В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Диод(рис. 4.1) представляет собой пассивный нелинейный полупроводниковый прибор с двумя электродами — анодом и катодом.

Он проводит ток в прямом направлении, когда к аноду приложен положительный потенциал, а к катоду — отрицательный, и не проводит ток в обратном направлении. Пассивным он называется потому, что не усиливает мощность передаваемого сигнала.

Рис. 4.1. Полупроводниковый диод

Транзистор(рис. 4.2) это полупроводниковый прибор с тремя электродами, который может усиливать сигнал по мощности.

Рис. 4.2. Биполярный транзистор

Тиристор(рис. 4.3) это управляемый полупроводниковый прибор, который используется только в ключевом режиме (открыт-закрыт).

Рис. 4.3. Тиристор

Рассмотрим более подробно эти полупроводниковые приборы.

4.1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Слово «диод» образовано от греческих слов «ди» — два и сокращенного «(электр)од». До сих пор мы изучали линейные элементы — резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Это значит, что при удвоении приложенного к ним напряжения сила тока тоже удваивается. Вольтамперная характеристика (ВАХ) этих элементов является прямой линией. Диод является нелинейным элементом, поэтому его ВАХ нелинейная (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Вольт-амперная характеристика диода

Обратный ток для диодов общего назначения измеряется в долях микроампер (обратите внимание на разный масштаб измерений прямого и обратного тока!), его обычно не принимают во внимание до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет значения напряжения пробоя. В этом случае обратный ток диода возрастает до значений, соизмеримых с прямым током, и диод выходит из строя.

Прямой ток резко возрастает при малых положительных напряжениях U aк, однако он не должен превышать определенного максимального значения I макс, так как иначе произойдет перегрев и диод выйдет из строя.

На рис. 4.5 приведена ВАХ германиевого и кремниевого диодов для положительных напряжений. Следует иметь ввиду (см. рис. 4.5), что германиевые диоды открываются в прямом направлении при напряжении 0,2…0,4 В, а кремниевые — при 0,6…0,8 В, и что германиевые диоды имеют меньшее сопротивление в прямом, направлении чем кремниевые. И еще следует отметить: с повышением температуры и прямой и обратный токи увеличиваются.

Рис. 4.5. ВАХ германиевого и кремниевого диодов

По диапазону частот, в котором могут работать диоды, их подразделяют на низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ). По назначению НЧ диоды подразделяют на выпрямительные, стабилизирующие, импульсные, а ВЧ диоды — на детекторные, смесительные и другие.

Рассмотрим параметры диодов. Различают параметры номинального и предельного режимов работы. Номинальное значение параметра соответствует нормальному режиму работы. Параметры предельного режима характеризуют их максимально допустимые значения, при которых обеспечивается надежность прибора при длительной работе.

Здесь рассмотрим параметры наиболее широко распространенных групп выпрямительных (используемых для выпрямления переменного тока) и универсальных (используемых в качестве выпрямителей переменного тока высоких и низких частот, умножителей и преобразователей частоты, детекторов больших и малых сигналов и т. д.) диодов. Диоды применяют в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Средний выпрямленный (прямой) ток I прпредставляет собой ток (среднее значение за период), проходящий через диод, при котором обеспечивается его надежная и длительная работа. Значение этого тока ограничивается максимальной мощностью Р макс, рассеиваемой диодом. Превышение этого тока ведет к тепловому пробою и повреждению диода.

Прямое падение напряжения U пр. ср — среднее значение за период на диоде при прохождении через него допустимого прямого тока.