1352738379

2. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE. CHARAKTERYSTYKI, MODELE, ZASTOSOWANIA

2. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE. CHARAKTERYSTYKI, MODELE, ZASTOSOWANIA

Cel: Praktyczne poznanie układów do badania charakterystyk statycznych diod

półprzewodnikowych, odcinków (zakresów): przewodzenia, zatkania, przebicia.

Przyswojenie kształtu charakterystyk i ich matematycznego opisu. Poznanie

i badanie najprostszych układów aplikacyjnych diod.

Ćwiczenie ma bogaty program, szczególnie w części teoretycznej i analitycznej, dlatego Autor poleca rozdzielenie przygotowania i sprawozdania na części, wykonywane oddzielnie przez poszczególne osoby w grupie.

2.1. WSTĘP TEORETYCZNY

2.1.1. INFORMACJE OGÓLNE, CHARAKTERYSTYKI APROKSYMUJĄCE

Dioda jest najprostszym dwukońcówkowym przyrządem półprzewodnikowym, o niesymetrycznej charakterystyce napięciowo-prądowej, czyli zależnej od kierunku przyłożenia napięcia do diody lub kierunku przepływu prądu przez nią. Charakterystyka ta jest ponadto nieliniowa. Nie jest to przypadek czy wada diody. Celowo tak ją skonstruowano, wykorzystując złącze p-n dwóch obszarów półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa lub złącze m-s (metal-półprzewodnik), aby wykorzystać w układach jej asymetrię. Diody stosuje się w wielu układach:

•    prostownikach, detektorach, modulatorach,

•    stabilizatorach parametrycznych,

•    obwodach rezonansowych strojonych napięciowo,

•    ogranicznikach, obwodach zabezpieczających,

•    przetwornikach logarytmicznych i wykładniczych, mnożnikach,

•    sygnalizatorach i detektorach optycznych, itd.

W charakterystyce diody (rys. 2.1) można wyróżnić trzy zakresy:

•    zakres przewodzenia (a na rys. 2.1) przy polaryzacji dodatniej, zwanej polaryzacją w kierunku przewodzenia; napięcie Uf=Ud plusem do anody, dodatni prąd /_f = /_D płynie przez diodę od anody do katody, szybko -praktycznie wykładniczo rosnąc z napięciem,

•    zakres zatkania (b na rys. 2.1) przy polaryzacji ujemnej, zwanej polaryzacją wsteczną, napięcie - Ud = U_r minusem do anody, bardzo mały ujemny prąd — Id = Ir płynie przez diodę od katody do anody, niewiele rosnąc z napięciem,

•    zakres przebicia (c na rys. 2.1), także przy polaryzacji wstecznej, prąd I_R rośnie lawinowo po przekroczeniu progu przebicia U_Br przez napięcie U_R.

Krzywa na rys. 2.1 jest przykładem charakterystyki uniwersalnej diody krzemowej, która może pracować np. jako prostownicza lub impulsowa; zwróć uwagę na różne skale dla dodatniego i ujemnego napięcia Ud i prądu I_D ■ Gruba ciągła linia to charakterystyka samego złącza półprzewodnikowego, które jest wewnątrz diody.

Grube przerywane linie pokazują wpływ na właściwości diody rezystancji:

•    szeregowej Rs wprowadzonej przez obszar półprzewodnika od złącza do kontaktów, kontakty i wyprowadzenia,

•    równoległej - upływu R/ wprowadzonej przez obszar powierzchniowy złącza i oprawkę diody.

19