1643579607

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 2
2. Полупроводниковые приборы
2.1 Полупроводниковые диоды
2.1.1 Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Полупроводниковым диодом называется устройство, состоящее из кристалла полупроводника, содержащее обычно один p-n переход и имеющее два вывода.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 3
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
I – показывает материал полупроводника (цифрой обозначен материал специального применения, буквой — широкого применения):
Г или 1 — германий или его соединения; К или 2 — кремний или его соединения;
А или 3 — арсенид галлия; И или 4 — соединения индия.
II – тип полупроводникового диода:
Д – выпрямительные, ВЧ и импульсные диоды; А – диоды СВЧ; Б – диоды Ганна; В – варикапы; И – тоннельные диоды; Ф – фотодиоды; Л – светодиоды; О – оптопары; C – стабилитроны; Ц – выпрямительные столбы и блоки.
III – три цифры – группа диодов по своим электрическим параметрам и порядковый номер разработки. Для подкласса Д (диоды):
1 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А;
2 — выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого тока более 0,3 А, но не свыше 10 А;
4 — импульсные диоды c временем восстановления обратного сопротивления более 500 нс;
5 — импульсные диоды c временем восстановления более 150 нс, но не свыше 500 нс;
6 — импульсные диоды c временем восстановления 30…150 нс;
7 — импульсные диоды c временем восстановления 5…30 нс;
8 — импульсные диоды c временем восстановления 1…5 нс;
9 — импульсные диоды c эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1 нс.
IV – модификация диодов в данной (третьей) группе.
МАРКИРОВКА:
КС-156А
Кремниевый стабилитрон, малой мощности (0,125 Вт), напряжение стабилизации 5,6 В, разновидность А

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 3
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
УГО:
Рис.1

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 4
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
2.1.2 Конструкция полупроводниковых диодов
лекция2
Рис. 2 Конструкция плоскостного диода
Рис. 3 Конструкция точечного диода

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 5
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Рис.4 Вольтамперная характеристика p-n перехода
2.1.3 ВАХ и основные параметры полупроводниковых диодов
Максимально допустимый прямой ток Iпр.max.
Прямое падение напряжения на диоде при максимальном прямом токе Uпр.max.
Максимально допустимое обратное напряжение Uобр.max = (2/3÷3/4) ∙ Uэл.проб.
Обратный ток при максимально допустимом обратном напряжении Iобр.max.
Прямое и обратное статическое сопротивление диода при заданных прямом и обратном напряжениях:
,
Прямое и обратное динамическое сопротивление диода:
,
,

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 6
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
2.1.4 Выпрямительные диоды
Выпрямительным диодом называется полупроводниковый диод, предназначенный для
преобразования переменного тока в постоянный в силовых цепях
Рис. 5 Параллельное включение диодов
Рис. 6 Последовательное включение диодов
Если выпрямленный ток больше максимально допустимого прямого тока диода, то в этом случае допускается параллельное включение диодов. Добавочные сопротивления Rд величиной от единиц до десятков Ом включаются с целью выравнивания токов в каждой из ветвей.
Если напряжение в цепи превосходит максимально допустимое обратное напряжение диода, то в этом случае допускается последовательное включение диодов. Шунтирующие сопротивления величиной несколько сотен кОм включают для выравнивания падения напряжения на каждом из диодов.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 7
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Рис.7 Двухполупериодная мостовая схема выпрямления
Рис. 8 Временные диаграммы работы мостовой схемы
Рис.9 Двухполупериодная нулевая схема выпрямления

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 8
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
2.1.5 Стабилитроны
Стабилитроном называется полупроводниковый диод, предназначенный
для стабилизации уровня постоянного напряжения.
Рис.10 Вольтамперная характеристика стабилитрона
Рис.11 Схема включения стабилитрона

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 9
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Основные параметры стабилитронов:
Напряжение стабилизации Uст.
Минимальное, максимальное и номинальное значение тока стабилизации Iст.min, Iст.-max, Iст.ном.
ΔUст. – изменение напряжения стабилизации.
Дифференциальное сопротивление на участке стабилизации:
Температурный коэффициент стабилизации
,
,
Рис. 12 Изменение ВАХ стабилитрона
при изменении температуры

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 10
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Стабилитроны, предназначенные для стабилизации малых напряжений,
называются стабисторами.
Стабисторы – для стабилизации напряжения менее 3В, и у них используется прямая ветвь ВАХ. Применяются стабисторы в прямом включении.
Рис.13 Вольтамперная характеристика стабистора

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 11
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
2.1.6 Варикапы
Варикапом называется полупроводниковый диод, у которого в качестве основного параметра используется барьерная ёмкость, величина которой варьируется при изменении обратного напряжения. Следовательно, варикап применяется как конденсатор переменной ёмкости, управляемый напряжением.
Рис. 14 Контактная разность
потенциалов p-n перехода варикапа.
Рис.15 Вольт-фарадная
характеристика варикапа
Основные параметры варикапов:
Максимальное, минимальное и номинальное значение ёмкости варикапа.
Коэффициент перекрытия
k = Cmax/Cmin - отношение максимальной ёмкости к минимальной.
Максимальное рабочее напряжение варикапа.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 12
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Фотодиодом называется фотогальванический приёмник излучения, светочувствительный элемент которого представляют собой структуру полупроводникового диода без
внутреннего усиления.
2.1.7 Фотодиоды и светодиоды
Рис.17 Вольт-амперная характеристика фотодиода
Рис.16 Схема включения фотодиода

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 13
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Рис.19 Спектральная характеристика фотодиода
Рис.18 Зависимость фототока
от величины светового потока

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 14
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция2
Светодиодом называется полупроводниковый прибор, в котором происходит непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения.
Рис.21 Спектральная характеристика светодиода
Рис.20 Яркостная характеристика светодиода