Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

I_пр  I_диф  I_s  I_s (e ^φT
1)


(10.1)

При температуре Т  300К тепловой потенциал φ_T
 25мВ , поэтому уже при

U  0,1В формулу (18.1) можно упростить:
U

I  I_se ^φT
(10.2)

Дифференциальное сопротивление p-n -перехода можно определить по формуле:

1 _ dI _ 1

r dU φ

(I  I_s ) , откуда получим:

диф T


^rдиф
_ φ_T
(I  I_s )


(10.3)

Вольтамперная характеристика p-n -перехода показана на рис.10.2а. Прямое

напряжение не превышает контактной разности потенциалов
ψ_к . Обратное напряже-

ние ограничивается пробоем p-n -перехода. В закрытом состоянии через p-n -переход

проходит малый по величине ток
I_обр . Как видно, p-n -переход пропускает ток в одном

направлении и может использоваться для выпрямления синусоидальных токов. При ла- винном пробое происходит резкое увеличение числа подвижных носителей зарядов, ток через p-n -переход неограниченно возрастает, а напряжение на нем остается неиз- менными. Это используется для стабилизации напряжения. Лавинный пробой обратим, свойства полупроводника восстанавливаются после снятия напряжения. Однако вслед за лавинным пробоем может произойти тепловой пробой, который разрушает полупро- водник.
Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор, имеющий два вывода и один выпрямляющий p-n -переход. Структура полупроводникового диода показана на рис.10.2б, условное обозначение диода показано на рис.10.2в.

Рис.10.2. Вольтамперная характеристика p-n -перехода

Электрод, подключенный к области p, называют анодом, а электрод, подклю- ченный к области n, называют катодом. Выпрямительные полупроводниковые диоды используют для выпрямления токов, величиной от десятков миллиампер до десятков ампер. При протекании большого тока через p-n-переход в объеме полупроводника па-

дает значительное напряжение. С учетом этого вольтамперная характеристика приоб- ретает вид:

I  I_s  e
(U IR)
^φT , где R –называют последовательным сопротивлением.

Высокочастотные диоды детектируют сигналы на частотах до десятков мега- герц. Выпрямительные диоды при высоких обратных напряжениях имеют необрати- мый тепловой пробой (пунктирная линия на рис.10.2а).
Стабилитроном называют полупроводниковый диод, работающий в режиме ла- винного пробоя и предназначенные для стабилизации постоянного напряжения. Услов- ное обозначение стабилитрона показано на рис.18.2.г. По графику ВАХ на участке ла- винного пробоя можно найти дифференциальное сопротивление стабилитрона:

^Rдиф.ст
_ ΔU_ст
ΔI_ст
(10.4)

ватт.
Мощность рассеяния у стабилитронов составляет от сотен милливатт до десяти


Тиристором называют полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состо-

яниями и тремя или более последовательно включенными p-n -переходами. Наиболее распространенная структура управляемого тиристора с четырьмя чередующимися сло- ями полупроводников p- и n- типов показана на рис.18.3. Кроме анодного и катодного выводов управляемый тиристор имеет еще вывод управляющего электрода УЭ. УЭ может подключаться к ближайшей к катоду p- области (тиристор с катодным управле- нием) или к ближайшей к аноду n- области (тиристор с анодным управлением).

Рис.10.3. Схема включения (а), структура (б) и вольтамперная характеристика (в) тиристора с катодным управлением

На рис.10.3 показана схема включения тиристора с катодным управлением. Ис- точник напряжения Е _упр через сопротивление R_упр создает в управляющем электроде УЭ ток управления I_у. В цепи анода I при возрастании анодного напряжения U остает- ся малым до напряжения включения U_вкл, которое зависит от тока управления. После открывания тиристора анодный ток скачком увеличивается и переходит на участок ВАХ открытого состояния. Для выключения тиристора надо уменьшить анодный ток до значения тока удержания I_уд или поменять полярность напряжения на аноде.

2.