Основные параметры диодов и определение их по статическим характеристикам. Схема замещения диода.

Основные параметры:

Постоянное прямое напряжение Uпр - Постоянное напряжение на диоде при заданном прямом токе.

Постоянное обратное напряжение Uобр - Постоянное напряжениепри приложенном к диоду тока в обратном направлении.

Постоянный прямой ток Iпр - постоянный ток, протекающий через диод в прямом направлении.

Постоянный обратный ток Iобр - постоянный ток, протекающий через диод в обратном направлении при заданном обратном напряжении.

Средний прямой ток Iпр.ср. - прямой ток, усредненный за период.

Средний обратный ток Iобр.ср. - обратный ток, усредненный за период.

Дифференциальное сопротивление диода rдиф - отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока.

Максимально допустимые параметры: К ним относятся все вышеперечисленные только с индексом " max" и словами " максимально допустимый(ое)". Необходимо отметить, что по максимально допустимым параметрам выбираются диоды для работы в каких-либо устройствах.

Полная схема замещения диода:

Для оценки частотных свойств диода следуeт учитывать общую емкость диода Сд, являющуюся суммой барьерной и диффузионной емкостей, а также сопротивления контактов. На рис. 2.11 приведена такая модель.

Здесь R_Д – нелинейное сопротивление перехода, С_бар – и С_диф - нелинейные барьерная и диффузионная емкости перехода, R – сопротивления контактов. Наличие сопротивлений контактов сказывается на виде ВАХ в области прямых напряжений: характеристика располагается ниже прямой ветви ВАХ идеального p-n-перехода.

Или вот Схема замещения диода:

(20.) Выпрямительный диод

Предназначен для преобразования переменного тока с частотой от 50 до 20000 Гц в пульсирующий ток одного направления и широко используются в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. В качестве полупроводникового материала для таких диодов используют кремний, реже германий и арсенид галлия. Принцип работы выпрямительных диодов основан на вентильном свойстве p-n-перехода. Делятся на диоды малой, средней и большой мощности. Диоды малой мощности предназначены для выпрямления токов до 300 мА, средней и большой мощности – для выпрямления токов соответственно от 300 мА до 10 А и от 10 до 1000 А. Преимущества кремниевых диодов: малые обратные токи; возможность использования при более высоких температурах окружающей среды и больших значениях обратных напряжений. Преимущество германиевых диодов – малое падение напряжения 0, 3¼ 0, 6 В при протекании прямого тока (по сравнению с 0, 8¼ 1, 2 В у кремниевых).

В качестве выпрямительных диодов используют диоды, выполненные на основе несимметричных p-n-переходов. Барьерная емкость перехода из-за большой площади велика и ее значение достигает десятков пикофарад. Германиевые диоды могут быть использованы при температурах не более 60¼ 80 °С, кремниевые – до 60¼ 125 °С, арсенид-галлиевые – до 150 °С.

Максимальное обратное напряжение маломощных низкочастотных выпрямительных диодов лежит в пределах от нескольких десятков до 1200 В. На более высокие напряжения промышленностью выпускаются выпрямительные столбы, использующие последовательное соединение диодов. Обратные токи не превышают 300 мкА для германиевых диодов и 10 мкА для кремниевых.

Мощные (силовые) диоды различаются по частотным свойствам и работают на частотах в диапазоне от десятков герц до десятков килогерц и изготавливаются преимущественно из кремния.

Работа при больших токах и высоких обратных напряжениях связана с выделением значительной мощности в p-n-переходе. Поэтому в установках с диодами средней и большой мощности используются охладители – радиаторы с воздушным и жидкостным охлаждением. При воздушном охлаждении тепло отводится с помощью радиатора. При этом охлаждение может быть естественным (за счет конвекции воздуха) или принудительным (с использованием обдува корпуса прибора и радиатора с помощью вентилятора). При жидкостном охлаждении в радиатор по специальным каналам пропускается теплоотводящая жидкость (вода, антифриз, трансформаторное масло, синтетические диэлектрические жидкости).

К основным параметрам выпрямительных диодов относятся:

максимально допустимый прямой ток I_{пр макс};

прямое падение напряжения на диоде U_пр (при I_{пр макс});

максимально допустимое обратное напряжение U_{обр макс};

обратный ток при заданном обратном напряжении I_обр (при U_{обр макс});

диапазон рабочих температур окружающей среды;

коэффициент выпрямленияК_в;

предельная частота выпрямления, соответствующая уменьшению коэффициента выпрямления в 2 раза.