Diody półprzewodnikowe.pdf

Politechnika Łódzka

Wydział EEIA

Instytut Energoelektroniki

Zakład Transportu i Przetwarzania Energii

Diagnostyka i niezawodność

Temat: Diody półprzewodnikowe

Jarosław Bartłomiejczyk

131605 sem. IX

1. Spis treści

2. Charakterystyka obiektu........................................................................................................ 4

A) Zasada działania ................................................................................................................ 4

I. Diody prostownicze ........................................................................................................ 4

II. Diody Zenera (stabilistory)............................................................................................ 4

III. Diody pojemnościowe (warikapy) ............................................................................... 5

IV. Diody tunelowe ............................................................................................................ 5

V. Diody ostrzowe.............................................................................................................. 7

VI. Dioda Schottky’ego...................................................................................................... 7

B) Charakterystyki pracy ....................................................................................................... 8

I. Diody prostownicze ........................................................................................................ 8

II. Diody Zenera ................................................................................................................. 9

III. Diody pojemnościowe................................................................................................ 10

IV. Diody tunelowe .......................................................................................................... 10

V. Diody ostrzowe............................................................................................................ 11

VI. Diody Schottky’ego ................................................................................................... 12

3. Metody pomiaru podstawowych parametrów ...................................................................... 12

A) Podstawowe parametry ................................................................................................... 12

I. Diody prostownicze ...................................................................................................... 12

II. Diody Zenera ............................................................................................................... 13

III. Diody pojemnościowe................................................................................................ 13

IV. Diody tunelowe .......................................................................................................... 14

V. Diody ostrzowe............................................................................................................ 14

VI. Diody Schottky’ego ................................................................................................... 15

B) Mierzalne wielkości i zakresy pracy ............................................................................... 15

C) Oprzyrządowanie pomiarowe (dedykowane).................................................................. 15

4. Obliczenia podstawowych parametrów ............................................................................... 17

A) Wyznaczanie charakterystyk (punktów pracy) metodami analitycznymi. ..................... 17

I. Diody prostownicze ...................................................................................................... 17

II. Diody Zenera (stabilistory).......................................................................................... 17

III. Diody pojemnościowe (warikapy) ............................................................................. 18

IV. Diody tunelowe .......................................................................................................... 18

V. Diody ostrzowe............................................................................................................ 19

VI. Diody Schottky’ego ................................................................................................... 19

B) Przeliczenia parametrów (wzory i jednostki).................................................................. 19

I. Diody prostownicze ...................................................................................................... 19

II. Diody Zenera ............................................................................................................... 20

III. Diody pojemnościowe................................................................................................ 20

IV. Diody tunelowe .......................................................................................................... 21

V. Diody ostrzowe............................................................................................................ 21

VI. Diody schotkyy’ego ................................................................................................... 21

5. Zastosowanie ........................................................................................................................ 22

A) Metody rozpoznawania parametrów obiektu .................................................................. 22

B) Sposoby pozyskiwania informacji (bazy danych)........................................................... 22

C) Oprogramowanie dedykowane do przeliczania podstawowych parametrów diod. ........ 22

6. Literatura .............................................................................................................................. 22

2. Charakterystyka obiektu

A) Zasada działania

I. Diody prostownicze

Zadaniem diod prostowniczych jest przetwarzanie prądu przemiennego na prąd

jednokierunkowy. Proces przetwarzania prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy

nazywa się prostowaniem.

Rys.2.1. Dioda prostownicza włączona w obwód oraz cha-ka napięcia. (Źródło: Internet).

Na rys. 2.1 przedstawiono zasadę pracy diody prostowniczej, która przepuszcza prąd tylko w

jednym kierunku. Nowoczesne diody prostownicze mogą pracować w ściśle określonym

zakresie temperatur i są one bardzo wrażliwe na przepięcia, występujące zwłaszcza w

kierunku zaporowym. Zakres temperatur w którym mogą pracować diody, oraz obciążalność

napięciową zależą od rodzaju materiału użytego do budowy diod. I tak złącza wykonane z

germanu mogą pracować w zakresie temperatur 75°C-90°C. Złącza diod z krzemu mogą

pracować do temperatury 150°C- 200°C. Diody prostownicze mają małą rezystancję w

kierunku przewodzenia, co umożliwia uzyskanie wysokiej sprawności prostowania (od 99%) i

małego spadku napięcia na diodzie.

Na diodzie krzemowej podczas przepływu prądu obciążenia spadki napięć są rzędu 0,6V-

0,8V a na germanowych 0,2V- 0,3V.

II. Diody Zenera (stabilistory)

Diody Zenera noszą również nazwę stabilistorów, stabilitronów lub diod stabilizacyjnych i

pracują w układach ograniczania oraz stabilizacji napięcia. W diodach tych wykorzystuje się

zjawisko Zenera, które powstaje w złączach o napięciu wstecznym do 5V. Dioda w układzie

stabilizującym jest włączona w kierunku zaporowym. Powyżej pewnej wartości napięcia

następuje przebicie diody. W zakresie pracy niewielkie zmiany napięcia powodują duże

zmiany prądu. Diody Zenera są diodami krzemowymi budowanymi na moce od części wata

do 100W. Ich napięcia stabilizacji są w granicach od kilku do kilkuset woltów (od ok. 3 do

300V) i mogą pracować przy prądach od kilku miliamperów do kilku amperów.

Rys.2.2. Dioda Zenera. (Źródło: Internet).

III. Diody pojemnościowe (warikapy)

Diody pojemnościowe są nazywane czasem diodami parametrycznymi. Nazwa ta pochodzi od

wzmacniaczy parametrycznych, w których są one stosowane. Diody te odznaczają się

pojemnością zmieniającą w szerokich granicach, dużą dobrocią Q oraz małą wartością

parametrów pasożytniczych, takich jak indukcyjność doprowadzeń łączących złącze p-n z

obudową i pojemność tej obudowy. Ze względu na małe wymiary , dużą wytrzymałość na

udary i małą zależność od zmian temperatury, diody te zastępują w wielu przypadkach

kondensatory zmienne, kondensatory ceramiczne lub lampy reaktancyjne. Znajdują one

zastosowanie w zakresie bardzo wielkich częstotliwości w paśmie mikrofalowym.

Rys.2.2 Dioda pojemnościowa . (Źródło: Internet).

IV. Diody tunelowe

Charakterystyczną cechą budowy diody tunelowej jest złącze p-n o małej grubości i bardzo

dużej koncentracji domieszek po obu jego stronach, zwiększa to prawdopodobieństwo

przejścia nośnika prądu przez złącze.

W wyniku zjawiska tunelowego już przy bardzo małych napięciach zaczyna się wędrówka

nośników ładunku poprzez cienką warstwę zaporową. Jeżeli do takiej diody doprowadzi się

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: