Снижение потенциального барьера приводит к увеличению диффузионной составляющей тока через переход при практически неизменной дрейфовой составляющей и, в конечном итоге, к появлению результирующего тока через переход. Такой режим работы электронно-дырочного перехода называется режимом прямого тока.
Наиболее полное представление о
работе полупроводниковых диодов при стационарном режиме дает вольт-амперная
характеристика (рис. 1.1), т. е. графическая зависимость тока, проходящего
через диод, от приложенного к нему напряжения. Вид вольт-амперной характеристики
определяется в основном свойствами электронно-дырочного перехода.
Характеристика р - n - перехода состоит из двух
ветвей: правой, отражающей зависимость U
= f ( I
)в режиме прямого тока, и левой - для режима обратного
тока р - n - перехода.
При протекании прямого тока падения напряжения в вентиле складывается из падения напряжения на р - n - переходе и падения напряжения в объеме полупроводника. При малых значениях прямого тока вторая составляющая незначительна и определяющим является падение напряжения на р - n - переходе. Его граничное значение U0 , называемое пороговым напряжением, зависит от качества исходного материала полупроводника, подвижности и времени жизни свободных носителей зарядов. Для кремниевых вентилей пороговое напряжение составляет 0,3 - 0,4 В.
При увеличении прямого тока на общее падение напряжения в вентиле все больше оказывает составляющая падения в объеме полупроводника. Это сказывается на форме правой ветви реальной вольт - амперной характеристики, которая при значениях падения напряжения, превышающих пороговое, приближается к прямой. Она может быть приближенно выражена уравнением
Uпр = U0 + Iпр ·Rпр ,
где Rпр - эквивалентное омическое сопротивление вентиля;
Iпр - прямой ток вентиля.
Для большей наглядности прямую и обратную ветви вольт-амперной характеристики обычно строят в разных масштабах (прямой ток в амперах, а обратный — в миллиамперах, прямое падение напряжения в долях вольта, а обратное напряжение — в вольтах).
Вольт-амперная характеристика диода может быть использована для определения его основных параметров, например, таких как:
Ø прямое падение напряжения,
Ø прямое и обратное сопротивления.
Прямое и обратное сопротивления. Полупроводниковый диод представляет собой нелинейное сопротивление, которое зависит от приложенного напряжения и проходящего по вентилю тока. Поэтому следует различать его статическое и динамическое сопротивления.
Статическое сопротивление
характеризует сопротивление диода постоянному току. Оно равно отношению
напряжения, приложенного к диоду, к протекающему по нему току при некотором
заданном режиме (при неизменном токе). Прямое сопротивление
Rпр = Uпр/Iпр = tga
может быть определено из
вольт-амперной характеристики по наклону прямой ОА, соединяющей точку О
начала координат с точкой А, соответствующей заданному режиму работы вентиля
при прямом включении (рис. 1.2,а).
Динамическое сопротивление характеризует свойства диода по отношению к малым приращениям или к переменным составляющим, наложенным на относительно большие постоянные токи или напряжения, и может резко отличаться от сопротивлений постоянному току. Прямое динамическое сопротивление равно отношению приращения напряжения, приложенного к диоду, к приращению тока. Из вольт-амперной характеристики динамическое сопротивление определяют по наклону касательной в данной точке А, соответствующей некоторому заданному режиму работы диода (рис. 1.2. б).
Rдин = DUпр/DIпр = tga.
Кремниевый стабилитрон - это сплавной кремниевый диод, используемый для стабилизации напряжения, фиксации его уровня. Их так же называют опорными диодами, так как получаемое от них стабильное напряжение в ряде случаев используется в качестве эталонного.
По принципу работы и своей ВАХ они аналогичны лавинным выпрямительным диодам и представляют собой кремниевые диоды, выполненные так, что при некотором обратном напряжении наступает электрический пробой их p – n – перехода. При этом до наступления пробоя обратный ток очень мал, а в режиме пробоя диод пропускает большой обратный ток, который получается таким же, как и прямой ток, а напряжение на нем практически не меняется. Такой участок у кремниевых плоскостных диодов может быть использован для стабилизации напряжения. Таким образом, рабочим участком стабилитрона служит часть вольт - амперной характеристики, соответствующая лавинообразному нарастанию обратного тока.
На рис. 1.3 показана типичная вольт - амперная характеристика
стабилитрона при обратном токе из которой видно, что в режиме стабилизации напряжение
меняется мало. Характеристика для прямого тока стабилитрона такая же, как у
обычных диодов.
Основными параметрами кремниевых стабилитронов являются следующие величины:
Ø Напряжение стабилизации Uст, которое может изменятся в пределах от 5 до 200 В.
Ø Максимальный ток стабилизации и Iст. макс, который может составлять десятки и даже сотни миллиампер.
Ø 
Максимально допустимая мощность рассеяния Рмакс,
значение которой может находиться в пределах от милливатт до единиц ватт.
Ø Дифференциальное сопротивление Rд = DU / DIв рабочей точке (при среднем значении тока стабилизации). Качество стабилитрона оценивается по величине его дифференциального сопротивления. При этом чем оно меньше, тем лучше. Так как Rд является сопротивлением переменному току, то его не следует путать со статическим сопротивлением, то есть сопротивлением постоянному току.
Ø Сопротивление постоянному току R0 = U / I в рабочей точке. Сопротивление R0 всегда во много раз больше Rд.
1. Изучение и опробование схемы.
2. Снятие данных.
3. Построение вольт - амперных характеристик диодов.
4. Определение основных параметров лавинных диодов:
Ø тока насыщения Iнас ,
Ø порогового напряжения U0 ,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.