A diódák típusai és alkalmazásuk bemutatása. Előadás a következő témában: „Félvezető diódák
Előadás a témában: „Félvezető diódák” Elkészítette: Barmin R.A. Gelzin I.E. A félvezető dióda egy nemlineáris elektronikus eszköz, két kivezetéssel. A félvezető diódák tulajdonságai a dióda belső felépítésétől, típusától, mennyiségétől és adalékolási szintjétől, valamint az áram-feszültség jellemzőitől függően változnak. Megvizsgáljuk a következő típusú diódákat: egyenirányító diódák alapján p-n csomópont Zener diódák, varikapok, alagút és fordított diódák. J J s (e VG 1) Egyenirányító dióda be p-n alaponátmenet Az egyenirányító dióda alapja egy hagyományos elektron-lyuk átmenet, az ilyen dióda áram-feszültség karakterisztikája kifejezett nemlinearitású. Előfeszítés esetén a diódaáram befecskendezett, nagy méretű, és a fő vivőáram diffúziós összetevőjét képviseli. Fordított előfeszítés esetén a diódaáram kicsi, és a kisebbségi vivőáram drift komponensét képviseli. Egyensúlyi állapotban az elektronok és lyukak diffúziós és sodródó árama miatti összáram nulla. Rizs. A félvezető dióda paraméterei: a) áram-feszültség karakterisztika; b) az áram-feszültség karakterisztikus ház kialakítását a J J s egyenlet írja le (e VG 1) Egyenirányítás diódában A p-n átmeneten alapuló félvezető dióda egyik fő tulajdonsága az áram-feszültség éles aszimmetriája. jellemző: nagy vezetőképesség előre előfeszítéssel és alacsony fordított előfeszítéssel. Ezt a dióda tulajdonságot egyenirányító diódákban használják. Az ábra a váltakozó áram diódában történő egyenirányítását szemlélteti diagramot. - Ideális dióda egyenirányítási együtthatója p-n átmenet alapján. Jellegzetes ellenállás A diódák jellemző ellenállásának két típusa van: az rD differenciálellenállás és az RD egyenáram-ellenállás. A differenciálellenállást az RD U I U I 0 (e U 1) egyenáramú ellenállásként határozzuk meg.< rD. Стабилитроны Стабилитрон - это полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке вольт-амперной характеристики. ВАХ стабилитрона имеет вид, представленный на рисунке При достижении напряжения на стабилитроне, называемого напряжением стабилизации Uстаб, ток через стабилитрон резко возрастает. Дифференциальное сопротивление Rдиф идеального стабилитрона на этом участке ВАХ стремится к 0, в реальных приборах величина Rдиф составляет значение: Rдиф 250 Ом. Основное назначение стабилитрона – стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи. В связи с этим последовательно со стабилитроном включают нагрузочное сопротивление, демпфирующее изменение внешнего напряжения. Поэтому стабилитрон называют также опорным диодом. Напряжение стабилизации Uстаб зависит от физического механизма, обуславливающего резкую зависимость тока от напряжения. Различают два физических механизма, ответственных за такую зависимость тока от напряжения, – лавинный и туннельный пробой p-n перехода. Для стабилитронов с туннельным механизмом пробоя напряжение стабилизации Uстаб невелико и составляет величину менее 5 вольт: Uстаб < 5 В. Для стабилитронов с лавинным механизмом пробоя напряжение стабилизации обычно имеет большие значения и составляет величину более 8 вольт: Uстаб >8 V. Varicaps A Varicap egy félvezető dióda, melynek működése a sorompó függőségén alapul. kapacitások p-n átmenet fordított feszültségről. A varikapokat elektromosan szabályozott kapacitású elemekként használják az áramkörökben, amelyek egy oszcilláló áramkör frekvenciáját hangolják, frekvenciákat osztanak és szoroznak, frekvenciamodulációt, vezérelt fázisváltókat stb. a p-n csomópontban. Ha a diódára fordított feszültséget kapcsolunk, a potenciálgát magassága megnő. Egy külső fordított feszültség az elektronokat mélyebbre tolja a tartományba, ami a pn átmenet kimerült tartományának kitágulását eredményezi, ami egy egyszerű lapos kondenzátornak tekinthető, amelyben a lemezek a tartomány határai. Ebben az esetben a lapos kondenzátor kapacitásának képletével összhangban a lemezek közötti távolság növekedésével (a fordított feszültségérték növekedése miatt) a p-n átmenet kapacitása csökken. Ennek a csökkenésnek csak az alap vastagsága szab határt, amelyen túl az átmenet nem tud tágulni. Ha ezt a minimumot elérjük, a kapacitás nem változik a fordított feszültség növekedésével. Az alagútdióda egy p+-n+ átmeneten alapuló, erősen adalékolt tartományokkal rendelkező félvezető dióda, amelynek áram-feszültség karakterisztikájának előremenő szakaszában az áram n alakú feszültségfüggése figyelhető meg. Egy n+ típusú félvezetőben a vezetési sávban a Fermi-szintig minden állapotot elektronok foglalnak el, a p+ típusú félvezetőben pedig lyukak. Két degenerált félvezető által alkotott p+-n+ átmenet sávdiagramja: Számítsuk ki a degenerált p-n átmenet geometriai szélességét! Feltételezzük, hogy ebben az esetben a p-n átmenet aszimmetriája megmarad (p+ egy erősebben adalékolt terület). Ekkor a p+-n+ átmenet szélessége kicsi: 2 s 0 2 0 W 2 s 0 E g qN D 2 1 10 qN D 12 1.6 10 19 1 6 ~ 10 см ~ 100 Å Becsüljük meg a de Broglie hullámhosszát az elektron egyszerű összefüggésekből: E 2 2 2 2m 2 kT ; 2 mkT h 2 1 h 2 mkT 2 9.1 10 31 1. 38 10 6. 3 10 34 23 300 ~ 140 Å Így a p+-n+ átmenet geometriai szélessége összevethető a de Broglie-féle elektrohullámhosszal. . Ebben az esetben egy degenerált p+-n+ csomópontban kvantummechanikai hatások megnyilvánulására lehet számítani, amelyek közül az egyik a potenciálgáton áthaladó alagút. Keskeny gát esetén az alagút átszivárgás valószínűsége nem nulla. A fordított dióda egy alagútdióda negatív differenciálellenállási szakasz nélkül. Az áram-feszültség karakterisztika nagy nemlinearitása nullához közeli alacsony feszültségeknél (mikrovolt nagyságrendben) lehetővé teszi, hogy ezt a diódát gyenge jelek detektálására használják a mikrohullámú tartományban. Germánium fordított dióda áram-feszültség karakterisztikája a) teljes áram-feszültség karakterisztika; b) az áram-feszültség karakterisztika fordított metszete különböző hőmérsékleteken
A varikapok működése a kapacitív használaton alapul tulajdonságok р-nátmenet. A Varicaps különféle célokra használható változó kondenzátorként. Néha paraméteres erősítőkben használják őket. A parametrikus erősítő működési elve egy L tekercsből és egy C kondenzátorból álló rezgőkör veszteségeinek részleges kompenzálása, a kondenzátor kapacitásának vagy a tekercs induktivitásának időszakos változásával (feltéve, hogy a változás bekövetkezik bizonyos mennyiségi és fáziskapcsolatok az áramkör oszcillációs frekvenciájával). Ebben az esetben az elektromos rezgések (jel) teljesítményének növekedése a forrás energiája miatt következik be, amely időszakosan megváltoztatja a reaktív paraméter értékét. Ilyen változó reaktív paraméterként egy varicap-ot használnak, amelynek kapacitása egy speciális szivattyúgenerátorról táplált harmonikus feszültség hatására változik. Ha egy varicap és egy szivattyú generátor segítségével minden áramköri veszteséget teljesen kiegyenlítünk, pl. öngerjesztő állapotba hozzuk, akkor az ilyen rendszert parametrikus generátornak nevezzük.
zener dióda
7
Feszültségstabilizátor zener-diódán és az 1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh zener-diódák áram-feszültség karakterisztikáján
Feszültségstabilizátor alapúZener dióda és az 1-KS133A, 2KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh zener diódák áram-feszültség karakterisztikája
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Áram-feszültség jellemzők
1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh
9
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Varicap: megnevezése és wachja
Maximális variációs kapacitás
5-300 pF
10
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
DIÓDÁK ALKALMAZÁSA
Az elektrotechnikában:1) egyenirányító eszközök,
2) védőeszközök.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
EGYENERÍTŐ DIAGRAMOK
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsSztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Félhullámú egyenirányító működése
Egyenirányító kimeneti feszültségeu(t) = u(t) - u(t),
Átlagos értékként -
U = Um/π,
hőség
bejárat
hőség
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
dióda
EGYENERÍTŐ DIAGRAMOK
Egyfázisú teljes hullámú egyenirányítófelezőponttal
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Egyfázisú teljes hullámú egyenirányító középponttal
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsTeljes hullámú egyenirányító működés
szintén a második törvény határozza meg
Kirchhoff:
Pillanatnyi értékként -
u (t) = u (t) - u (t),
effektív érték formájában –
U = 2Um/π
hőség
bejárat
hőség
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
dióda
EGYENERÍTŐ DIAGRAMOK
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsEgyfázisú híd egyenirányító
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsTeljes hullámú híd egyenirányító működése
Ebben az áramkörben a kimeneti feszültségKirchhoff második törvénye határozza meg:
Pillanatnyi értékként -
u (t) = u (t) - 2u (t),
effektív érték formájában –
U = 2 Um/π,
miközben figyelmen kívül hagyja a keresztirányú feszültségesést
diódák kis méretük miatt.
hőség
bejárat
hőség
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
dióda
EGYENERÍTŐ DIAGRAMOK
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Ripple frekvenciaf1п = 3 fс
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
EGYENERÍTŐ DIAGRAMOK
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsHáromfázisú hídvezérlő áramkör
Az állandó komponens ebben az áramkörbenelég nagy
m
, akkor Ud 0 =0,955Uл m,
U 2 U Sin
d0
2
m
ahol: U2 – a lineáris effektív értéke
egyenirányító bemeneti feszültség,
m – egyenirányító fázisok száma.
Ul m - a lineáris amplitúdó értéke
feszültség
A harmonikus pulzáció amplitúdója kicsi,
és pulzációs gyakoriságuk magas
Um1 = 0,055Uл m (frekvencia f1п = 6 fс)
Um2 = 0,013Uл m (frekvencia f2п = 12 fс)
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
TELJESÍTMÉNYSZŰRŐK
Kapacitív (C – szűrők)Induktív (L – szűrők)
LC - szűrők
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Kapacitív (C – szűrő)
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsKapacitív (C – szűrő)
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsKapacitív (C – szűrő)
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsInduktív (L – szűrő)
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsInduktív (L – szűrő)
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Bipoláris tranzisztorokBipoláris tranzisztor
félvezetőnek nevezzük
két p-n átmenettel rendelkező készülék.
Háromrétegű szerkezettel rendelkezik
n-p-n vagy p-n-p-típusú
33
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Szerkezet és jelölés
bipoláris tranzisztor
34
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Bipoláris tranzisztor szerkezet
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Tranzisztor működési módokA következő tranzisztor üzemmódokat különböztetjük meg:
1) aktuális lekapcsolási mód (zárt mód
tranzisztor) ha mindkét csomópont előfeszített
fordított irány (zárt); 2) mód
telítettség (nyitott tranzisztoros mód),
amikor mindkét átmenet előre torzított
irányba, a tranzisztorokban az áramok maximálisak és
nem függ a paramétereitől: 3) aktív mód,
amikor az emitter csomópont előre előfeszített
irány, kollektor - az ellenkező irányba.
37
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Séma közös alappal
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Séma a közös alapés annak áram-feszültség karakterisztikája39
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Közös emitter (CE) áramkör
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsÁramkör közös kollektorral (OK)
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsÁramkör OE(a), áram-feszültség karakterisztikával és áramkör OK(b)-vel
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsA tranzisztorok jellemzői és egyenértékű áramkörei
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsKözös emitter áramkör
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsOszcillogramok az OE-vel rendelkező erősítő be- és kimenetén
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsKözös emitter áramkör
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsTirisztorok
A három p-n átmenettel rendelkező többrétegű szerkezeteket tirisztoroknak nevezzük.Tirisztorok két kivezetéssel
(kételektróda) nevezzük
dinisztorok,
három (három elektródával) -
tirisztorok.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
A tirisztor tulajdonságai
A fő ingatlan azkettesben lenni
stabil egyensúlyi állapotok:
a lehető legnyitottabb, és
lehetőleg zárt.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
A tirisztor tulajdonságai
Be lehet kapcsolni a tirisztorokatalacsony teljesítményű impulzusok az áramkör mentén
menedzsment.
Kikapcsolás - polaritás módosítása
áramköri feszültség ill
csökkentve az anódáramot
a tartóáram alatti értékeket.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Tirisztorok alkalmazása
Emiatt a tirisztorok besorolása aosztályváltás
félvezető eszközök, főleg
amelynek alkalmazása az
érintés nélküli kapcsolás
elektromos áramkörök.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
A dinisztor felépítése, megnevezése és áram-feszültség jellemzői.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Ha a dinisztort közvetlenül bekapcsoljuk, a forrástápegység Az En előfeszíti a P1 és P3 p-n átmeneteket
előre, és P2 - az ellenkező irányba,
a dinisztor zárt állapotban van és
minden rákapcsolt feszültség leesik
a P2 átmenetnél. A készülék áramerőssége meghatározásra kerül
szivárgási áram Iut, melynek értéke
században van
mikroampertől több mikroamperig
(OA szakasz). Differenciális
u
dinisztor ellenállás Rdiff = l a szakaszban
Az OA pozitív és meglehetősen nagy. Az övé
értéke több százat is elérhet
megaohm Az AB szakaszon Rdiff<0 Условное
A dinisztor jelölése ab.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Tirisztor szerkezet
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsTirisztor jelölés
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsA tirisztor bekapcsolásának feltételei
1. Előremenő feszültség a tirisztoron(anód +, katód -).
2. Impulzus nyitás szabályozása
tirisztornak elegendőnek kell lennie
hatalom.
3. Terhelési ellenállás kell
kevésbé kritikus
(Rcr = Umax/Isp).
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Mezőhatás tranzisztorok
60
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Térhatású (unipoláris) tranzisztorok
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsSzigetelt kapu térhatású tranzisztor
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsVISSZAJELZÉS Készítette: Stepanov K.S.
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsVISSZACSATOLÁS
Az ok hatása az okozatra,ezt az okot okozó ún
visszacsatolás.
Visszajelzés, amely megerősít
pozitív (POS).
A visszacsatolás gyengülése
a következmény hatását ún
negatív (NOS).
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
VISSZAJELZÉS OS blokkdiagram
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsSoros áram visszacsatolás
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsSoros áram visszacsatolás
Erősítő erősítés beU ki
a nyíl irányát
K
U be
Fordított átviteli együttható
kapcsolatokat a nyíl irányába
U os
U ki
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Soros áram visszacsatolás
β azt mutatja, hogy a kimenet melyik részétfeszültség kerül a bemenetre.
Általában
1
U az U-ban U-ban oc U-ban U-ben ki
U ki KU in K (U in U out)
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Soros áram visszacsatolás
EzértMajd
K
K
1 K
U ki
K
K KK
U be
U os
U ki Z n
K
1
Zн
K
1 K
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Soros áram visszacsatolás
Bemeneti impedanciaMivel a sémában
Majd
Z in (1 K) Z in
U os (I out I be)
U-ben U-ben (én ki-ben-ben)
Z in Z in (1 K I)
Z out (1 K in)
Z ki
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Soros áram visszacsatolás
Ahol KI az áramerősítés. Őnullánál kisebbnek kell lennie, azaz. erősítő
invertálónak kell lennie.
K in Zin * Kin / (Rg Zin)
Az OOS K in<0
Használják, amikor szükség van rá
nagy Zout. Akkor egy ilyen erősítő
egyenértékű egy áramgenerátorral. at
mély OOS igazságos
>>Zout
Z ki
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Soros feszültség visszacsatolás
Soros operációs rendszerfeszültség
Által
Növeli a bemenetet és csökkenti
kimeneti impedancia
Z ki
Z ki
1 K hüvelyk
Z be
Rg Z be
ahol Kv – átviteli tényező
erősítő készenléti üzemmódban
Emitter Follower – Bright
példa a Sequential OOS-re
feszültség
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Párhuzamos áram visszacsatolás
PárhuzamosSztyepanov Konsztantyin Szergejevics
OOS áram szerint
Párhuzamos feszültség visszacsatolás
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsLOGIKAI ELEMEK Készítette: Stepanov K.S.
Sztyepanov Konsztantyin SzergejevicsLOGIKAI ELEMEK
Logikai elemek - eszközök,feldolgozásra szánták
információ digitális formában
(magas jelsorozatok -
"1" és alacsony - "0" szintek binárisan
logika, a „0”, „1” és „2” sorrendet
hármas logika, sorozat "0",
"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" és "9"
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
LOGIKAI ELEMEK
Fizikailag, logikai elemekteljesíthető
mechanikai,
elektromechanikus (be
elektromágneses relék),
elektronikus (diódákon és
tranzisztorok), pneumatikus,
hidraulikus, optikai stb.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
LOGIKAI ELEMEK
A tétel bizonyítása után 1946-banNeumann János a gazdaságról
exponenciális helyzetrendszerek
számonkérés vált ismertté
a bináris és a trináris előnyei
számrendszerekhez képest
decimális számrendszer.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
LOGIKAI ELEMEK
A kettősség és a hármasság lehetővé tesziszámot jelentősen csökkenteni
műveleteket és végrehajtó elemeket
ehhez a kezeléshez képest
decimális logikai kapuk.
A logikai elemek teljesítenek
logikai függvény (művelet) -val
bemeneti jelek (operandusok,
adat).
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
LOGIKAI ELEMEK
Logikai műveletek eggyeloperandusokat unárisnak nevezzük, és
kettő - bináris, hárommal -
hármas (hármas,
hármas) stb.
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
LOGIKAI ELEMEK
A lehetséges unáris műveletek közülaz egységes kimenet érdekli
a megvalósítások műveleteket jelentenek
tagadások és ismétlések, sőt,
a negációs műveletnek nagy
jelentőséggel bír, mint az ismétlési művelet, Sztepanov Konsztantyin Szergejevics Mnemonikus szabály Egyenértékűségért bármely
A kimenet a következő lesz:
páros szám „1” érvényes,
páratlan számú „1” érvényes,
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
Összeadás modulo 2 (2XOR, egyenlőtlen). Az ekvivalencia megfordítása.
ASztyepanov Konsztantyin Szergejevics
0
0
1
1
B
0
1
0
1
f(AB)
0
1
1
0
Mnemonikus szabály
Modulo 2 összegért bármelyikkela bemenetek száma így hangzik:
A kimenet a következő lesz:
"1" akkor és csak akkor, ha a bemeneten
páratlan számú „1” érvényes,
"0" akkor és csak akkor, ha a bemeneten
páros szám „1” érvényes,
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics Köszönöm a figyelmet
Sztyepanov Konsztantyin Szergejevics
2. dia
Dióda - vákuum vagy félvezető eszközök, amelyek váltakozó áramot továbbítanak elektromos áram csak egy irányba, és két érintkezővel rendelkezik az elektromos áramkörbe való beillesztéshez.
3. dia
A diódának két kivezetése van, amelyeket anódnak és katódnak neveznek. Ha egy diódát elektromos áramkörhöz csatlakoztatunk, az áram az anódról a katódra folyik. A dióda fő tulajdonsága, hogy áramot csak egy irányba vezet. A diódák a félvezetők osztályába tartoznak, és aktív elektronikai alkatrészeknek minősülnek (az ellenállások és a kondenzátorok passzívak).
4. dia
A dióda fő tulajdonsága az egyirányú vezetőképesség. Ez a tulajdonság határozza meg a dióda rendeltetését: – a nagyfrekvenciás modulált rezgések átalakítása hangfrekvenciás árammá (észlelés); – a váltakozó áram egyenárammá alakítása Dióda tulajdonságai
5. dia
A diódák osztályozása A forrás félvezető anyaga alapján a diódákat négy csoportra osztják: germánium, szilícium, gallium-arzenid és indium-foszfid. A germániumdiódákat széles körben használják tranzisztoros vevőkészülékekben, mivel nagyobb átviteli együtthatóval rendelkeznek, mint a szilíciumdiódák. Ez annak köszönhető, hogy az érzékelő bemenetén lévő nagyfrekvenciás jel kis feszültségén (körülbelül 0,1...0,2 V) nagyobb vezetőképességet és viszonylag alacsony terhelési ellenállást mutatnak (5...30 kOhm). Félvezető diódák
6. dia
A tervezési és technológiai jellemzők alapján a diódákat pont- és síkdiódákra osztják. A félvezető diódák rendeltetésük szerint a következő fő csoportokba sorolhatók: egyenirányítók, univerzális diódák, impulzusdiódák, varicaps, zener diódák (referenciadiódák), stabisztorok, alagútdiódák, fordított diódák, lavinadiódák (ALD), tirisztorok, fotodiódák, LED-ek és optocsatolók.
7. dia
A diódákat a következő alapvető elektromos paraméterek jellemzik: – a diódán átmenő áram előrefelé (előre irányuló áram Ipr); – a diódán áthaladó áram ellentétes irányban (fordított áram Irev); – a legnagyobb megengedett egyenirányított CURRENT rect. Max; – a legnagyobb megengedett egyenáram I ex.add.; – előremenő feszültség U n p ; – fordított feszültség és körülbelül P; – a legnagyobb megengedett fordított feszültség és fordított max – CD kapacitás a dióda kivezetései között; – méretek és üzemi hőmérséklet tartomány
8. dia
A dióda áramkörhöz való csatlakoztatásakor ügyelni kell a helyes polaritásra. A katód és az anód helyének egyszerű meghatározása érdekében speciális jelöléseket helyeznek el a testen vagy az egyik dióda kivezetésén. A diódák jelölésének többféle módja van, de leggyakrabban a test katódjának megfelelő oldalára gyűrűcsíkot helyeznek. Ha nincs diódajelölés, akkor a félvezető diódák kivezetései meghatározhatók mérőműszer- a dióda csak egy irányba engedi át az áramot
9. dia
A dióda működése egy egyszerű kísérlet segítségével szemléltethető. Ha egy akkumulátort egy kis teljesítményű izzólámpán keresztül csatlakoztat egy diódához úgy, hogy az akkumulátor pozitív pólusa az anódhoz, a negatív pólus pedig a dióda katódjához csatlakozik, akkor az áram folyik a keletkező elektromos áramkörben, és kigyullad a lámpa. Ennek az áramnak a maximális értéke a dióda félvezető átmenetének ellenállásától és a rákapcsolt egyenfeszültségtől függ. A diódának ezt az állapotát nyitottnak, a rajta átfolyó áramot I pr egyenáramnak, a rákapcsolt feszültséget pedig, amely miatt a dióda nyitott, előremenő feszültségnek U pr Cserélve a lámpa nem világít, mivel a dióda zárt állapotban lesz és erős ellenállást biztosít az áramkörben lévő árammal szemben. Érdemes megjegyezni, hogy a dióda félvezető csomópontján az ellenkező irányú kis áram továbbra is átfolyik, de az előremenő áramhoz képest olyan kicsi, hogy a villanykörte nem is reagál. Ezt az áramot I arr fordított áramnak, az azt létrehozó feszültséget pedig U arr fordított feszültségnek nevezzük.
10
10. dia
A diódák jelölése A diódatest általában azt a félvezető anyagot jelöli, amelyből készült (betű vagy szám), típusát (betű), az eszköz rendeltetését vagy elektromos tulajdonságait (szám), az eszköz típusának megfelelő betűt, valamint a használat dátumát. gyártása, valamint annak szimbóluma. A dióda szimbólum (anód és katód) azt jelzi, hogy a diódát hogyan kell csatlakoztatni a készüléklapokra. A diódának két kivezetése van, amelyek közül az egyik a katód (mínusz), a másik az anód (plusz). A diódatesten egy hagyományos grafikus kép látható nyíl formájában, amely jelzi előre irány, ha nincs nyíl, akkor a „+” jel kerül elhelyezésre. Egyes diódák lapos kivezetései (például a D2 sorozat) közvetlenül a dióda szimbólumával és típusával vannak ellátva. Színkód alkalmazásakor az anódhoz közelebb kerül egy színjel, pont vagy csík (2.1. ábra). Bizonyos típusú diódáknál pontok és csíkok formájában színes jelöléseket használnak (2.1. táblázat). A régebbi típusú diódák, különösen a pontdiódák üvegből készültek, és „D” betűvel jelölték őket, egy számmal és egy betűvel, amely az eszköz altípusát jelzi. A germánium-indium síkdiódákat "D7"-nek nevezték.
11
11. dia
Jelölési rendszer A jelölésrendszer négy elemből áll. Az első elem (betű vagy szám) jelzi a félvezető forrásanyagot, amelyből a dióda készül: G vagy 1 - germánium * K vagy 2 - szilícium, A vagy 3 - gallium-arzenid, I vagy 4 - indium-foszfid. A második elem egy betű, amely a dióda osztályát vagy csoportját jelzi. A harmadik elem egy szám, amely meghatározza a dióda célját vagy elektromos tulajdonságait. A negyedik elem a sorszámot jelöli technológiai fejlődés dióda, és A-tól Z-ig jelölik. Például a KD202A dióda jelentése: K - anyag, szilícium, D - egyenirányító dióda, 202 - rendeltetési és fejlesztési szám, A - fajta; 2S920 - szilícium zener dióda nagy teljesítményű A típusú fajták; Az AIZ01B egy indium-foszfid alagútdióda, a B típusú kapcsolási változatból. Néha vannak olyan diódák, amelyeket elavult rendszerek szerint jelölnek ki: DG-Ts21, D7A, D226B, D18. A D7 diódák a DG-Ts diódáktól eltérnek a fémházas kialakításukban, aminek következtében megbízhatóbban működnek párás atmoszférában. Az egyenirányítókban általában a DG-Ts21...DG-Ts27 típusú germániumdiódákat és a hasonló jellemzőkkel rendelkező D7A...D7Zh diódákat használják rádióberendezések váltóáramú hálózatról történő táplálására. A dióda megjelölése nem mindig tartalmaz néhány műszaki adatot, ezért ezeket a félvezető eszközökre vonatkozó kézikönyvekben kell keresni. Az egyik kivétel néhány dióda megjelölése KS betűkkel vagy K helyett számmal (például 2C) - szilícium zener diódák és stabilizátorok. E megjelölések után három számjegy van, ha ezek az első számjegyek: 1 vagy 4, akkor az utolsó két számjegyet véve 10-zel elosztva megkapjuk az Ust stabilizációs feszültséget. Például a KS107A egy stabilizátor, Ust = 0,7 V, 2S133A egy zener dióda, Ust = 3,3 V. Ha az első számjegy 2 vagy 5, akkor az utolsó két számjegy Ust, például KS 213B - Ust = 13 V, 2C 291A - 0Ust = 91 V, ha a szám 6, akkor az utolsó két számjegyhez hozzá kell adni 100 V-ot, például KS 680A – Ust = 180 V.
12
12. dia
Blokkdiagram félvezető dióda p-n átmenettel: 1 - kristály; 2 - következtetések (jelenlegi levezetések); 3 - elektródák (ohmikus érintkezők); 4 - a p-n átmenet síkja. A p-n átmenettel rendelkező félvezető diódák tipikus áram-feszültség karakterisztikája: U - feszültség a diódán; I - áram a diódán keresztül; U* fordulat és I* fordulat - legnagyobb megengedett fordított feszültség és a megfelelő fordított áram; U st - stabilizáló feszültség.
13
13. dia
Kis jel (for alacsony szintek jel) p-n átmenetű félvezető dióda egyenértékű áramköre: r p-n - a p-n átmenet nemlineáris ellenállása; r b - a félvezető térfogatának ellenállása (diódalap); r yt - felületi szivárgások ellenállása; C B - a p-n átmenet akadálykapacitása; C diff - diffúziós kapacitás, amelyet a mobil töltések felhalmozódása okoz az alapban egyenfeszültség mellett; C k - házkapacitás; L to - áramvezetékek induktivitása; A és B - következtetések. A folytonos vonal magával a p-n átmenettel kapcsolatos elemek kapcsolatát mutatja. Alagút (1) és fordított (2) diódák áram-feszültség jellemzői: U - feszültség a diódán; I - áram a diódán keresztül
14
14. dia
Félvezető diódák (megjelenés): 1 - egyenirányító dióda; 2 - fotodióda; 3 - mikrohullámú dióda; 4 és 5 - dióda mátrixok; 6 - impulzus dióda. Diódaházak: 1 és 2 - fém-üveg; 3 és 4 - fém-kerámia; 5 - műanyag; 6 - üveg
15
15. dia
Schottky-dióda A Schottky-diódák feszültségesése nagyon alacsony, és gyorsabbak, mint a hagyományos diódák. A Zener dióda / Zener dióda / Zener dióda megakadályozza, hogy a feszültség túllépjen egy bizonyos küszöbértéket az áramkör egy adott szakaszában. Védő és korlátozó funkciókat is elláthat, csak egyenáramú áramkörökben működnek. Csatlakoztatáskor ügyelni kell a polaritásra. Az azonos típusú Zener-diódák sorba kapcsolhatók a stabilizált feszültség növelésére vagy feszültségosztó kialakítására. Varicap A varicap (más néven kapacitív dióda) megváltoztatja az ellenállását a rákapcsolt feszültség függvényében. Szabályozott, változtatható kondenzátorként használják, például nagyfrekvenciás oszcillációs áramkörök hangolására.
16
16. dia
Tirisztor A tirisztornak két stabil állapota van: 1) zárt, azaz alacsony vezetőképességű állapot, 2) nyitott, azaz nagy vezetőképességű állapot. Más szóval, jel hatására képes átmenni zárt állapotból nyitott állapotba. A tirisztornak három kivezetése van, az anód és a katód mellett van egy vezérlőelektróda is - a tirisztor bekapcsolt állapotba kapcsolására szolgál. A modern import tirisztorok TO-220 és TO-92 kivitelben is kaphatók A tirisztorokat gyakran használják áramkörökben a teljesítmény beállítására, a motorok zökkenőmentes indítására vagy az izzók bekapcsolására. A tirisztorok lehetővé teszik a nagy áramok szabályozását. Bizonyos típusú tirisztoroknál a maximális előremenő áram eléri az 5000 A-t vagy többet, és a feszültség értéke zárt állapotban legfeljebb 5 kV. A nagy teljesítményű T143 (500-16) típusú tirisztorokat elektromos motorok és frekvenciaváltók kapcsolószekrényeiben használják.
17
17. dia
LED Henry kerek diódák A LED fényt bocsát ki, amikor elektromos áram halad át rajta. A LED-eket műszerkijelző eszközökben, elektronikus alkatrészekben (optocsatolókban), mobiltelefonokban kijelző- és billentyűzet háttérvilágításra használják, nagy teljesítményű LED-eket zseblámpákban fényforrásként stb. A LED-ek különböző színűek, RGB stb.
18
Utolsó bemutató dia: Dióda
Infravörös dióda Az infravörös LED-ek (rövidítve IR diódák) az infravörös tartományban bocsátanak ki fényt. Az infravörös LED-ek alkalmazási területei az optikai műszerek, eszközök távirányító, optocsatoló kapcsolóeszközök, vezeték nélküli kommunikációs vonalak. Az infravörös diódák jelölése ugyanúgy történik, mint a LED-ek. Az infravörös diódák a látható tartományon kívül bocsátanak ki fényt, az infravörös dióda izzása például kamerán keresztül látható és megtekinthető mobiltelefon, ezeket a diódákat videó megfigyelő kamerákban is használják, főleg utcai kamerákon, hogy sötétben is jól látható legyen a kép. Fotodióda A fotodióda a fényérzékeny tartományára eső fényt elektromos árammá alakítja, és a fény elektromos jellé alakítására szolgál.
A prezentáció képekkel, dizájnnal és diákkal való megtekintéséhez, töltse le a fájlt, és nyissa meg a PowerPointban a számítógépén.
A bemutató diák szöveges tartalma: 1. SZAKASZ. Félvezető eszközök Téma: Félvezető diódák Szerző: Larisa Mihajlovna Bazhenova, az Irkutszki Régió Angarszki Politechnikai Főiskola tanára, 2014. Tartalom1. Félvezető diódák tervezése, osztályozása és főbb paraméterei1.1. A félvezető diódák osztályozása és jelei1.2. Félvezető diódák tervezése1.3. A félvezető diódák áram-feszültség jellemzői és főbb paraméterei2. Egyenirányító diódák2.1. Általános jellemzők egyenirányító diódák 2.2. Egyenirányító diódák bekapcsolása egyenirányító áramkörökben 1.1. A diódák osztályozása A félvezető dióda egy p-n átmenettel és két külső vezetékkel rendelkező félvezető eszköz. 1.1. Diódajelölés Félvezető anyagDióda típusa Paraméterek szerinti csoportosítás Módosítás a csoportbanKS156AGD507BAD487VG (1) – germánium; K (2) – szilícium; A (3) – egyenirányító, RF- és impulzusdiódák; csoportok: „D” első számjegye: 1 – Ipr< 0,3 A2 – Iпр = 0,3 A…10A3 – Iпр >0,3 A 1,1. Diódák hagyományos grafikus ábrázolása (UGO)a) Egyenirányító, nagyfrekvenciás, mikrohullámú, impulzusos; b) zener diódák; c) varicaps; d) alagútdiódák; e) Schottky-diódák; f) LED-ek; g) fotodiódák; h) egyenirányító blokkok 1.2. Félvezető diódák kialakítása Az akceptor szennyezőanyagot az alapra visszük fel, és vákuumkemencében magas hőmérsékleten (kb. 500 °C) az akceptor szennyeződés bediffundál a dióda aljába, ami egy p-típusú vezetőképességű tartomány kialakulását eredményezi. és egy nagysíkú p-n átmenet A p-régió kimenetét anódnak, az n-régió kimenetét pedig katódnak nevezzük 1) Síkdióda Félvezető kristály Fémlemez A sík- és pontdiódák alapja egy n-. típusú félvezető kristály, amelyet bázisnak nevezünk 1.2. Félvezető diódák tervezése 2) Pontdióda A pontdióda talpára akceptor szennyező atomokkal adalékolt volfrámhuzal kerül, amelyen legfeljebb 1A áramimpulzusokat vezetnek át. A hevítési ponton az akceptor szennyeződés atomjai bejutnak a bázisba, és egy p-régiót alkotnak. Ez egy nagyon kis területű p-n átmenetet eredményez. Emiatt a pontdiódák nagyfrekvenciásak lesznek, de csak alacsony előremenő árammal működhetnek (tíz milliamperes mikroötvözet diódák p- és n-típusú félvezetők mikrokristályainak olvasztásával készülnek). A mikroötvözet diódák sík jellegűek, paramétereikben pontszerűek lesznek. 1.3. A félvezető diódák áram-feszültség karakterisztikája és fő paraméterei A valódi diódák áram-feszültség karakterisztikája alacsonyabb, mint a ideális p-nátmenet: az alapellenállás befolyása érintett. 1.3. Diódák alapvető paraméterei Maximálisan megengedett előremenő áram Ipr.max. Előremenő feszültségesés a diódán max. egyenáram Fel.max. Maximális megengedett fordított feszültség Urev.max = ⅔ ∙ Uel.samp. Fordított áram max. megengedett fordított feszültség Irev.max. A dióda előre- és hátrameneti statikus ellenállása adott előremenő és fordított feszültség mellett Rst.pr.=Upr./Ipr.; Rst.rev.=Urev./ Irev. A dióda dinamikus ellenállása előre és hátra. Rd.pr.=∆ Upr./ ∆ Ipr 2. Egyenirányító diódák 2.1. Általános jellemzők. Az egyenirányító dióda egy félvezető dióda, amelyet arra terveztek, hogy a váltakozó áramot egyenárammá alakítsa az áramkörökben, azaz a tápegységekben. Az egyenirányító diódák mindig sík alakúak, lehetnek germánium diódák vagy szilícium. Ha az egyenirányított áram nagyobb, mint a dióda legnagyobb megengedett előremenő árama, akkor a diódák párhuzamos csatlakoztatása megengedett. További ellenállás Rd (1-50 Ohm) az ágak áramainak kiegyenlítésére Ha az áramkör feszültsége meghaladja a maximálisan megengedett Urev-t. diódát, akkor ebben az esetben a diódák szekvenciális csatlakoztatása megengedett. 2.2. Egyenirányító diódák beépítése egyenirányító áramkörökbe 1) Félhullámú egyenirányító Ha egy diódát veszünk, akkor a terhelésben lévő áram a periódus egyik felében folyik, ezért az ilyen egyenirányítót félhullámúnak nevezzük. Hátránya az alacsony hatásfok. 2) Teljes hullámú egyenirányító Hídáramkör 3) Teljes hullámú egyenirányító középponti kimenettel a transzformátor szekunder tekercséből Ha a leléptető transzformátornak van felezőpontja (kimenet a szekunder tekercs közepéről), akkor a teljes hullámú egyenirányító két párhuzamosan kapcsolt dióda segítségével készíthető. Ennek az egyenirányítónak a hátrányai a következők: Középpontos transzformátor használatának szükségessége; Fokozott követelmények a diódákkal szemben a fordított feszültség tekintetében.. Feladat: Határozzuk meg, hány szimpla dióda van az áramkörben és hány diódahíd! Feladatok1. A félvezető eszközök nevének megfejtése: 1. lehetőség: 2S733A, KV102A, AL306D2 opció: KS405A, 3L102A, GD107B 3. lehetőség: KU202G, KD202K, KS211B 4. lehetőség: 2G,5AL0104A 2A. 2V117A; KV123A2. Mutassa az aktuális útvonalat a diagramon: 1, 3, 5 var.: A forrás felső „plusz” terminálján 2.4 var.: A forrás felső „mínusz” terminálján.
Csatolt fájlok