Шулуутгагч диодын вольт-амперийн шинж чанарыг тодорхойлно. Хагас дамжуулагч диод: төрөл ба шинж чанар. Шулуутгагч диодын холболтын хэлхээ

Хамгийн тохиромжтой диод гэж юу вэ?

Уламжлалт Шулуутгагч диодын гол үүрэг бол цахилгаан гүйдлийг нэг чиглэлд дамжуулж, эсрэг чиглэлд дамжуулж болохгүй. Иймээс хамгийн тохиромжтой диод нь хүчдэлийг урагш залгахад тэг эсэргүүцэлтэй маш сайн дамжуулагч байх ёстой (анод руу нэмэх, катод руу хасах), хүчдэлийг эргүүлэх үед хязгааргүй эсэргүүцэлтэй үнэмлэхүй тусгаарлагч байх ёстой.

График дээр иймэрхүү харагдаж байна:

Энэ диодын загварыг зөвхөн тохиолдолд ашигладаг логик функцтөхөөрөмж. Жишээлбэл, дижитал электроникийн хувьд.

Бодит хагас дамжуулагч диодын I-V шинж чанар

Гэсэн хэдий ч практикт хагас дамжуулагчийн бүтэцтэй тул жинхэнэ диод нь хамгийн тохиромжтой диодтой харьцуулахад хэд хэдэн сул тал, хязгаарлалттай байдаг. Үүнийг доорх графикаас харж болно.

V ϒ (гамма) - дамжуулалтын босго хүчдэл

Шууд асаалттай үед диод дээрх хүчдэл нь тодорхой босго утгад хүрэх ёстой - V ϒ. Энэ нь хагас дамжуулагч дахь PN уулзвар нь диод нь гүйдлийг сайн дамжуулж эхлэхэд хангалттай нээгдэх хүчдэл юм. Анод ба катодын хоорондох хүчдэл энэ утгад хүрэхээс өмнө диод нь маш муу дамжуулагч юм. Цахиурын төхөөрөмжүүдийн хувьд V ϒ нь ойролцоогоор 0.7V, германий төхөөрөмжүүдийн хувьд ойролцоогоор 0.3V байна.

I D_MAX - шууд холбогдсон үед диодоор дамжин өнгөрөх хамгийн их гүйдэл

Шууд холбогдсон үед хагас дамжуулагч диод нь I D_MAX хязгаарлагдмал гүйдлийг тэсвэрлэх чадвартай. Төхөөрөмжөөр дамжин өнгөрөх гүйдэл энэ хязгаараас давсан тохиолдолд диод хэт халдаг. Үүний үр дүнд хагас дамжуулагчийн болор бүтэц эвдэрч, төхөөрөмж ашиглах боломжгүй болно. Энэ гүйдлийн хэмжээ нь янз бүрийн төрлийн диод болон тэдгээрийн үйлдвэрлэгчээс хамааран ихээхэн ялгаатай байдаг.

I OP – урвуу алдагдал гүйдэл

Урвуу чиглэлд шилжих үед диод нь үнэмлэхүй тусгаарлагч биш бөгөөд маш өндөр эсэргүүцэлтэй ч гэсэн хязгаарлагдмал эсэргүүцэлтэй байдаг. Энэ нь алдагдал гүйдэл эсвэл урвуу гүйдлийн IOP үүсэх шалтгаан болдог. Германы төхөөрөмжүүдийн алдагдал гүйдэл нь 200 мкА хүртэл, цахиурын төхөөрөмжүүдийн хувьд хэдэн арван нА хүртэл байдаг. Маш бага урвуу гүйдэлтэй хамгийн сүүлийн үеийн өндөр чанартай цахиурын диодууд нь 0.5 нА орчим байна.

PIV(Peak Inverse Voltage) - Эвдрэлийн хүчдэл

Урвуу чиглэлд шилжих үед диод нь хязгаарлагдмал хүчдэлийг тэсвэрлэх чадвартай - эвдрэлийн хүчдэл PIV. Хэрэв гадны потенциалын зөрүү нь энэ утгаас давсан бол диод нь эсэргүүцлээ огцом бууруулж, дамжуулагч болж хувирдаг. Диод нь шууд холбогдсон үед л сайн дамжуулагч байх ёстой тул энэ нөлөө нь хүсээгүй юм. Янз бүрийн төрлийн диод болон тэдгээрийн үйлдвэрлэгчээс хамааран эвдрэлийн хүчдэл өөр өөр байдаг.

Ихэнх тохиолдолд электрон хэлхээнд тооцоо хийхэд бүх шинж чанар бүхий диодын яг загварыг ашигладаггүй. Энэ функцийн шугаман бус байдал нь асуудлыг хэтэрхий төвөгтэй болгодог. Тэд ойролцоо гэж нэрлэгддэг загваруудыг ашиглахыг илүүд үздэг.

Ойролцоогоор диодын загвар "хамгийн тохиромжтой диод + V ϒ"

Хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь эхний түвшний ойролцоо загвар юм. Энэ нь хамгийн тохиромжтой диодоос бүрдэх ба түүнд нэмсэн дамжуулалтын босго хүчдэл V ϒ .

Ойролцоогоор диодын загвар "хамгийн тохиромжтой диод + V ϒ + r D"

Заримдаа арай илүү төвөгтэй, үнэн зөв хоёр дахь түвшний ойролцоо загварыг ашигладаг. Энэ тохиолдолд диодын дотоод эсэргүүцлийг нэгдүгээр түвшний загварт нэмж, түүний функцийг экспоненциалаас шугаман болгон хувиргадаг.

Нэг нь электрон тоног төхөөрөмж, янз бүрийн хэлхээнд өргөн хэрэглэгддэг нь Шулуутгагч диод бөгөөд түүний тусламжтайгаар хувьсах гүйдлийг шууд гүйдэл болгон хувиргадаг. Түүний загвар нь нэг талын цахилгаан дамжуулах чадвартай хоёр электродын төхөөрөмж хэлбэрээр бүтээгдсэн. Шулуутгах Хувьсах гүйдлийнметалл-хагас дамжуулагч ба хагас дамжуулагч-металл шилжилтийн үед тохиолддог. Герман, цахиур, селен зэрэг зарим талстуудын электрон нүхний шилжилтэд яг ижил нөлөө үзүүлдэг. Эдгээр талстуудыг ихэнх тохиолдолд төхөөрөмжийн үндсэн элемент болгон ашигладаг.

Шулуутгагч диодыг янз бүрийн электрон, радио, цахилгаан төхөөрөмжүүдэд ашигладаг. Тэдгээрийн тусламжтайгаар хэлхээг хааж, нээж, импульс, цахилгаан дохиог илрүүлж, шилжүүлж, бусад ижил төстэй өөрчлөлтүүдийг хийдэг.

Шулуутгагч диодын ажиллах зарчим

Диод бүр нь хоёр терминал, өөрөөр хэлбэл электродууд - анод ба катодоор тоноглогдсон байдаг. Анод нь p давхаргатай, катод нь n давхаргатай холбогддог. Диодыг шууд холбох тохиолдолд нэмэх нь анод руу, хасах нь катод руу ордог. Үүний үр дүнд диодоор цахилгаан гүйдэл урсаж эхэлдэг.

Хэрэв одоогийн нийлүүлэлтийг эсрэгээр хийвэл - анод дээр хасах, катод дээр нэмэх нь диодыг урвуу гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд Шулуутгагч диодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанараар тодорхойлогдсон гүйдлийн урсгал байхгүй болно. Тиймээс оролтод ирэхэд диодоор зөвхөн нэг хагас долгион дамжих болно.

Үзүүлсэн зураг нь диодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг тодорхой тусгасан болно. Түүний шууд салбар нь графикийн эхний квадратад байрладаг. Энэ нь диод руу шууд хүчдэл хэрэглэх үед өндөр дамжуулах төлөвт байгаа диодыг дүрсэлдэг. Энэ салбар нь хэсэгчилсэн шугаман функцээр илэрхийлэгдэнэ u = U 0 + R D x i, үүнд u нь i гүйдлийн дамжих үеийн хавхлаг дээрх хүчдэлийг илэрхийлнэ. Үүний дагуу U 0 ба R D нь босго хүчдэл ба динамик эсэргүүцэл юм.

Гурав дахь квадрат нь одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын урвуу салбарыг агуулж байгаа бөгөөд энэ нь диод руу урвуу хүчдэл хэрэглэх үед бага дамжуулалтыг илтгэнэ. Энэ төлөвт хагас дамжуулагчийн бүтцээр дамжих гүйдэл бараг байхгүй.

Энэ байрлал нь урвуу хүчдэлийн тодорхой утга хүртэл зөв байх болно. Энэ тохиолдолд pn уулзварын бүс дэх цахилгаан талбайн хүч нь 105 В / см-ийн түвшинд хүрч болно. Ийм талбар нь саармаг цахиурын атомыг иончлоход хүргэдэг электрон болон нүхэнд кинетик энерги өгдөг.

Шулуутгагч диодын стандарт бүтэц нь дамжуулагчийн бүтцийн бүх эзэлхүүний туршид дулааны үүслийн нөлөөн дор байнга үүсдэг нүх, дамжуулагч электронууд байдаг гэж үздэг. Дараа нь тэдгээр нь p-n уулзварын цахилгаан талбайн нөлөөн дор хурдасдаг. Өөрөөр хэлбэл, электронууд болон нүхнүүд нь саармаг цахиурын атомыг ионжуулахад оролцдог. Энэ тохиолдолд урвуу гүйдэл нь нуранги шиг нэмэгдэж, нуранги гэж нэрлэгддэг эвдрэл үүсдэг. Урвуу гүйдэл огцом нэмэгдэх хүчдэлийг U3 эвдрэлийн хүчдэл гэж зурагт үзүүлэв.

Шулуутгагч диодын үндсэн үзүүлэлтүүд

Шулуутгагч элементүүдийн параметрүүдийг тодорхойлохдоо дараахь хүчин зүйлсийг харгалзан үзнэ.

• , төхөөрөмж хараахан бүтэлгүйтсэн үед гүйдлийг засах үед зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээ.
• Шулуутгагдсан дундаж гүйдлийн хамгийн их утга.
• Хамгийн их урвуу хүчдэл.

Шулуутгагч төхөөрөмжүүд нь янз бүрийн хэлбэртэй бөгөөд янз бүрийн аргаар угсарч болно.

Физик шинж чанараас хамааран тэдгээрийг дараахь бүлэгт хуваадаг.

• Өндөр хүчин чадалтай Шулуутгагч диодууд, дамжуулах чадвар нь 400 А хүртэл өндөр хүчдэлийн ангилалд багтдаг бөгөөд хоёр төрлийн тохиолдолд байдаг. Зүүний орон сууц нь шилээр, таблет нь керамикаар хийгдсэн байдаг.
• 300 мА-аас 10 А хүртэлх хүчин чадалтай дунд чадлын Шулуутгагч диодууд.
• 300 мА хүртэлх гүйдлийн хамгийн их хүчин чадалтай бага чадлын Шулуутгагч диодууд.

Тодорхой төхөөрөмжийг сонгохдоо урвуу ба оргил гүйдлийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар, хамгийн их зөвшөөрөгдөх урагш ба урвуу хүчдэл, шулуутгагдсан гүйдлийн дундаж хүч, түүнчлэн бүтээгдэхүүний материалыг харгалзан үзэх шаардлагатай. болон түүний суурилуулалтын төрөл. Шулуутгагч диодын бүх үндсэн шинж чанарууд ба түүний параметрүүдийг орон сууцанд тэмдэг хэлбэрээр тэмдэглэсэн болно. Элементүүдийн тэмдэглэгээг тусгай лавлах ном, каталогид зааж өгсөн бөгөөд тэдгээрийн сонголтыг хурдасгаж, хөнгөвчлөх болно.

Шулуутгагч диод ашигладаг хэлхээнүүд нь фазын тоогоор ялгаатай байдаг.

• Нэг фазын төхөөрөмжүүд нь гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, машин, цахилгаан нуман гагнуурын тоног төхөөрөмжид өргөн хэрэглэгддэг.
• Олон фазыг үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж, тусгай болон нийтийн тээврийн хэрэгсэлд ашигладаг.

Ашигласан материалаас хамааран Шулуутгагч диод ба диодын хэлхээ нь германий эсвэл цахиур байж болно. Ихэнхдээ ашигладаг сүүлчийн сонголт, баярлалаа физик шинж чанарцахиур Эдгээр диодууд нь ижил хүчдэлийн үед мэдэгдэхүйц бага урвуу гүйдэлтэй байдаг тул зөвшөөрөгдөх урвуу хүчдэл нь 1000-1500 вольтын хүрээнд маш өндөр байдаг.

Харьцуулбал германий диодын хувьд энэ утга нь 100-400 V. Цахиурын диодууд нь 60-аас + 150 градусын температурт, германий диодууд нь зөвхөн - 60-аас + 850С-ийн хооронд ажилладаг. Энэ утгаас хэтэрсэн температурт электрон нүхний хосууд өндөр хурдтайгаар үүсдэг бөгөөд энэ нь урвуу гүйдлийн огцом өсөлт, Шулуутгагчийн үр ашгийн бууралтад хүргэдэг.

Шулуутгагч диодын холболтын хэлхээ

Хамгийн энгийн Шулуутгагч нь дараах схемийн дагуу ажилладаг. Оролт нь эерэг ба сөрөг хагас мөчлөгтэй, улаан, улаан өнгөтэй, ээлжлэн сүлжээний хүчдэлээр хангагдсан. цэнхэр өнгө. Гаралт дээр ердийн ачаалал RH холбогдсон ба диод VD нь шулуутгагч элемент болно.

Анод дээр хүчдэлийн эерэг хагас циклийг хэрэглэх үед диод нээгдэнэ. Энэ хугацаанд шууд диодын Ipr гүйдэл нь диод болон Шулуутгагчаас тэжээгддэг ачааллаар дамжин урсах болно. Баруун талд байгаа график дээр энэ долгионыг улаанаар зааж өгсөн болно.

Хүчдэлийн сөрөг хагас мөчлөгүүд анод дээр ирэхэд диод хаагдаж, бүхэл хэлхээнд бага зэрэг урвуу гүйдэл урсаж эхэлдэг. Энэ тохиолдолд ээлжит гүйдлийн сөрөг хагас долгионыг диодоор таслана. Энэхүү таслагдсан хагас долгионыг цэнхэр тасархай шугамаар тэмдэглэв. Диаграммд Шулуутгагч диодын тэмдэг нь ердийнхтэй адил, зөвхөн VD тэмдэгтүүдийг тэмдгийн дээд талд байрлуулсан байна.

Үүний үр дүнд диодоор дамжуулан сүлжээнд холбогдсон ачааллаар хувьсах гүйдэл байхаа больсон, харин нэг чиглэлийн импульсийн гүйдэл урсах болно. Үнэн хэрэгтээ энэ нь залруулсан ээлжит гүйдэл юм. Гэхдээ энэ хүчдэл нь зөвхөн хувьсах гүйдлийн хүчээр ажилладаг бага чадлын ачаалалд тохиромжтой. Эдгээр нь шаардлагагүй улайсдаг чийдэн байж болно онцгой нөхцөлтэжээл. Энэ тохиолдолд хүчдэл нь зөвхөн импульсийн үед чийдэнгээр дамждаг - эерэг долгион. 50 Гц давтамжтай чийдэнгийн бага зэрэг анивчдаг.

Хүлээн авагч эсвэл цахилгаан өсгөгчтэй ижил хүчдэлийг холбох үед чанга яригч эсвэл чанга яригч дээр хувьсах гүйдлийн хэм гэж нэрлэгддэг 50 Гц-ийн нам дуу чимээ сонсогдоно. Эдгээр тохиолдолд тоног төхөөрөмж "бохирдож" эхэлдэг. Энэ нөхцлийн шалтгаан нь ачааллыг дамжин өнгөрөх импульсийн гүйдэл бөгөөд түүний дотор импульсийн хүчдэл үүсгэдэг гэж үздэг. Энэ бол дэвсгэрийг бий болгодог зүйл юм.

Ачаалалтай зэрэгцэн том хүчин чадалтай шүүлтүүрийн электролитийн конденсатор Sf-ийг холбосноор энэ дутагдал нь хэсэгчлэн арилдаг. Эерэг хагас мөчлөгийн үед энэ нь гүйдлээр цэнэглэгддэг бөгөөд сөрөг хагас мөчлөгийн үед RH ачааллыг ашиглан цэнэггүй болдог. Конденсаторын том багтаамж нь эерэг ба сөрөг гэсэн бүх хагас мөчлөгийн үед ачааллын тасралтгүй гүйдлийг хадгалах боломжийг олгодог. График дээр ийм гүйдэл нь цул долгионтой улаан шугам юм.

Гэсэн хэдий ч зөвхөн нэг хагас циклийг ашиглах үед оролтын хүчдэлийн тал нь залруулах явцад алдагддаг тул энэ жигдрүүлсэн гүйдэл хэвийн ажиллагааг хангаагүй хэвээр байна. Энэхүү сул тал нь диодын гүүр гэж нэрлэгддэг хүчирхэг Шулуутгагч диодуудаар нөхөгддөг. Энэ хэлхээ нь дөрвөн элементээс бүрдэх бөгөөд энэ нь бүх хагас мөчлөгийн үед гүйдэл дамжуулах боломжийг олгодог. Үүнээс үүдэн хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах нь илүү үр дүнтэй байдаг.

Өнөөдөр диодыг бараг бүх зүйлээс олж болно гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл. Олон хүмүүс гэрийнхээ лабораторид зарим төхөөрөмжийг угсардаг. Гэхдээ цахилгаан хэлхээний эдгээр элементүүдийг зөв ашиглахын тулд диодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанар юу болохыг мэдэх хэрэгтэй. Энэ шинж чанар нь энэ нийтлэлд анхаарлаа хандуулах болно.

Энэ юу вэ

VAC нь диодын хагас дамжуулагчийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг илэрхийлдэг. Энэ нь диодын p-n уулзвараар дамжин өнгөрөх гүйдлийн хамаарлыг илэрхийлдэг. Гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар нь гүйдлийн хэмжээнээс хамаарал, түүнчлэн хэрэглэсэн хүчдэлийн туйлшралыг тодорхойлдог. Одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь график (диаграм) хэлбэртэй байна. Энэ график дараах байдлаар харагдаж байна.

Диодын I-V шинж чанар

Диодын төрөл бүрийн хувьд одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын график нь өөрийн гэсэн дүр төрхтэй байх болно. Таны харж байгаагаар график нь муруйг агуулж байна. Урд талын гүйдлийн утгыг (шууд холболт) дээд талд босоо, доод талд урвуу байдлаар тэмдэглэнэ. Гэхдээ хэвтээ диаграмм болон график нь хүчдэлийг урагш болон урвуу чиглэлд ижил төстэй байдлаар харуулдаг. Тиймээс одоогийн хүчдэлийн шинж чанарын диаграмм нь хоёр хэсгээс бүрдэнэ.

• дээд ба баруун хэсэг - элемент нь урагш чиглэлд ажилладаг. Энэ нь өнгөрч буй гүйдлийг тусгадаг. Энэ хэсгийн шугам нь огцом дээшээ явдаг. Энэ нь урагшлах хүчдэлийн мэдэгдэхүйц өсөлтийг тодорхойлдог;
• зүүн доод хэсэг - элемент нь эсрэг чиглэлд ажилладаг. Энэ нь уулзвараар дамжин өнгөрөх хаалттай (урвуу) гүйдэлтэй тохирч байна. Энд шугам нь хэвтээ тэнхлэгтэй бараг зэрэгцээ гүйдэг. Энэ нь урвуу гүйдлийн удаан өсөлтийг илэрхийлдэг.

Анхаар! Графикийн босоо дээд хэсэг нь эгц байх тусам доод шугам нь хэвтээ тэнхлэгт ойртох тусам хагас дамжуулагчийн шулуутгах шинж чанар илүү сайн байх болно.

Одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь температураас ихээхэн хамаардаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй орчин. Жишээлбэл, агаарын температурын өсөлт нь урвуу гүйдлийн огцом өсөлтөд хүргэдэг.
Та өөрийн гараар гүйдлийн хүчдэлийн муруйг дараах байдлаар барьж болно.

• цахилгаан хангамжийг авах;
• ямар ч диод руу холбох (хасах нь катод руу, нэмэх нь анод руу);
• Бид мультиметр ашиглан хэмжилт хийдэг.

Хүлээн авсан өгөгдлөөс харахад тодорхой элементийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарыг бий болгодог. Түүний диаграм эсвэл график нь иймэрхүү харагдаж болно.

Шугаман бус гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар

График нь одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг харуулсан бөгөөд энэ загварт шугаман бус гэж нэрлэгддэг.
Төрөл бүрийн хагас дамжуулагчийн жишээг авч үзье. Тухайн тохиолдол бүрийн хувьд энэ шинж чанар нь өөрийн гэсэн хуваарьтай байх болно, гэхдээ тэдгээр нь бүгд ижил шинж чанартай, бага зэрэг өөрчлөлттэй байх болно.

Shotky-д зориулсан CVC

Өнөөдөр хамгийн түгээмэл диодуудын нэг бол Schottky юм. Энэхүү хагас дамжуулагчийг Германы физикч Вальтер Шотткигийн нэрээр нэрлэжээ. Schottky-ийн хувьд одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь дараах хэлбэртэй байна.

Schottky-д зориулсан CVC

Таны харж байгаагаар Schottky нь шууд холболтын нөхцөлд бага хүчдэлийн уналтаар тодорхойлогддог. График өөрөө тэгш хэмтэй бус байна. Урагшаа нүүлгэн шилжүүлэх бүсэд гүйдэл ба хүчдэлийн экспоненциал өсөлт ажиглагдаж байна. Өгөгдсөн элементийн урвуу ба урагш хазайлттай үед саад дахь гүйдэл нь электронуудаас үүдэлтэй. Үүний үр дүнд ийм элементүүд нь сарнисан болон рекомбинацийн процесс байхгүй тул хурдан үйлдлээр тодорхойлогддог. Энэ тохиолдолд гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын тэгш бус байдал нь саад хэлбэрийн байгууламжийн хувьд ердийн шинж чанартай байх болно.Энд гүйдлийн хүчдэлээс хамаарах хамаарлыг цэнэг шилжүүлэх процесст оролцдог тээвэрлэгчдийн тоо өөрчлөгдсөнөөр тодорхойлно.

Цахиурын диод ба түүний одоогийн хүчдэлийн шинж чанар

Schottky-ээс гадна цахиурын хагас дамжуулагч нь одоогоор маш их алдартай. Цахиур төрлийн диодын хувьд одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь иймэрхүү харагдаж байна.

Цахиур ба германий диодын I-V шинж чанар

Ийм хагас дамжуулагчийн хувьд энэ шинж чанар нь ойролцоогоор 0.5-0.7 вольтоос эхэлдэг. Ихэнхдээ цахиурын хагас дамжуулагчийг германий хагас дамжуулагчтай харьцуулдаг. Хэрэв орчны температур тэнцүү байвал хоёр төхөөрөмж хоёулаа зурвасын зайг харуулах болно. Энэ тохиолдолд цахиурын элемент нь германий элементээс бага урагшлах гүйдэлтэй байх болно. Үүнтэй ижил дүрэм нь урвуу гүйдэлд хамаарна. Тиймээс германий хагас дамжуулагчид ихэвчлэн урвуу хүчдэл өндөр байвал дулааны эвдрэлийг шууд мэдэрдэг.
Үүний үр дүнд ижил температур ба шууд хүчдэл байгаа тохиолдолд цахиурын хагас дамжуулагчийн боломжит саад тотгор өндөр, тарилгын гүйдэл бага байх болно.

I-V шинж чанар ба Шулуутгагч диод

Эцэст нь хэлэхэд би Шулуутгагч диодын энэ шинж чанарыг авч үзэхийг хүсч байна. Шулуутгагч диод нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргахад ашигладаг хагас дамжуулагчийн нэг төрөл юм.

Шулуутгагч диодын I-V шинж чанар

Диаграмм нь туршилтын гүйдлийн хүчдлийн шинж чанар ба онолын нэгийг (тасархай шугам) харуулж байна. Таны харж байгаагаар тэд таарахгүй байна. Үүний шалтгаан нь онолын тооцоонд зарим хүчин зүйлийг харгалзан үзээгүйтэй холбоотой юм.

• болорын суурь ба ялгаруулагчийн бүсэд омын эсэргүүцэл байгаа эсэх;
• түүний олж мэдсэн зүйл, холбоо барих хаяг;
• болор гадаргуугийн дагуу урсах урсгалын боломж;
• тээвэрлэгчдийн шилжилтийн үед рекомбинаци, үүсэх процессууд үүсэх;
• янз бүрийн төрлийн эвдрэл гэх мэт.

Эдгээр бүх хүчин зүйлүүд нь өөр өөр нөлөө үзүүлж болох бөгөөд энэ нь онолынхоос ялгаатай бодит гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарыг бий болгодог. Үүнээс гадна мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг Гадаад төрхЭнэ нөхцөл байдлын график нь орчны температурт нөлөөлдөг.
Шулуутгагч диодын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар нь хүчдэлийг урагш чиглүүлэх үед төхөөрөмжийн өндөр дамжуулах чанарыг харуулдаг. Эсрэг чиглэлд бага дамжуулалт ажиглагдаж байна.Ийм нөхцөлд гүйдэл бараг эсрэг чиглэлд элементээр урсдаггүй. Гэхдээ энэ нь зөвхөн тодорхой урвуу хүчдэлийн параметрүүдэд л тохиолддог. Хэрэв энэ нь хэтэрсэн бол эсрэг чиглэлд гүйдэл нь нуранги шиг нэмэгдэж байгааг график харуулж байна.

Дүгнэлт

Диодын элементүүдийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарыг урвуу болон урагш чиглэлд гүйдэл дамжуулах онцлогийг тусгасан чухал параметр гэж үздэг. Энэ нь хүчдэл ба орчны температураас хамаарч тодорхойлогддог.

Анивчих асуудлыг шийдвэрлэх LED туузууддээр Өөрийнхөө гараар машинд зориулсан "сахиусан тэнгэрийн нүд" Гадна гэрэлтүүлгийг дэмжих бүтэц: та юу мэдэх хэрэгтэй

Одоогийн хүчдэлийн шинж чанар (вольт-амперийн шинж чанар)- эсэргүүцэлээр урсах гүйдлийн хамаарлыг графикаар илэрхийлсэн энэ эсэргүүцэл дээрх хүчдэлээс. I-V шинж чанарууд нь шугаман ба шугаман бус байж болох ба үүнээс хамааран эсэргүүцэл ба эдгээр эсэргүүцлийг агуулсан хэлхээ нь шугаман болон шугаман бус гэж хуваагддаг.

Тиймээс одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь хамаарал юм цахилгаан хүчдэлдахь одоогийн хүчнээс цахилгаан хэлхэээсвэл түүний бие даасан элементүүд (реостат, конденсатор гэх мэт). Цахилгаан хэлхээний шугаман элементүүдийн хувьд одоогийн хүчдэлийн шинж чанар нь шулуун шугам юм.

Хагас дамжуулагчийн хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр түүний доторх гүйдэл нь хүчдэлээс хамаагүй хурдан өсдөг (Зураг 1), өөрөөр хэлбэл гүйдэл ба хүчдэлийн хоорондох шугаман бус хамаарал ажиглагдаж байна. Хэрэв U хүчдэл урвуу (-U) болж өөрчлөгдөхөд хагас дамжуулагч дахь гүйдлийн өөрчлөлт нь ижил шинж чанартай боловч эсрэг чиглэлд байвал ийм хагас дамжуулагч нь тэгш хэмтэй гүйдэл-хүчдэлийн шинж чанар.

бүхий хагас дамжуулагчийг сонгохдоо янз бүрийн төрөлцахилгаан дамжуулах чанар (n-төрөл ба p-төрөл)-д хүрсэн тэгш хэмт бус гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар(Зураг 2).

Үүний үр дүнд нэг хагас долгионтой Хувьсах гүйдлийн хүчдэлхагас дамжуулагч шулуутгагч нь гүйдэл дамжуулна. Энэ нь Ipr урагш чиглэсэн гүйдэл бөгөөд хувьсах хүчдэлийн эхний хагас долгион нэмэгдэх тусам хурдацтай нэмэгддэг.

Хоёр дахь хагас долгионы хүчдэлд өртөх үед хоёр хагас дамжуулагчийн систем (хавтгай Шулуутгагч дээр) Ирэвийн эсрэг чиглэлд гүйдэл дамжуулдаггүй. Хагас дамжуулагчид (p хэлбэрийн хагас дамжуулагч дахь электронууд ба n хэлбэрийн хагас дамжуулагч дахь нүхнүүд) цөөн тооны гүйдэл дамжуулагч байдаг тул p-n уулзвараар маш бага хэмжээний гүйдэл урсдаг. Үүний шалтгаан нь p хэлбэрийн хагас дамжуулагч ба n төрлийн хагас дамжуулагчийн хооронд үүсдэг шилжилтийн давхаргын (p-n уулзвар) өндөр эсэргүүцэл юм.

Хувьсах хүчдэлийн хоёр дахь хагас долгион цаашид нэмэгдэх тусам урвуу гүйдэл Irev аажмаар нэмэгдэж, саад тотгорын давхаргын эвдрэл (p-n уулзвар) үүсэх утгад хүрч болно.

Цагаан будаа. 1. Хагас дамжуулагчийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар

Цагаан будаа. 2. Хагас дамжуулагч шулуутгагч (хавтгай диод) -ын тэгш бус гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар.

Урвуу гүйдлийн урвуу гүйдлийн харьцаа (ижил хүчдэлийн утгуудаар хэмжигдэх) их байх тусам Шулуутгагчийн шинж чанар сайжирна. Үүнийг ижил хүчдэлийн утгын I'rev шууд гүйдлийн урвуу гүйдэлтэй I'rev-ийн харьцаа болох залруулах коэффициентийн утгаар тооцоолно.

Цахилгаан гүйдлийг хувиргах зорилгоор бүтээгдсэн олон төхөөрөмж байдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь шулуутгагч диод юм.

Шулуутгагч диод - хувьсах гүйдлийг шууд гүйдэл болгон хувиргагч. Энэ нь хагас дамжуулагчийн нэг төрөл юм. Энэ нь цахилгаан гүйдлийг хатуу нэг чиглэлд шилжүүлэх үндсэн шинж чанараараа өргөн хэрэглэгддэг.

Үйл ажиллагааны зарчим

Төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад шаардлагатай эффектийг бий болгодог p-n онцлогшилжилт. Эдгээр нь хоёр хагас дамжуулагчийн уулзварын хажууд давхарга баригдсан бөгөөд энэ нь өндөр эсэргүүцэл ба цэнэгийн тээвэрлэгч байхгүй гэсэн хоёр цэгээр тодорхойлогддог. Цаашилбал, энэ саад давхарга нь гаднаас ээлжлэн хүчдэлд өртөх үед түүний зузаан нь буурч, дараа нь алга болдог. Энэ үед нэмэгдэж буй гүйдэл нь анодоос катод руу дамжих шууд гүйдэл юм. Хэрэв гадаад хувьсах хүчдэлийн туйл өөрчлөгдвөл блоклох давхарга илүү том байх ба эсэргүүцэл нь зайлшгүй нэмэгдэх болно.

Шулуутгагч диодын гүйдлийн хүчдлийн шинж чанар (вольт-амперын шинж чанар) нь Шулуутгагчийн үйл ажиллагааны онцлогийн талаархи ойлголтыг өгдөг бөгөөд шугаман бус байдаг. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна: урагш ба урвуу гэсэн хоёр салбар байдаг. Эхнийх нь шууд потенциалын зөрүү үүсэх үед хагас дамжуулагчийн хамгийн өндөр дамжуулах чанарыг тусгадаг. Хоёр дахь нь урвуу потенциалын зөрүүтэй бага дамжуулалтын утгыг заана.

Шулуутгагчийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар нь температуртай шууд пропорциональ бөгөөд өсөлт нь боломжит зөрүү багасдаг. Цахилгаанцахилгаан дамжуулах чанар багатай тохиолдолд төхөөрөмжөөр дамжин өнгөрөхгүй, харин урвуу хүчдэл тодорхой түвшинд хүрсэн тохиолдолд нуранги эвдрэл үүсдэг.

Чуулган ашиглах

Хагас дамжуулагч диодын Шулуутгагчийг ажиллуулах үед хувьсах гүйдлийн долгионы зөвхөн тал нь ашигтай байдаг тул оролтын хүчдэлийн талаас илүү хувь нь эргэлт буцалтгүй алдагддаг.

Хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэл болгон хувиргах чанарыг сайжруулахын тулд дөрвөн төхөөрөмжийн угсралтыг ашигладаг - диодын гүүр. Энэ нь хагас мөчлөг бүрт гүйдэл дамжуулж байгаагаараа эерэгээр ялгаатай. Диодын гүүр нь хуванцар хайрцагт хаалттай иж бүрдэл хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг.

Физик болон техникийн үзүүлэлтүүд

Шулуутгагч диодын үндсэн параметрүүд нь дараахь утгууд дээр суурилдаг.

• төхөөрөмж ажиллахгүй байх гүйдлийг засах үед боломжит зөрүүний зөвшөөрөгдөх дээд утга;
• хамгийн их дундаж шулуутгагдсан гүйдэл;
• хамгийн их урвуу хүчдэлийн утга.

Тус үйлдвэр нь өөр өөр физик шинж чанартай Шулуутгагч үйлдвэрлэдэг. Үүний дагуу төхөөрөмжүүд нь өөр өөр хэлбэр, суурилуулах аргуудтай байдаг. Тэд гурван бүлэгт хуваагдана:

1. Өндөр хүчин чадалтай Шулуутгагч диодууд. Эдгээр нь 400 А хүртэлх гүйдлийн хүчин чадлаар тодорхойлогддог бөгөөд өндөр хүчдэлтэй байдаг. Өндөр хүчдэлийн Шулуутгагч диодыг хоёр төрлийн багц хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг - хайрцаг нь битүүмжлэгдсэн, шилтэй зүү, хайрцаг нь керамикаар хийгдсэн таблет.
2. Дунд зэргийн чадлын Шулуутгагч диодууд. Тэд 300 мА-аас 10А хүртэлх хүчин чадалтай.
3. Бага чадлын Шулуутгагч диодууд. Хамгийн их зөвшөөрөгдөх гүйдлийн утга нь 300 мА хүртэл байна.

Шулуутгагч диодын сонголт

Төхөөрөмж худалдаж авахдаа дараахь параметрүүдийг дагаж мөрдөх ёстой.

• хамгийн их урвуу ба оргил гүйдлийн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанарын утгууд;
• хамгийн их зөвшөөрөгдөх урвуу болон урагшлах хүчдэл;
• Шулуутгагдсан гүйдлийн дундаж хүч;
• төхөөрөмжийн материал ба угсралтын төрөл.

Физик шинж чанараас хамааран төхөөрөмжийн биед тохирох тэмдэглэгээг хэрэглэнэ. Шулуутгагч диодын тэмдэглэгээ бүхий каталогийг тусгай лавлах номонд үзүүлэв. Импортын аналогийн шошго нь дотоодынхоос ялгаатай гэдгийг та мэдэх хэрэгтэй.

Шулуутгагч хэлхээ нь фазын тоогоор ялгаатай байдгийг анхаарч үзэх нь зүйтэй.

1. Нэг фазын. -д өргөн хэрэглэгддэг гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл. Автомашины болон цахилгаан нуман гагнуурын диодууд байдаг.
2. Олон үе шаттай. Үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж, нийтийн болон тусгай тээврийн хэрэгсэлд зайлшгүй шаардлагатай.

Шоттки диод

Онцгой байрлалыг Schottky диод эзэлдэг. Энэ нь хөгжиж буй радио электроникийн салбарын өсөн нэмэгдэж буй хэрэгцээтэй холбогдуулан зохион бүтээжээ. Түүний бусад диодуудаас гол ялгаа нь түүний загварт металл-хагас дамжуулагчийг өөр хувилбар болгон багтаасан явдал юм p-n уулзвар. Үүний дагуу Schottky диод нь цахиур Шулуутгагч диодууд сайрхаж чадахгүй өөрийн гэсэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Тэдний зарим нь:

• үнэ цэнэ багатай тул цэнэгийн ашиглалтын нөхөн сэргэх чадвар;
• шууд холбогдсон үед уулзвар дээрх хамгийн бага хүчдэлийн уналт;
• Алдагдал гүйдэл нь мэдэгдэхүйц юм.

Schottky диод хийхдээ цахиур, галлийн арсенид зэрэг материалыг ашигладаг боловч заримдаа германиумыг бас ашигладаг. Материалын шинж чанар нь арай өөр боловч ямар ч тохиолдолд Schottky Шулуутгагчийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх урвуу хүчдэл нь 1200 В-оос ихгүй байна.

Бүх давуу талуудаас ялгаатай нь энэ төрлийн загвар нь сул талуудтай. Жишээлбэл, гүүрний угсралтын үед төхөөрөмж илүүдэл урвуу гүйдлийг хүлээн авдаггүй. Нөхцөл байдлыг зөрчих нь Шулуутгагчийг эвдэхэд хүргэдэг. Мөн бага хүчдэлийн уналт нь ойролцоогоор 60-70 В-ийн бага хүчдэлд тохиолддог. Хэрэв утга нь энэ үзүүлэлтээс давсан бол төхөөрөмж нь энгийн Шулуутгагч болж хувирдаг.

Хүчирхэг Schottky Шулуутгагч диодын давуу тал нь сул талуудаас хамаагүй их гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Зенер диод

Хүчдэлийг тогтворжуулахын тулд эвдрэлийн горимд ажиллах боломжтой тусгай төхөөрөмжийг ашигладаг - zener диод, гадаад нэр нь "Zener диод". Төхөөрөмж нь урвуу хэвийсэн хүчдэл дээр эвдрэлийн горимд ажиллах замаар үүргээ гүйцэтгэдэг. Эвдрэлийн үед гүйдэл нэмэгдэж, дифференциал утга нь хамгийн багадаа буурч, үүний үр дүнд хүчдэл тогтвортой бөгөөд урвуу гүйдлийн нэлээд ноцтой хүрээг хамардаг.

Шулуутгагч диодын практик хэрэглээ

Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн зогсолтгүй хөгжлийн улмаас Шулуутгагчийг ашиглах нь хүний ​​үйл ажиллагааны бүх салбарт нөлөөлсөн. Цахилгаан Шулуутгагч диодыг дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүд, механизмуудад ашигладаг.

• үндсэн хөдөлгүүрүүдийн тэжээлийн хангамжид Тээврийн хэрэгсэл(газар, агаар, ус), үйлдвэрийн машин, тоног төхөөрөмж, өрмийн машин;
• гагнуурын машинд зориулсан диодын гүүр бүхий иж бүрэн;
• өнгөт металл үйлдвэрлэх, эд анги, бүтээгдэхүүнд хамгаалалтын бүрээсийг түрхэхэд ашигладаг галан ванны шулуутгах суурилуулалтанд;
• ус, агаар цэвэршүүлэх, янз бүрийн төрлийн шүүлтүүрийг засах байгууламжид;
• өндөр хүчдэлийн шугамаар хол зайд цахилгаан дамжуулах зориулалттай.

IN Өдөр тутмын амьдралШулуутгагчийг янз бүрийн транзисторын хэлхээнд ашигладаг. Бага чадлын төхөөрөмжүүдийг голчлон хагас долгионы Шулуутгагч болон диодын гүүр хэлбэрээр ашигладаг. Жишээлбэл, генераторын Шулуутгагч хэсгийн диодууд нь автомашин сонирхогчдод сайн мэддэг.