Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Исследование силовых полупроводниковых диодов




 

Цель работы – изучение свойств силовых полупроводниковых диодов и условий их работы при групповом соединении в схемах преобразователей.

Выпрямительные диоды представляют собой полупроводниковые приборы с одним электронно-дырочным переходом (p–n-переходом одним из свойств p–n-перехода является способность изменять свое сопротивление в зависимости от полярности напряжения внешнего источника. Причем разница сопротивлений при прямом и обратном направлениях тока через p–n-переход может быть настолько велика, что в ряде случаев, например для силовых диодов, можно считать, что ток протекает через диод только в одном направлении – прямом, а в обратном направлении ток настолько мал, что им можно пренебречь. Прямое направление – это когда электрическое поле внешнего источника направлено навстречу электрическому полю p–n-перехода, а обратное – когда направления этих электрических полей совпадают.

Полупроводниковые диоды, использующие вентильное свойство p–n-перехода, называются выпрямительными диодами и широко используются в различных устройствах для выпрямления переменного тока.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного p–n перехода описывается известным уравнением:

 

, (3.1)

 

где – обратный ток p–n-перехода; q – заряд электрона (q =1,6 ⋅ Кл); k – постоянная Больцмана (k =1,38⋅ Дж/К) ; T – температура в градусах Кельвина.

Графическое изображение этой зависимости представлено на рисунке 3.1

Вольт-амперная характеристика имеет явно выраженную нелинейность, что предопределяет зависимость сопротивления диода от положения рабочей точки.

Различают сопротивление статическое Rст и динамическое Rдин . Статическое сопротивление Rст , например в точке А (рисунке 3.1), определяется как отношение напряжения UA и тока IA , соответствующих этой точке: Rст = = tgα.

Динамическое сопротивление определяется как отношение приращений напряжения и тока (рисунке 3.2): Rдин = .

Рисунок 3.2 Динамическое сопротивление диода

 

При малых значениях отклонений ΔU и ΔI можно пренебречь нелинейностью участка АВ характеристики и считать его гипотенузой прямоугольного треугольника АВС, тогда Rдин = tgβ .

Если продолжить линейный участок прямой ветви вольт-амперной характеристики до пересечения с осью абсцисс, то получим точку U0 – напряжение отсечки, которое отделяет начальный пологий участок характеристики, где динамическое сопротивление Rдин сравнительно велико от круто изменяющегося участка, где Rдин мало.

При протекании через диод прямого тока полупроводниковая структура нагревается, и если температура превысит при этом предельно допустимое значение, то произойдет разрушение кристаллической решетки полупроводника и диод выйдет из строя. Поэтому величина прямого тока диода ограничивается предельно допустимым значением Iпр.max при заданных условиях охлаждения.

Если увеличивать напряжение, приложенное в обратном направлении к диоду, то сначала обратный ток будет изменяться незначительно, а затем при определенной величине Uпроб начнется его быстрое увеличение (рисунок 3.3), что говорит о наступлении пробоя p–n-перехода.

Существуют несколько видов пробоя p–n-перехода в зависимости от концентрации примесей в полупроводнике, от ширины p–n-перехода и температуры:

обратимый (электрический пробой);

необратимые (тепловой и поверхностный пробои).

Необратимый пробой для полупроводникового прибора является нерабочим и недопустимым режимом.

Рисунок 3.3 Пробой p–n-перехода

 

Поэтому в паспортных данных диода всегда указывается предельно допустимое обратное напряжение Uпроб (напряжение лавинообразования), соответствующее началу пробоя p–n-перехода. Обратное номинальное значение напряжения составляет обычно 0,5Uпроб и определяет класс прибора по напряжению. Так, класс 1 соответствует 100 В обратного напряжения, класс 2 – 200 В и т. д.

 

3.3 Оборудование, используемое в лабораторной работе:

 

- испытуемые диоды VD1 – VD4 (В 50);

- мультиметр;

- соединительные провода;

- ЛАТР (лабораторный автотрансформатор);

- вольтметр Ш4313

-амперметр (15 mA);

- волльметр (15 В).

Основные технические параметры В 50-10:

- диод кремниевый диффузионный.

- предназначен для работы в цепях статических преобразователей электроэнергии постоянного и переменного токов на частотах до 2 кГц.

- выпускаются в металлостеклянном корпусе с гибким выводом.



- средний прямой ток - 50 А

- повторяющееся импульсное обратное напряжение - 1000 В

- охлаждение воздушное естественное или принудительное.

- обозначение типономинала и полярность выводов приводятся на корпусе.

Масса диода не более 190 г.

Технические условия: ТУ 16-529.765-73.

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 740; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2022 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.018 с.) Главная | Обратная связь