.
Larawan 2. Ang paglipat sa load sa pamamagitan ng diode
Isipin na ang rate ng boltahe ng isang baterya at isang bombilya ay 4.5V. Sa pagsasama na ito, ang 1V ay bumababa sa diode, pagkatapos ay 3.5V lamang ang maaabot ang bombilya. Siyempre, walang makakapangolekta ng tulad ng isang circuit, ito ay upang ilarawan kung paano at kung ano ang nakakaapekto sa direktang boltahe sa diode.
Ipagpalagay na ang bombilya ay limitado ang kasalukuyang sa circuit sa eksaktong 1A. Ito ay para sa kadalian ng pagkalkula. Gayundin, hindi namin isasaalang-alang ang katotohanan na ang bombilya ay isang elemento na hindi linya, at hindi sumusunod sa batas ng Ohm (ang paglaban ng spiral ay nakasalalay sa temperatura).
Madali na kalkulahin na sa naturang mga boltahe at mga alon ang diode ay nag-aalis ng kapangyarihan P = Ud * I o 1V * 1A = 1W.Kasabay nito, ang lakas ng pag-load ay 3.5V * 1A = 3.5W lamang. Ito ay lumiliko na higit sa 28 porsyento ng enerhiya ay natupok nang walang silbi, higit sa isang quarter.
Kung ang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng diode ay 10 ... 20A, pagkatapos ay hanggang sa 20W ng kapangyarihan ay walang silbi! Ito ay may tulad na kapangyarihan maliit na paghihinang bakal. Sa inilarawan na kaso, ang diode ay magiging tulad ng isang paghihinang bakal.
Schottky Diode
Ito ay lubos na halata na ang isang tao ay maaaring mapupuksa ang naturang mga pagkalugi kung ang direktang pagbaba ng boltahe sa buong diode Ud ay nabawasan. Ang mga diode ay tinawag mga diode ng schottky pinangalanan pagkatapos ng imbentor ng Aleman pisisista Walter Schottky. Sa halip na p-n junction, ginagamit nila ang metal-semiconductor junction. Ang mga diode na ito ay may isang direktang pagbagsak ng boltahe ng 0.2 ... 0.4V, na makabuluhang binabawasan ang lakas na inilabas ng diode.
Marahil ang tanging disbentaha ng Schottky diode ay ang mababang reverse boltahe - ilang mga sampu-sampung boltahe lamang. Ang maximum na halaga ng reverse boltahe ng 250V ay ang pang-industriya na disenyo MBR40250 at ang mga analogue. Halos lahat ng mga power supply ng modernong elektronikong kagamitan ay may mga rectifier sa Schottky diode.
Ang reverse branch ng CVC
Ang isa sa mga disbentaha ay dapat isaalang-alang na kahit na ang diode ay naka-on sa kabaligtaran na direksyon, ang baligtad na kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito, dahil walang mga perpektong insulator sa kalikasan. Depende sa modelo ng diode, maaari itong mag-iba mula sa mga nanoampu hanggang sa mga yunit ng mga microamp.
Kasama ang baligtad na kasalukuyang, ang isang tiyak na dami ng kapangyarihan ay inilalaan sa diode, ayon sa bilang na katumbas ng produkto ng reverse current at ang reverse boltahe. Kung ang kapangyarihang ito ay lumampas, kung gayon posible ang isang pagkasira ng p-n junction, ang diode ay lumiliko sa isang maginoo risistor o kahit na isang conductor. Sa reverse branch ng I - V na katangian, ang puntong ito ay tumutugma sa liko ng katangian pababa.
Karaniwan, ang mga direktoryo ay hindi nagpapahiwatig ng kapangyarihan, ngunit ang ilang maximum na pinapayagan na reverse boltahe. Humigit-kumulang na pareho sa paglilimita sa direktang kasalukuyang, na nabanggit sa itaas lamang.
Tunay na madalas ang dalawang mga parameter na ito, lalo na ang direktang kasalukuyang at reverse boltahe, ay ang pagtukoy ng mga kadahilanan kapag pumipili ng isang partikular na diode. Ito ang kaso kapag ang diode ay dinisenyo upang mapatakbo sa isang mababang dalas, halimbawa ng isang boltahe na rectifier na may dalas ng isang pang-industriya na network ng 50 ... 60 Hz.
Electrical capacitance pn junction
Kapag gumagamit ng mga diode sa mga circuit na may mataas na dalas, kinakailangang tandaan na ang kanto ng pn, tulad ng isang kapasitor, ay may kapasidad ng kuryente, na nakasalalay din sa boltahe na inilalapat sa pn junction. Ang ari-arian na ito ng p-n junction ay ginagamit sa mga espesyal na diode - ang mga varicaps na ginamit upang ayusin ang mga oscillatory circuit sa mga receiver. Ito marahil ang tanging kaso kung ang kapasidad na ito ay ginagamit para sa kabutihan.
Sa iba pang mga kaso, ang kapasidad na ito ay may nakakasagabal na epekto, nagpapabagal sa paglipat ng diode, at binabawasan ang bilis nito. Ang kapasidad na ito ay madalas na tinatawag na parasitiko. Ipinapakita ito sa Figure 3.
Larawan 3. Mapangahas na kapasidad
Ang disenyo ng mga diode.
Flat and Point Diode
Upang mapupuksa ang mga nakakapinsalang epekto ng kapasidad ng kalat, ang mga espesyal na diode na dalas, tulad ng mga point point, ay ginagamit. Ang disenyo ng naturang diode ay ipinapakita sa Larawan 25.
Larawan 4. Point diode
Ang isang tampok ng isang point diode ay ang disenyo ng mga electrodes nito, isa sa mga ito ay isang metal na karayom. Sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura, ang karayom na naglalaman ng isang karumihan (donor o acceptor) ay natunaw sa isang semiconductor crystal, na nagreresulta sa isang pn junction ng kinakailangang kondaktibiti. Ang ganitong paglipat ay may isang maliit na lugar, at, samakatuwid, isang maliit na kapasidad ng parasito. Dahil dito, ang operating frequency frequency ng point diode ay umabot sa ilang daang megahertz.
Sa kaso ng isang pantasa karayom ay ginagamit, na nakuha nang walang electroforming, ang dalas ng operating ay maaaring maabot ang ilang mga sampu-sampung gigahertz. Totoo, ang reverse boltahe ng naturang mga diode ay hindi hihigit sa 3 ... 5V, at ang pasulong na kasalukuyang ay limitado sa ilang mga milliamps.Ngunit pagkatapos ng lahat, ang mga diode na ito ay hindi rectifier, para sa mga layuning ito, bilang isang panuntunan, ang mga planar diode ay ginagamit. Ang aparato ng isang planar diode ay ipinapakita sa figure.
Larawan 5. Diode ng planar
Madaling makita na ang gayong diode ay may isang pn junction area na mas malaki kaysa sa isang punto. Para sa mga makapangyarihang diode, ang lugar na ito ay maaaring umabot ng hanggang sa 100 o higit pang square square, kaya ang kanilang direktang kasalukuyang ay mas malaki kaysa sa mga punto ng mga punto. Ito ay mga planar diode na ginagamit sa mga rectifier na nagpapatakbo sa mababang mga frequency, bilang isang panuntunan, hindi hihigit sa ilang libu-libong kilohertz.
Application ng mga diode
Hindi mo dapat isipin na ang mga diode ay ginagamit lamang bilang mga aparato ng rectifier at detector. Bilang karagdagan, marami pa sa kanilang mga propesyon. I - V katangian ng mga diode ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga ito kung saan kinakailangan ang pagproseso ng nonlinear mga signal ng analog.
Ito ang mga frequency converters, logarithmic amplifier, detektor at iba pang mga aparato. Ang mga diode sa naturang mga aparato ay ginagamit alinman nang direkta bilang isang converter, o bumubuo ng mga katangian ng aparato, na kasama sa feedback circuit.
Ang mga diode ay malawakang ginagamit sa nagpapatatag na mga suplay ng kuryentebilang mga mapagkukunan ng sanggunian ng sanggunian (zener diode), o bilang paglilipat ng mga elemento ng imbakan induktor (paglilipat ng mga regulator ng boltahe).
Ang paggamit ng mga diode, napaka-simple upang lumikha ng mga limitasyon ng signal: ang dalawang diode na konektado sa kabaligtaran na direksyon ay nagsisilbing mahusay na proteksyon para sa pag-input ng isang amplifier, halimbawa, isang mikropono, mula sa pagbibigay ng isang pagtaas ng antas ng signal.
Bilang karagdagan sa mga nakalistang aparato, ang mga diode ay madalas na ginagamit sa mga switch ng signal, pati na rin sa mga lohikal na aparato. Ito ay sapat na upang maalala ang mga lohikal na operasyon AT, O at ang kanilang mga kumbinasyon.
Ang isa sa mga uri ng diode ay Mga LED. Kapag ginamit lamang sila bilang mga tagapagpahiwatig sa iba't ibang mga aparato. Ngayon sila ay nasa lahat ng dako at saanman mula sa pinakasimpleng mga flashlight sa mga TV na may LED - backlight, imposible lamang na hindi ito mapansin.
Boris Aladyshkin
Tingnan din sa electro-tl.tomathouse.com
: