Diyotning joriy kuchlanish xarakteristikasi (VAC) maqsadi. Yarimo'tkazgichli diodlar: turlari va xususiyatlari Diyotning oqim kuchlanish xususiyatlarining xususiyatlari

Oqim kuchlanishining xarakteristikasi (VAC)- qarshilik orqali o'tadigan oqimning ushbu qarshilikdagi kuchlanishga bog'liqligi, grafik tarzda ifodalangan. I - V xarakteristikalari chiziqli va chiziqli bo'lmagan bo'lishi mumkin va bunga qarab qarshilik va bu qarshiliklarni o'z ichiga olgan sxemalar chiziqli va chiziqli bo'lmaganlarga bo'linadi.

Shunday qilib, volt-amper xarakteristikasi - bu elektr kuchlanishining elektr zanjiridagi yoki uning alohida elementlaridagi (reostat, kondansatör va boshqalar) oqim kuchiga bog'liqligi. Elektr zanjirining chiziqli elementlarining kuchlanish-oqim xarakteristikasi to'g'ri chiziqdir.

Yarimo'tkazgichga qo'llaniladigan kuchlanishning oshishi bilan undagi oqimning qiymati kuchlanishdan ancha tezroq oshadi (1-rasm), ya'ni oqim va kuchlanish o'rtasida chiziqli bo'lmagan munosabat mavjud. Agar U kuchlanish teskari (-U) ga o'zgarganda, yarimo'tkazgichdagi tokning o'zgarishi bir xil xususiyatga ega bo'lsa, lekin teskari yo'nalishda bo'lsa, unda bunday yarim o'tkazgich simmetrik oqim-kuchlanish xarakteristikasi.

Har xil turdagi elektr o'tkazuvchanligi (n-tipi va p-tipi) bo'lgan yarimo'tkazgichlarni tanlashda ular erishadilar. assimetrik volt-amper xarakteristikasi(2-rasm).

Natijada, o'zgaruvchan kuchlanishning bir yarim to'lqini bilan yarimo'tkazgichli rektifikator oqimdan o'tadi. Bu o'zgaruvchan kuchlanishning birinchi yarim to'lqinining ortishi bilan tez ortib borayotgan Ipr oldinga yo'nalishda oqadigan oqim.

Ikki yarim o'tkazgichli tizim (tekislik rektifikatorida) kuchlanishning ikkinchi yarim to'lqiniga ta'sir qilganda, oqimni qarama-qarshi yo'nalishda o'tkazmaydi. Yarimo'tkazgichlarda (p-tipli yarimo'tkazgichdagi elektronlar va n-tipli yarimo'tkazgichdagi teshiklar) ozchilik tashuvchilari mavjudligi sababli pn birikmasidan juda oz miqdordagi oqim Irev oqadi. Buning sababi, p-tipli yarimo'tkazgich va n-tipli yarimo'tkazgich o'rtasida paydo bo'ladigan o'tish qatlamining (pn birikmasi) yuqori qarshiligi.

O'zgaruvchan kuchlanishning ikkinchi yarmi to'lqinining yanada oshishi bilan Iobr teskari oqimi asta-sekin o'sishni boshlaydi va to'siq qatlami (pn birikmasi) parchalanadigan qiymatlarga yetishi mumkin.

Guruch. 1. Yarimo'tkazgichning tok kuchlanish xarakteristikasi

Guruch. 2. Yarimo'tkazgichli rektifikatorning (tekis diod) assimetrik volt-amper xarakteristikasi.

To'g'ridan-to'g'ri oqimning teskari oqimga nisbati (bir xil kuchlanish qiymatlarida o'lchanadigan) qanchalik yuqori bo'lsa, rektifikatorning xususiyatlari shunchalik yaxshi bo'ladi. Bu to'g'rilash koeffitsientining qiymati bilan baholanadi, bu bir xil kuchlanish qiymatida to'g'ridan-to'g'ri oqim I'pr ning teskari I'obrga nisbati:

Turli sxemalarda keng qo'llaniladigan elektron qurilmalardan biri bu rektifikator diod bo'lib, uning yordamida o'zgaruvchan tok to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylanadi. Uning dizayni bir tomonlama elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan ikki elektrodli qurilma shaklida yaratilgan. AC to'g'rilash metall-yarim o'tkazgich va yarim o'tkazgich-metall birikmalarida sodir bo'ladi. Aynan shu ta'sir ba'zi kristallar - germaniy, kremniy, selenning elektron-teshik o'tishlarida erishiladi. Ko'pgina hollarda, bu kristallar qurilmalarning asosiy elementlari sifatida ishlatiladi.

Rektifikator diodlar turli xil elektron, radiotexnika va elektr qurilmalarida qo'llaniladi. Ular zanjirlarni yopish va ochish, impulslar va elektr signallarini aniqlash va almashtirish, shuningdek, boshqa shunga o'xshash transformatsiyalar uchun ishlatiladi.

Rektifikator diodining ishlash printsipi

Har bir diod ikkita simli, ya'ni elektrodlar - anod va katod bilan jihozlangan. Anod p-qatlamga, katod esa n-qatlamga ulanadi. Diyot to'g'ridan-to'g'ri yoqilganda, plyus anodga, minus esa katodga o'tadi. Natijada, diod orqali elektr toki oqib chiqa boshlaydi.

Agar oqim teskari yo'l bilan qo'llanilsa, anodga minus va katodga plyus qo'llaniladi, diodning teskari yoqilishi deb ataladigan narsa paydo bo'ladi. Bunday holda, to'g'rilash diodining oqim kuchlanish xarakteristikasi bilan ko'rsatilgandek, oqim endi oqmaydi. Shuning uchun, kirishga kirganda, dioddan faqat bitta yarim to'lqin o'tadi.

Taqdim etilgan rasm diodaning oqim kuchlanish xususiyatini aniq aks ettiradi. Uning to'g'ri novdasi grafikning birinchi kvadrantida joylashgan. U to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish qo'llanilganda diodani yuqori o'tkazuvchanlik holatida tasvirlaydi. Bu shox parcha-parcha chiziqli funksiya sifatida ifodalanadi u = U 0 + R D x i, unda u i oqimning o'tishi paytida valfdagi kuchlanishdir. Shunga ko'ra, U 0 va R D - pol kuchlanish va dinamik qarshilik.

Uchinchi kvadrant oqim kuchlanishining xarakteristikasining teskari tarmog'ini o'z ichiga oladi, bu diodga qo'llaniladigan teskari kuchlanish bilan past o'tkazuvchanlikni ko'rsatadi. Bu holatda yarimo'tkazgich strukturasidan oqim oqimi deyarli yo'q.

Bu pozitsiya faqat teskari kuchlanishning ma'lum bir qiymatiga qadar to'g'ri bo'ladi. Bunday holda, p-n-birikma hududida elektr maydon kuchi 105 V / sm darajasiga yetishi mumkin. Bunday maydon neytral kremniy atomlarining ionlanishiga olib kelishi mumkin bo'lgan elektronlar va teshiklarga - mobil zaryad tashuvchilarga kinetik energiya beradi.

Rektifikator diodining standart tuzilishi o'tkazgich strukturasining butun hajmida issiqlik hosil qilish ta'sirida doimo paydo bo'ladigan teshiklar va o'tkazuvchan elektronlarning mavjudligini nazarda tutadi. Keyinchalik, ular p-n-o'tishning elektr maydoni ta'sirida tezlashadi. Ya'ni, neytral kremniy atomlarining ionlanishida elektronlar va teshiklar ham ishtirok etadi. Bunday holda, teskari oqim ko'chki kabi o'sadi, ko'chki deb ataladigan buzilishlar sodir bo'ladi. Teskari oqim keskin ko'tariladigan kuchlanish rasmda U3 buzilish kuchlanishi sifatida ko'rsatilgan.

Rektifikator diodlarining asosiy parametrlari

Rektifikator elementlarining parametrlarini aniqlashda quyidagi omillarni hisobga olish kerak:

, tokni to'g'irlashda ruxsat etilgan maksimal, qurilma hali ham ishlamay qolsa.
O'rtacha rektifikatsiya qilingan oqimning maksimal qiymati.
Maksimal teskari kuchlanish darajasi.

Rektifikator birliklari turli shakllarda mavjud va turli yo'llar bilan o'rnatilishi mumkin.

Jismoniy xususiyatlariga ko'ra ular quyidagi guruhlarga bo'linadi:

Yuqori quvvatli rektifikatorli diodlar, ularning o'tkazuvchanligi 400 A. Ular yuqori voltli deb tasniflanadi va ikki turdagi hollarda mavjud. Pin korpusi shishadan, planshet korpusi esa keramikadan qilingan.
300 mA dan 10 A gacha bo'lgan quvvatga ega o'rta quvvatli rektifikatorli diodlar.
Maksimal ruxsat etilgan oqim qiymati 300 mA gacha bo'lgan past quvvatli rektifikatorli diodlar.

U yoki bu qurilmani tanlashda teskari va eng yuqori oqimlarning oqim kuchlanish xususiyatlarini, maksimal ruxsat etilgan oldinga va teskari kuchlanishni, to'g'rilangan oqimning o'rtacha kuchini, shuningdek, elektr tokining materialini hisobga olish kerak. mahsulot va uni o'rnatish turi. Rektifer diyotining barcha asosiy xususiyatlari va uning parametrlari tanaga belgilar shaklida qo'llaniladi. Elementlarni belgilash maxsus ma'lumotnomalar va kataloglarda ko'rsatilgan, bu ularni tanlashni tezroq va osonlashtiradi.

Rektifikator diodlardan foydalanadigan sxemalar fazalar soni bo'yicha farqlanadi:

Bir fazali maishiy elektr jihozlari, avtomobillar va elektr boshq payvandlash uskunalarida keng qo'llaniladi.
Polifaza sanoat uskunalari, maxsus va jamoat transportida qo'llaniladi.

Amaldagi materialga qarab, rektifikator diodlar va diodli davrlar germaniy yoki silikon bo'lishi mumkin. Oxirgi variant kremniyning fizik xususiyatlari tufayli ko'pincha qo'llaniladi. Ushbu diodlar bir xil kuchlanishda sezilarli darajada past teskari oqimlarga ega, shuning uchun ruxsat etilgan teskari kuchlanish 1000-1500 volts oralig'ida juda yuqori qiymatga ega.

Taqqoslash uchun, germaniy diodlar uchun bu qiymat 100-400 V. Silikon diodlar -60 dan + 150 darajagacha bo'lgan harorat oralig'ida, germaniy esa -60 dan + 850C gacha bo'lgan haroratda ishlaydi. Bu qiymatdan yuqori haroratlarda elektron-teshik juftlari yuqori tezlikda hosil bo'ladi, bu esa teskari oqimning keskin oshishiga va rektifikatorning samaradorligini pasayishiga olib keladi.

Rektifikator diodli o'tish davri

Eng oddiy rektifikator quyidagicha ishlaydi. Kirish mos ravishda qizil va ko'k rangga bo'yalgan ijobiy va salbiy yarim davrlarga ega o'zgaruvchan tarmoq kuchlanishi bilan ta'minlanadi. Oddiy yuk RH chiqishda ulanadi va diod VD rektifikator elementi bo'ladi.

Anodga musbat kuchlanish yarim davrlari qo'llanilganda, diod ochiladi. Ushbu davrda Ipr diodining to'g'ridan-to'g'ri oqimi dioddan va rektifikatordan ta'minlangan yukdan o'tadi. O'ngdagi diagrammada bu to'lqin qizil rang bilan belgilangan.

Salbiy kuchlanish yarim davrlari anodga kelganda, diod yopiladi va butun zanjirda engil teskari oqim oqishi boshlanadi. Bunday holda, o'zgaruvchan tokning salbiy yarim to'lqini diod tomonidan kesiladi. Ushbu kesilgan yarim to'lqin chiziqli ko'k chiziq bilan ko'rsatilgan. Diagrammada rektifer diodining an'anaviy belgilanishi odatdagidek bir xil, faqat VD belgilari belgining ustiga qo'yilgan.

Natijada, o'zgaruvchan emas, balki bir yo'nalishning pulsatsiyalanuvchi oqimi diod orqali tarmoqqa ulangan yuk orqali oqadi. Aslida, bu rektifikatsiya qilingan o'zgaruvchan tok . Biroq, bu kuchlanish faqat AC tarmog'idan ta'minlangan kam quvvat yuklari uchun javob beradi. Bu maxsus quvvat sharoitlarini talab qilmaydigan akkor lampalar bo'lishi mumkin. Bunday holda, kuchlanish faqat impulslar - ijobiy to'lqinlar paytida chiroq orqali o'tadi. 50 Gts chastotali chiroqning engil miltillashi mavjud.

Xuddi shu kuchlanishdagi quvvat manbai qabul qilgich yoki quvvat kuchaytirgichga yoki karnay yoki karnayga ulanganda 50 Gts chastotali past ovozli shovqin eshitiladi, bu esa o'zgaruvchan tok deb ataladi. Bunday hollarda asbob-uskunalar "fonatlana" boshlaydi. Ushbu holatning sababi yuk orqali o'tadigan va unda pulsatsiyalanuvchi kuchlanish hosil qiluvchi pulsatsiyalanuvchi oqim deb hisoblanadi. Bu fonni yaratadigan narsa.

Ushbu kamchilik qisman katta quvvatga ega filtrlovchi elektrolitik kondansatör Cf yukiga parallel ulanish orqali yo'q qilinadi. Ijobiy yarim davrlarda u oqimlar bilan zaryadlanadi va salbiy yarim davrlarda RH yuki yordamida zaryadsizlanadi. Kondensatorning katta sig'imi barcha yarim davrlarda yukda uzluksiz oqimni saqlashga imkon beradi - ijobiy va salbiy. Grafikda bunday oqim qattiq qizil to'lqinli chiziqdir.

Biroq, bu tekislangan oqim hali ham normal ishlashni ta'minlamaydi, chunki faqat bitta yarim tsikl faol bo'lganda, rektifikatsiya paytida kirish kuchlanishining yarmi yo'qoladi. Ushbu kamchilik kuchli rektifikator diodlar bilan qoplanadi, ular diodli ko'prik deb ataladigan joyga yig'iladi. Ushbu sxema to'rtta elementdan iborat bo'lib, barcha yarim davrlarda oqim o'tishiga imkon beradi. Shu sababli, o'zgaruvchan tokni doimiy oqimga aylantirish ancha samarali bo'ladi.

Diyot- bir tomonlama oqim o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan bitta p - n o'tishga ega bo'lgan ikki elektrodli yarim o'tkazgichli qurilma. Turli xil diodlar mavjud - rektifikator, impuls, tunnel, teskari, mikroto'lqinli diodlar, shuningdek, zener diodlari, varikaplar, fotodiodlar, LEDlar va boshqalar.

Rektifikator diyotining ishlashi elektr p - n birikmasining xususiyatlari bilan izohlanadi.

Ikki yarimo'tkazgichning chegarasi yaqinida mobil zaryad tashuvchilardan mahrum bo'lgan (rekombinatsiya tufayli) va yuqori elektr qarshiligiga ega bo'lgan qatlam hosil bo'ladi - blokirovka qatlami. Bu qatlam kontakt potentsial farqini (potentsial to'siqni) belgilaydi.

Agar p - n o'tish joyiga tashqi kuchlanish qo'llanilsa, elektr qatlamining maydoniga qarama-qarshi yo'nalishda elektr maydoni hosil bo'lsa, u holda bu qatlamning qalinligi pasayadi va 0,4 - 0,6 V kuchlanishda blokirovka qatlami paydo bo'ladi. yo'qoladi va oqim sezilarli darajada oshadi (bu oqim to'g'ridan-to'g'ri deb ataladi).

Boshqa polaritning tashqi kuchlanishi ulanganda, blokirovkalash qatlami kuchayadi va p - n o'tishning qarshiligi oshadi va ozchilik zaryad tashuvchilarning harakati tufayli oqim nisbatan yuqori kuchlanishlarda ham ahamiyatsiz bo'ladi.

Diyotning to'g'ridan-to'g'ri oqimi asosiylari tomonidan yaratiladi va teskari oqim ozchilik zaryad tashuvchilar tomonidan yaratiladi. Diyot musbat (oldinga) oqimni anoddan katodga yo'nalishda o'tkazadi.

Shaklda. 1 an'anaviy grafik belgilarini (UGO) va rektifikator diodlarning xususiyatlarini (ularning ideal va haqiqiy oqim kuchlanish xususiyatlari) ko'rsatadi. Koordinatalarning kelib chiqishida diodaning (CVC) joriy kuchlanish xarakteristikasidagi ko'rinadigan uzilish grafikning birinchi va uchinchi kvadrantlaridagi turli xil oqim va kuchlanish shkalasi bilan bog'liq. Diyotning ikkita chiqishi: UGOdagi anod A va katod K ko'rsatilmagan va tushuntirish uchun rasmda ko'rsatilgan.

Haqiqiy diodning oqim kuchlanishining xarakteristikasi teskari kuchlanishning ozgina oshishi bilan oqim keskin oshib ketganda, elektr uzilish maydonini ko'rsatadi.

Elektr tokining buzilishi qayta tiklanadi. Ish joyiga qaytib kelganda, diod o'z xususiyatlarini yo'qotmaydi. Agar teskari oqim ma'lum bir qiymatdan oshsa, u holda elektr uzilishi qurilmaning ishdan chiqishi bilan qaytarilmas termal holatga aylanadi.

Guruch. 1. Yarimo'tkazgichli rektifikator diodi: a - an'anaviy grafik tasvir, b - ideal oqim kuchlanish xarakteristikasi, c - haqiqiy oqim kuchlanish xarakteristikasi

Sanoat asosan germaniy (Ge) va kremniy (Si) diodlarini ishlab chiqaradi.

Silikon diodlar past teskari oqimlarga ega, yuqori ish harorati (80 - 100 ° S ga nisbatan 150 - 200 ° S), yuqori teskari kuchlanish va oqim zichligiga (60 - 80 A / sm2 ga nisbatan 20 - 40 A / sm2) bardosh beradi. Bundan tashqari, kremniy keng tarqalgan elementdir (germaniy diodlardan farqli o'laroq, nodir tuproq elementi).

Guruch. 4. UGO va Schottky diyotining tuzilishi: 1 - past qarshilikli boshlang'ich kremniy kristalli, 2 - yuqori qarshilikli kremniyning epitaksial qatlami, 3 - kosmik zaryad mintaqasi, 4 - metall kontakti

Epitaksial qatlam yuzasiga metall elektrod qo'llaniladi, bu rektifikatsiyani ta'minlaydi, lekin ozchilik tashuvchilarni asosiy hududga (ko'pincha oltin) AOK qilmaydi. Shu sababli, ushbu diodlarda bazada ozchilik tashuvchilarning to'planishi va rezorbsiyasi kabi sekin jarayonlar mavjud emas. Shuning uchun, Schottky diodlarining inertsiyasi yuqori emas. Bu to'g'rilash kontaktining to'siq sig'imining qiymati bilan aniqlanadi (1 - 20 pF).

Bunga qo'shimcha ravishda, Schottky diodlarining ketma-ket qarshiligi rektifikator diodlarga qaraganda sezilarli darajada past, chunki metall qatlam har qanday, hatto kuchli dopingli yarimo'tkazgichlarga nisbatan past qarshilikka ega. Bu muhim oqimlarni (o'nlab amper) to'g'rilash uchun Schottky diodlaridan foydalanishga imkon beradi. Ular odatda yuqori chastotali kuchlanishlarni (bir necha MGts gacha) to'g'rilash uchun impulsli ikkilamchi quvvat manbalarida qo'llaniladi.

Potapov L.A.

Rektifikator diodi - bu oqimni faqat bitta yo'nalishda o'tkazadigan qurilma. Uning dizayni bitta p-n o'tish va ikkita chiqishga asoslangan. Bunday diod o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga o'zgartiradi. Bundan tashqari, ular kuchlanishni ko'paytirish uchun elektr davrlarida, vaqt va chastotada signal parametrlariga qat'iy talablar bo'lmagan davrlarda keng qo'llaniladi.

Ish printsipi
Qurilmaning asosiy parametrlari
Rektifikator sxemalari
Pulsli qurilmalar
Import qilingan jihozlar

Ish printsipi

Ushbu qurilmaning ishlash printsipi p-n birikmasining xususiyatlariga asoslanadi. Ikki yarimo'tkazgichning birlashmalari yaqinida zaryad tashuvchilari bo'lmagan qatlam mavjud. Bu qulflash qatlami. Uning qarshiligi juda katta.

Qatlamga ma'lum bir tashqi o'zgaruvchan kuchlanish qo'llanilganda, uning qalinligi kichikroq bo'ladi va keyinchalik butunlay yo'qoladi. Bu holatda ortib borayotgan oqim to'g'ridan-to'g'ri deyiladi. U anoddan katodgacha ishlaydi. Agar tashqi o'zgaruvchan kuchlanish boshqa polaritega ega bo'lsa, u holda blokirovka qatlami kattaroq bo'ladi, qarshilik kuchayadi.

Qurilmalarning navlari, ularning belgilanishi

Dizayni bo'yicha ikkita turdagi qurilmalar mavjud: nuqta va tekislik. Sanoatda eng keng tarqalgan kremniy (belgilash - Si) va germaniy (belgilash - Ge). Birinchisi yuqori ish haroratiga ega. Ikkinchisining afzalligi to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan past kuchlanishning pasayishi hisoblanadi.

Diyotni belgilash printsipi alfanumerik koddir:

Birinchi element - u ishlab chiqarilgan materialning belgilanishi;
Ikkinchisi kichik sinfni belgilaydi;
Uchinchisi ish imkoniyatlarini bildiradi;
To'rtinchisi - ishlab chiqishning seriya raqami;
Beshinchisi - parametrlar bo'yicha saralashni belgilash.

Rektifikator diodining joriy kuchlanish xarakteristikasi (VAC) grafik tarzda ifodalanishi mumkin. Grafik qurilmaning I - V xarakteristikasi chiziqli bo'lmaganligini ko'rsatadi.

Joriy kuchlanish xarakteristikasining dastlabki kvadrantida uning to'g'ridan-to'g'ri tarmog'i unga to'g'ridan-to'g'ri potentsial farq qo'llanilganda qurilmaning eng yuqori o'tkazuvchanligini aks ettiradi. I - V xarakteristikasining teskari filiali (uchinchi kvadrant) past o'tkazuvchanlik holatini aks ettiradi. Bu potentsial farq teskari bo'lganda sodir bo'ladi.

Haqiqiy oqim kuchlanish xususiyatlari haroratga bog'liq. Haroratning oshishi bilan to'g'ridan-to'g'ri potentsial farq kamayadi.

Oqim kuchlanishining xarakteristikasi grafigidan kelib chiqadiki, past o'tkazuvchanlik bilan oqim qurilmadan o'tmaydi. Biroq, teskari kuchlanishning ma'lum bir kattaligida ko'chki buzilishi sodir bo'ladi.

Kremniy qurilmalarining CVC ko'rsatkichi germaniydan farq qiladi. I - V xarakteristikalari turli xil atrof-muhit haroratining funktsiyasi sifatida berilgan. Kremniy qurilmalarining teskari oqimi germaniy qurilmalariga qaraganda ancha past. I - V xususiyatlaridan kelib chiqadiki, u harorat oshishi bilan ortadi.

Eng muhim xususiyat - I - V xarakteristikasining keskin assimetriyasi. Oldinga egilish - yuqori o'tkazuvchanlik, teskari - past. Aynan shu xususiyat rektifikator qurilmalarida qo'llaniladi.

Asbob xususiyatlarini tahlil qilishda shuni ta'kidlash kerak: rektifikatsiya koeffitsienti, qarshilik, qurilma sig'imi kabi miqdorlar hisobga olinadi. Bu differensial parametrlar.

Bu rektifikatorning sifatini aks ettiradi.

Elektr to'lovlarini tejash uchun o'quvchilarimiz "Elektr energiyasini tejash qutisi" ni tavsiya qiladi. Oylik to'lovlar iqtisoddan foydalanishdan oldin 30-50% kamroq bo'ladi. U reaktiv komponentni tarmoqdan olib tashlaydi, buning natijasida yuk va natijada oqim iste'moli kamayadi. Elektr jihozlari kamroq elektr energiyasini iste'mol qiladi va uni to'lash xarajatlari kamayadi.

Buni hisoblash mumkin: u qurilmaning to'g'ridan-to'g'ri oqimining teskari oqimiga nisbatiga teng bo'ladi. Ushbu hisoblash ideal qurilma uchun maqbuldir. Rektifikatsiya faktorining qiymati bir necha yuz mingga yetishi mumkin. U qanchalik katta bo'lsa, rektifikator o'z ishini yaxshiroq bajaradi.

Qurilmaning asosiy parametrlari

Qurilmalarni qanday parametrlar xarakterlaydi? Rektifikator diodlarining asosiy parametrlari:

O'rtacha to'g'ridan-to'g'ri oqimning eng yuqori qiymati;
Eng yuqori ruxsat etilgan teskari kuchlanish qiymati;
Berilgan to'g'ridan-to'g'ri oqimdagi potentsial farqning ruxsat etilgan maksimal chastotasi.

To'g'ridan-to'g'ri oqimning maksimal qiymatiga qarab, rektifikator diodlari quyidagilarga bo'linadi:

Kam quvvatli qurilmalar. Ular 300 mA gacha bo'lgan to'g'ridan-to'g'ri oqim qiymatiga ega;
O'rtacha quvvatning rektifikator diodlari. To'g'ridan-to'g'ri oqim diapazoni 300 mA dan 10 A gacha;
Quvvat (yuqori quvvat). Qiymat 10 A dan yuqori.

Shakl, material, o'rnatish turiga qarab quvvat qurilmalari mavjud. Eng keng tarqalganlari:

O'rtacha quvvatli qurilmalar. Ularning texnik parametrlari 1,3 kilovoltgacha bo'lgan kuchlanish bilan ishlashga imkon beradi;
Kuchli, yuqori quvvatli, 400 A gacha bo'lgan oqimlarni o'tkazishga qodir. Bu yuqori kuchlanishli qurilmalar. Quvvatli diodlarning ishlashi uchun turli xil korpuslar mavjud. Eng keng tarqalgan pin va planshet turlari.

Rektifikator sxemalari

Quvvat qurilmalari uchun o'tish davrlari boshqacha. Tarmoq kuchlanishini to'g'rilash uchun ular bir fazali va ko'p fazali, yarim to'lqinli va to'liq to'lqinli bo'linadi. Ularning aksariyati bir fazali. Quyida bunday yarim to'lqinli rektifikatorning dizayni va vaqt diagrammasidagi ikkita kuchlanish grafigi keltirilgan.

Kirish uchun o'zgaruvchan kuchlanish U1 qo'llaniladi (A-rasm). U grafikning o'ng tomonidagi sinusoid bilan ifodalanadi. Diyot ochiq. Rn yuki orqali oqim o'tadi. Salbiy yarim tsikl bilan diod yopiladi. Shuning uchun yukga faqat ijobiy potentsial farq qo'llaniladi. Shaklda. uning vaqtga bog'liqligi o'z aksini topadi. Bu potentsial farq bir yarim sikl uchun amal qiladi. Sxemaning nomi shu erdan keladi.

Eng oddiy to'liq to'lqinli sxema ikkita yarim to'lqindan iborat. Bunday rektifikatsiya dizayni uchun ikkita diod va bitta qarshilik etarli.

Diyotlar faqat ijobiy AC to'lqin shaklidan o'tadi. Dizaynning noqulayligi shundaki, yarim tsiklda o'zgaruvchan potentsial farq transformatorning ikkilamchi o'rashining faqat yarmidan chiqariladi.

Agar ikkita diod o'rniga to'rtta diod ishlatilsa, samaradorlik oshadi.

Rektifikatorlar sanoatning turli sohalarida keng qo'llaniladi. Uch fazali qurilma avtomobil generatorlarida qo'llaniladi. Va ixtiro qilingan alternatordan foydalanish ushbu qurilma hajmini kamaytirishga yordam berdi. Bundan tashqari, uning ishonchliligi oshdi.

Yuqori kuchlanishli qurilmalarda diodlardan tashkil topgan yuqori kuchlanishli ustunlar keng qo'llaniladi. Ular ketma-ket ulanadi.

Pulsli qurilmalar

Impulsli qurilma bir holatdan ikkinchi holatga o'tish vaqti qisqa bo'lgan qurilma deb ataladi. Ular impuls zanjirlarida ishlash uchun ishlatiladi. Bunday qurilmalar o'zlarining rektifikatorlaridan p-n o'tishlarining kichik quvvatlarida farqlanadi.

Ushbu toifadagi qurilmalar uchun yuqorida ko'rsatilgan parametrlarga qo'shimcha ravishda quyidagilarni kiritish kerak:

Maksimal zarba oldinga (teskari) kuchlanishlar, oqimlar;
Oldinga kuchlanishni sozlash davri;
Qurilmaning teskari qarshiligini tiklash davri.

Shottki diodlari yuqori tezlikda impulsli davrlarda keng qo'llaniladi.

Import qilingan jihozlar

Mahalliy sanoat etarli miqdordagi qurilmalarni ishlab chiqaradi. Biroq, bugungi kunda import qilinganlar eng ko'p talabga ega. Ular yanada sifatli deb hisoblanadi.

Import qilingan qurilmalar televizor va radio sxemalarida keng qo'llaniladi. Ular, shuningdek, noto'g'ri ulanishda (noto'g'ri kutupluluk) turli xil qurilmalarni himoya qilish uchun ishlatiladi. Import qilingan diodlar turlarining soni har xil. Ular uchun to'liq huquqli muqobil o'rnini mahalliy bilan almashtirish hali mavjud emas.

RIZISTORLAR, KOndensatorlar

QISQA NAZARIY MA'LUMOT

Rezistorlar

Rezistorlar elektron jihozlarning eng keng tarqalgan qismlaridan biridir. Ular 20 dan 50% gacha, ya'ni qurilmadagi radio komponentlarning umumiy sonining yarmigacha to'g'ri keladi. Rezistorlarning ishlash printsipi oqim oqimiga qarshilik ko'rsatish uchun materiallarning xususiyatidan foydalanishga asoslangan. Rezistorlar quyidagi asosiy parametrlar bilan tavsiflanadi:

Qarshilikning nominal qiymati... Om (ohm), kilo-ohm (kŌ), mega-ohm (megohm) da o'lchanadi. ,

Qarshilik ko'rsatkichlari rezistor tanasida ko'rsatilgan. Nominal qarshilik qiymati 1-ilovada keltirilgan qarshiliklarning standart seriyasidagi qiymatga mos keladi.

Tolerantlik rezistorning nominal qiymatidan haqiqiy qarshiligi. Ushbu og'ish foiz sifatida o'lchanadi, u normallashtiriladi va aniqlik sinfi bilan aniqlanadi. Eng ko'p ishlatiladigan uchta aniqlik sinflari: I - qarshilik nominal qiymatdan ± 5% ga, II - ± 10% ga, III - ± 20% ga og'ish imkonini beradi. Zamonaviy elektron qurilmalarda ko'pincha qarshilik aniqligi yuqori bo'lgan rezistorlar qo'llaniladi, ular bardoshlik (%) bilan ishlab chiqariladi: ± 2; ± 1; ± 0,5; ± 0,2; ± 0,1; ± 0,05; ± 0,02; ± 0,01 va boshqalar.

Quvvat darajasi Rnom rezistorining tarqalishi. Ushbu parametr vattlarda (Vt) o'lchanadi. Bu doimiy yoki o'zgaruvchan tokning eng yuqori kuchi bo'lib, rezistordan o'tayotganda u uzoq vaqt davomida shikastlanmasdan ishlashi mumkin. Quvvat Pnom, rezistordan o'tadigan oqim I, qarshilik bo'ylab kuchlanish tushishi U va uning qarshiligi R quyidagi munosabatlar bilan bog'liq: P = UI U = IR. Ko'pgina CEA qurilmalari nominal quvvat sarfi 0,125 dan 2 Vt gacha bo'lgan rezistorlardan foydalanadi.

Rezistorning qarshilikning harorat koeffitsienti (TCR). Bu atrof-muhit harorati 1 ° C ga o'zgarganda rezistorning qarshiligining nisbiy o'zgarishini tavsiflaydi va foiz sifatida ifodalanadi. Rezistorlarda TKS ahamiyatsiz va o'rtacha o'ndan bir - bir necha foizni tashkil qiladi.

O'z shovqinining elektromotor kuchi (EMF). Rezistorning ichki shovqini unga kuchlanish berilganda elektronlarning bir qismining tartibsiz harakati tufayli yuzaga keladi. Ichki shovqin EMF (Esh) qo'llaniladigan kuchlanish voltiga mikrovoltlarda o'lchanadi (mV / V). Rezistorlar uchun bu qiymat ham ahamiyatsiz va volt uchun mikrovolt birliklarini tashkil qiladi.

Rezistorlarning o'z-o'zidan induktivligi va sig'imi. Ular umumiy o'lchamlar, dizayn bilan belgilanadi va rezistorlarning chastota diapazoniga ta'sir qiladi.

Rezistorlar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tokni cheklash, kontaktlarning zanglashiga olib boradigan alohida bo'limlarida zarur kuchlanish pasayishlarini yaratish, turli xil sozlashlar (tovush, tembrlar va boshqalar) va boshqa ko'p hollarda qo'llaniladi.

Rezistorlarning an'anaviy grafik belgilari va ulanish sxemalari

GOST 2.728-74 ga binoan, doimiy simli rezistorning UGO quyidagi shaklga ega:

Guruch. 1. UGO simli rezistor

Rezistorlarni ulash sxemalarining ikkita asosiy turi mavjud - rezistorlarning ketma-ket ulanishi va parallel.

Rezistorlar ketma-ket ulanganda, ularning ekvivalent qarshiligi barcha individual qarshiliklarning yig'indisiga teng bo'ladi.

Rezistorlar parallel ulanganda, ularning ekvivalent qarshiligini formula bo'yicha hisoblash mumkin

Kondensatorlar

Elektr kondansatörü - bu elektr zaryadini saqlash uchun ishlatiladigan qurilma.

Kondensatorning ishlash printsipi bir-biriga yaqin joylashgan ikkita o'tkazgich o'rtasida elektr zaryadining to'planishiga asoslanadi. Bunday o'tkazgichlar plitalar deb ham ataladi. Plitalarni ajratib turadigan dielektrik turiga qarab, kondansatkichlarning turlari ajratiladi.

Kondensatorning asosiy parametrlariga quyidagilar kiradi:

Elektr nominal quvvati- kondansatkichning elektr maydoni ta'sirida plitalarga elektr zaryadlarini to'plash qobiliyati. Nominal quvvat kondansatkichda yoki belgilangan seriyaga muvofiq tanlangan qo'shimcha hujjatlarda ko'rsatilgan. U faradlarda [F] o'lchanadi, lekin 1F juda katta, shuning uchun oddiy kondensatorlarning qiymati nano- (10 -9), mikro- (10 -6), mil- (10 -3) prefikslari bilan ishlatiladi.

Tolerantlik kondansatörning nominal qiymatidan haqiqiy sig'imi. Ushbu og'ish foiz sifatida o'lchanadi, u normallashtiriladi va aniqlik sinfi bilan aniqlanadi.

Imkoniyatning harorat koeffitsienti (TKE)- harorat ta'sirida kondansatkichning sig'imining nisbiy o'zgarishi. Harorat ta'sirida kondansatör plitalari o'zlarining geometrik o'lchamlarini, ular orasidagi masofani va dielektrik o'zgarishining dielektrik o'tkazuvchanligining qiymatini o'zgartiradi, shuning uchun kondansatkichning sig'im qiymati ham o'zgaradi. Barcha kondensatorlar uchun bu bog'liqlik chiziqli emas, ammo dielektrik turiga qarab, ba'zilari uchun chiziqli yaqinlashadi.

Nominal kuchlanish U- kondansatör normal haroratda kafolatlangan xizmat muddati davomida ishlashi mumkin bo'lgan doimiy kuchlanishning maksimal ruxsat etilgan qiymati (yoki shahar komponentining yig'indisi va AC komponentining amplitudasi).

Kondensatorlarning shartli grafik belgilari va ulanish sxemalari

Sxematik va elektr diagrammalarida GOST 2.728-74 ga muvofiq kondansatörler quyidagilar bilan belgilanadi:

Guruch. 2. UGO kondansatörü

Kondensatorni almashtirish davrlarining ikkita asosiy turi mavjud - ketma-ket va parallel.

Kondensatorlar parallel ulanganda, ularning sig'imi formulaga muvofiq qo'shiladi

Kondensatorlar ketma-ket ulanganda, ularning ekvivalent sig'imini formula bo'yicha hisoblash mumkin

Rezistor va kondansatör belgilari

Rezistorni belgilash

GOST 28883-90 - sanoatda ishlab chiqarilgan rezistorlar bo'yicha quyidagi markalash tizimlari qo'llaniladi:

Xat to'la

Rezistorning to'liq belgilanishiga kiritilgan parametrlar va xususiyatlar quyidagi ketma-ketlikda ko'rsatilgan: nominal quvvat sarfi, nominal qarshilik va o'lchov birligining harf belgisi, qarshilikning foizda (%) ruxsat etilgan og'ishi, funktsional xarakteristikasi, belgilanishi. milning uchi va milning chiqadigan qismining uzunligi.

Ro'yxatga olish raqami 4, nominal quvvat sarfi 0,5 Vt, nominal qarshilik 10 kOm, ± 1% bardoshlik, shovqin darajasi A guruhi, TKS guruhi - B, barcha iqlimiy bo'lgan doimiy simsiz rezistorning to'liq ramziy belgilanishiga misol. B versiyasi.

P1-4-0.5-10kOm ± 1% A-B-V OZHO.467.157 TU

Xat qisqartmalari

To'liq belgi rezistor korpusida muhim o'rin egallashini hisobga olgan holda, uni ishlatish har doim ham mumkin va qulay emas, shuning uchun nominal qarshilik va ruxsat etilgan og'ish belgilarini o'z ichiga olgan qisqartirilgan harf belgisi joriy etildi. Nominal qarshilik kod bilan ko'rsatilgan. Nominal qarshilikning kodlangan belgilanishi uch yoki to'rtta belgidan iborat bo'lib, ikkita yoki uchta raqam va lotin alifbosining harfini o'z ichiga oladi. Rus yoki lotin alifbosidagi kodning harfi qarshilikni tashkil etuvchi va o'nli kasrning o'rnini aniqlaydigan ko'paytirgichni bildiradi. R, K, M, G, T harflari mos ravishda 1, 10 3, 10 6, 10 9, 10 12 omillarni bildiradi. Nominal qarshilik uchun kodlangan belgilarga misollar quyidagilardir: 215 Ohm - 215R, 150 kOm - 150K, 2.2 Mohm - 2M2, 6.8 GOhm - 6G8.1 TOM - 1T0. % da. Kodlash harflarining ma'nosi 2-ilovada keltirilgan.

Yuqorida tavsiflangan kodlashdan tashqari, sotuvda mavjud bo'lgan rezistorlar rangli kodlangan.

Kondensatorni belgilash

Kondensatorni qisqa harf bilan belgilash rezistorlarni belgilash bilan bir xil qoidalarga muvofiq amalga oshiriladi. Kondensatorning nominal sig'imi 3-4 raqam va ko'paytiruvchi kod yordamida ifodalanadi. Piko-, nano-, mikro-, millifarad omillariga mos keladigan quyidagi p, n, m, m harflaridan foydalanish odatiy holdir.

Kondensator belgilariga misol: p10 - 0,1pF; 1 mk5 - 1,5 mkF.

Yarim o'tkazgichli diodlar:

VAC rektifikator diodi

Haqiqiy diodning xarakteristikasini ideal p-n birikmasining xarakteristikasi bilan solishtirish.

Ma'lumki, ideallashtirilgan yarimo'tkazgichli diodning statik I - V xarakteristikasi quyidagi ifoda bilan tavsiflanadi:

qayerda I- diodli oqim; U- unga qo'llaniladigan kuchlanish; Bu- p-n o'tish parametrlari bilan aniqlanadigan to'yinganlik oqimi; kT/q- issiqlik potentsiali ( kT/q T = 300K da = 0,0259 V).

Ushbu ifoda bilan tavsiflangan xarakteristikaning shakli rasmda ko'rsatilgan. 3.

Guruch. 3. Ideal pn birikmasining I - V xarakteristikasi.

I - V xarakteristikasi ko'rsatilganda, to'g'ridan-to'g'ri va teskari kuchlanish o'qlari bo'ylab shkala boshqacha tanlanadi, chunki bu qiymatlar kattalik tartibida farqlanadi. Turli xil o'lchovlar nol nuqtada xarakteristikada uzilish taassurotini beradi, aslida I - V xarakteristikasi differentsial silliqdir. Xarakteristikaning to'g'ri novdasida oqimning kuchlanishga bog'liqligi eksponentdir va kuchlanish chegara qiymatidan o'tgandan keyin. U voltning o'ndan biriga kuchlanishning keyingi o'zgarishi diod orqali oqimning sezilarli o'zgarishiga olib keladi.

Diyotning faol hududining jismoniy va dizayn parametrlari va geometrik o'lchamlari bilan bog'liq bo'lgan yagona I - V xarakterli parametr to'yinganlik oqimidir. men s.

qayerda q- elektron zaryad; n i - yarimo'tkazgichdagi zaryad tashuvchilarning ichki kontsentratsiyasi; N Db va L pb - diffuziya koeffitsienti va undagi ozchilik tashuvchilarning diffuziya uzunligi; V b - tayanch qalinligi; F Bu p-n birikmasining maydoni.

Haqiqiy diodning joriy kuchlanish xarakteristikasi bir qator sabablarga ko'ra ideal p-n o'tish xususiyatlaridan farq qiladi:

SCR o'tishda teshiklar va elektronlarning rekombinatsiyasi va generatsiyasi

Baza hajmining qarshiligi bo'ylab kuchlanish pasayadi

Yuqori oqimlarda yuqori darajadagi in'ektsiya ta'sirining paydo bo'lishi

p-n birikmasi orqali qochqin oqimlarining mavjudligi

I - V xarakteristikaning teskari novdasi bo'yicha parchalanishning boshlanishi

Bazaning bir hil bo'lmagan qotishmasi

Ajratilgan quvvat bilan p-n o'tish joyini isitish

Ro'yxatga olingan effektlar diodaning I - V xarakteristikasi faqat sifat jihatidan tavsiflanganligiga olib keladi.

I - V xarakteristikaning teskari tarmog'i uchta komponentning yig'indisidan hosil bo'ladi:

to'yinganlik oqimi men s, p-n birikmasining SCRdagi termogeneratsiya oqimi I G va oqish oqimi men ut... Ushbu komponentlar orasidagi nisbat turli yarimo'tkazgichli materiallardan tayyorlangan diodlar uchun farq qiladi.

P-n-o'tishdagi termogeneratsiya oqimi formula bilan tavsiflanadi

qayerda δ - p-n-birikmasining kengligi; t pn SCR o'tishda elektron-teshik juftlarini hosil qilish tezligini tavsiflovchi samarali ishlash muddati. Oqim qaramlik orqali qo'llaniladigan teskari kuchlanishga bog'liq δ (U).

Oqish oqimi pn birikmasi ichidagi va kristall yuzasida o'tkazuvchan kanallar tufayli yuzaga keladi. U birlashmaning maydoni va perimetri va boshqa bir qator omillarga bog'liq va teskari kuchlanishga taxminan chiziqli bog'liqlikka ega.

Haqiqiy diodning I - V xarakteristikasining oldinga yo'nalishi oqimning kuchlanishga eksponensial bog'liqligini saqlab qoladi, shuning uchun uni quyidagi iboralar bilan tasvirlash mumkin:

qayerda men 0 va m- I - V xarakteristikaning turli bo'limlarida o'zgarishi mumkin bo'lgan xarakteristikaning parametrlari.

Turli xil diodlarning xususiyatlarini taqqoslash
materiallar

Ushbu ishda o'rganilgan diodlar turli yarim o'tkazgich materiallardan tayyorlangan, ammo taxminan bir xil jismoniy va strukturaviy parametrlarga ega. Ularning xarakteristikalaridagi farq parametrlarning farqiga bog'liq:

Taqiqlangan zonaning tarmoqli kengligi

Zaryadlovchi tashuvchining harakatchanligi

· Zaryad tashuvchilarning ishlash muddati va boshqalar.

Tarmoq oralig'i qiymatlaridagi farq parametrlar farqiga eng katta ta'sir ko'rsatadi. Masalan, g... U zaryad tashuvchilarning ichki kontsentratsiyasini aniqlaydi n i I - V xarakteristikaning parametrlari uchun ifodaga kiritilgan.

Bandgap qiymati Masalan, g va n i 3-ilovada keltirilgan.

Barcha diodlarning to'yinganlik oqimlari, germaniydan tashqari, juda kichik va bir necha nanoamperni tashkil qiladi, shuning uchun bu diodlarning teskari oqimining asosiy komponenti oqish oqimidir. Turli xil diodlarning I - V xarakteristikasining to'g'ridan-to'g'ri tarmoqlari o'rtasidagi asosiy farq to'yinganlik oqimining turli qiymatlari hisoblanadi. 3-ilovada qiymatlar ko'rsatilgan U OL haqiqiy diodlar uchun nazariy jihatdan olingan, u bir qator sabablarga ko'ra farq qilishi mumkin, asosan, bazaning hajm qarshiligining pasayishi tufayli.

ISHLARNI BAJARISH TARTIBI

Haqiqiy diodaning joriy kuchlanish xarakteristikasini o'rganish uchun talabalar tajriba sxemasini yig'ishlari kerak

Guruch. 4. Tajribaning sxemasi

Raqamli osiloskop yoki raqamli multimetrlar milliampermetr va voltmetr sifatida ishlatilishi mumkin. Manba sifatida NI ELVIS o'quv dastgohidagi boshqariladigan kuchlanish manbai ishlatiladi. Stend generatorining uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun sxemaga cheklovchi qarshilik R ni kiritish kerak, uning qiymati talabalar tomonidan stend parametrlari yordamida hisoblanishi kerak.

Sxemani yig'ib, o'qituvchi tomonidan tekshirilgandan so'ng, talabalar bir qator tajribalarni o'tkazishlari kerak. Jeneratördan chiqishda kuchlanish qiymatini sozlash va asboblar ko'rsatkichlarini jadvalga yozish orqali.