Diody półprzewodnikowe - mif.pg.gda.pl · Diody półprzewodnikowe prostownicze detekcyjne impulsowe... Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra

Diody półprzewodnikoweprostowniczedetekcyjneimpulsowe...

Ryszard J. Barczyński, 2016Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała StałegoMateriały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Półprzewodnikirzeczywiste złącze p­n

Rzeczywiste złącze p-n:● rozkład domieszek nie jest skokowy,● istotny poziom nośników mniejszościowych,● rezystancja szeregowa (obszary obojętne, doprowadzenia),● rekombinacja w obszarze złącza● generacja w obszarze złącza● przebicie złącza...

Półprzewodnikirzeczywiste złącze p­n

Przebicie złącza p-n:Przy odpowiednio dużym napięciu wstecznym następuje lawinowywzrost prądu. Odpowiedzialne za to może być:● zjawisko Zenera● powielanie lawinowe

Przebicie może (ale nie musi) doprowadzić do zniszczenia złącza.

Półprzewodnikirzeczywiste złącze p­n

Rezystancja szeregowaW rzeczywistej diodzie uwzględnia się ...● rezystancję obszarów neutralnych,● rezystancję styków metalu z półprzewodnikiem,● rezystancję doprowadzeń.

Charakterystyki statyczne diody będą miały postać:

UI=IrsUT lnIIS

1

Półprzewodnikirzeczywiste złącze p­n

Diody prostowniczeprostownik półokresowy

Najprostszym zastosowaniem diody jest zamiana prądu zmiennego na stały (tak zwane prostowanie prądu). Diody przeznaczone do tego celu

nazywa się diodami prostowniczymi. Prosty układ z jedną diodąnie jest zbyt doskonały...

Diody prostowniczeprostownik półokresowy

W celu poprawienia wyprostowanego napięcia stałego stosuje sięróżnorakie filtry. Najprostszym z nich jest kondensator

o odpowiedniej pojemności.

Umax

=Ug2−U

F− I

FR

sR

g

Diody prostowniczeprostownik pełnookresowy

Prostownik pełnookresowy charakteryzuje się mniejszymi tętnieniamii lepszą sprawnością. Może być zbudowany w oparciu o transformator

posiadający dwa uzwojenia(potrzebne są dwa napięcia zmienne w przeciwnej fazie).

Diody prostowniczemostkowy prostownik pełnookresowy

Wersja mostkowa prostownika pełnookresowego wymaga tylko jednegoźródła napięcia zmiennego, natomiast zawiera cztery diody.

Diody prostowniczemostkowy prostownik pełnookresowy

W prostowniku mostkowymprąd przepływa kolejno

przez pary diodprostowniczych.

Diody prostowniczemostkowy prostownikpełnookresowy

Wiele firm produkujegotowe

mostki prostownicze

Diody prostowniczechłodzenie

Przy konstrukcji prostownikówdużej mocy trzeba zadbać

o właściwe odprowadzanie ciepła.Stosuje się w tym celu odpowiednie

obudowy, radiatory, a nawetchłodzenie wodne.

Diody prostowniczePodwajacz napięcia

Podwajacz napięcia umożliwiaotrzymanie napięcia dwukrotnie

większego niż zwykły układ prostownika.

Jest to w zasadzie połączenie dwóchprostowników półokresowych.

Diody prostowniczePodwajacz napięcia

Odpowiednio połączony układ diod i kondensatorów umożliwiatworzenie powielaczy napięcia o większej krotności...

Diody prostowniczePowielacz napięcia

Zasada działania powielacza.

Diody prostowniczePodstawowe parametry

Podstawowe parametry diod prostowniczych to:

● Maksymalne napięcie wsteczne (URM

)

● Maksymalny prąd przewodzenia (IFmax

)● Maksymalny chwilowy prąd przewodzenia● Napięcie przewodzenia (U

F, przy określonym prądzie)

● Prąd wsteczny (IR, przy określonym napięciu)

● Czas wyłączania (trr)

● Maksymalna temperatura złącza (tjmax

)

Diody detekcyjne(wysokiej częstotliwości)

Diody detekcyjne pierwotnie służyły do prostowania prądów wielkiejczęstotliwości w układach detektorów amplitudy. Obecnie uniwersalne

diody przeznaczone do pracy z małymi sygnałami znajdują bardzo szerokiezastosowanie w rozmaitych układach elektronicznych.

Diody impulsowePrzy polaryzacji diody napięciem gwałtownie zmieniającym znak daje o sobie

znać wada złącza p-n, polegająca na tym, że po przejściu ze stanu przewodzeniado zaporowego potrzebny jest określony czas na usunięcie nośników

z obszaru złącza (ang. reverse recovery time, trr)

Diody impulsowe

Diody przeznaczone do pracy w układach impulsowych muszącharakteryzować się małym czasem włączania i wyłączenia.Zmniejszenie czasu t

rr można osiągnąć na przykład poprzez:

● odpowiednią geometrię złącza (krótka droga nośników),● wprowadzenie gradientu domieszek w obszarze złącza,● wprowadzenie centrów rekombinacji (dodatkowych defektów),● zastosowanie złącza metal półprzewodnik (o czym później)...

Diodywpływ temperatury na pracę diody

Jako, że parametry materiałów półprzewodnikowych silnie zależąod temperatury,

również parametry złącza p-n będą od niej silnie zależne.

Prąd wsteczny będzie się zwiększał ze wzrostem temperatury gdyż rośnie z niąsilnie koncentracja nośników samoistnych. Powoduje to:● wzrost prądu wynikającego z generacji w obszarze złącza● wzrost koncentracji nośników mniejszościowych (proporcjonalny do n

i2)

Diodykierunek przewodzenia­ dioda jako termometr...

dla kierunku przewodzeniaw przybliżeniu

i U,T =IS eUUT−1

i U,T =IS eUUT

przy ustalonym prądzie

UT =kTqln

iIS

Przy stałym prądzie płynącymprzez diodę spadek napięciana niej jest proporcjonalnydo temperatury w skali bezwzględnej.