Диод катод: как определить, где у диода плюс и минус по обозначениям на схеме, внешнему виду и подаче тока

выпрямительный; 1,2кВ; 1В; 70А; катод на корпусе; DO203AB производства VISHAY VS-70HF120

  • Производитель

    VISHAY

  • Монтаж

    винтами

  • Корпус

    DO203AB

  • Тип диода

    выпрямительный с резьбой

  • Вид упаковки

    россыпью

  • Монтажная резьба

    1/4-28 UNF-2A

  • Конструкция диода

    катод на корпусе

  • Импульсный ток

    1,2кА

  • Обратное напряжение макс.

    1,2кВ

  • Падение напряжения макс.

    1В

  • Прямой ток

    70А

  • Прямой ток макс.

    110А

  • Вес

    20.89g

Бесплатная доставка
заказов от 5000 ₽

Доставим прямо в руки или в ближайший пункт выдачи

Клемма ZS4-D-CH-DU винтовая, 2-уровневая, диод 1N4007 ( 1000В, 1А) между ниж. и верхн. уровнями, (катод соединен с ниж. уровнем), винт 4мм.

кв. 1SNK505215R0000 ABB

Тарифная цена:

«>(История цены)
394,04  RUB

/шт

ДатаЦена
17.08.2018 394,04
RUB
05.08.2018 394,04
RUB
28. 07.2018 394,04
RUB
25.07.2018 394,04
RUB
22.07.2018 394,04
RUB
20. 07.2018 394,04
RUB
18.07.2018 394,04
RUB
03.06.2018 394,04
RUB
31. 05.2018 394,04
RUB
23.04.2018 375,28
RUB

Что такое диод? — Определение из WhatIs.

com

По

  • Участник TechTarget

Диод — это специализированный электронный компонент с двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Большинство диодов изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен. Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, вакуумированной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении. Диоды могут использоваться в качестве выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов, демодуляторов сигналов и генераторов.

Основным свойством диода является его склонность проводить электрический ток только в одном направлении. Когда катод заряжается отрицательно по отношению к аноду при напряжении больше определенного минимума, называемого прямым прорывом , через диод протекает ток. Если катод положителен по отношению к аноду, находится под тем же напряжением, что и анод, или имеет отрицательное значение, меньшее, чем прямое напряжение пробоя, то диод не проводит ток. Это упрощенный взгляд, но он верен для диодов, работающих как выпрямители, переключатели и ограничители. Прямое напряжение пробоя составляет примерно шесть десятых вольта (0,6 В) для кремниевых устройств, 0,3 В для германиевых устройств и 1 В для селеновых устройств.

Несмотря на приведенное выше общее правило, если напряжение на катоде достаточно положительное по отношению к напряжению на аноде, диод будет проводить ток. Напряжение, необходимое для возникновения этого явления, известное как лавинное напряжение , сильно различается в зависимости от природы полупроводникового материала, из которого изготовлено устройство. Лавинное напряжение может варьироваться от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Когда аналоговый сигнал проходит через диод, работающий в точке прямого пробоя или вблизи нее, форма волны сигнала искажается. это нелинейность позволяет осуществлять модуляцию, демодуляцию и микширование сигналов. Кроме того, генерируются сигналы с гармониками или целыми кратными входной частоты. Некоторые диоды также имеют характеристику, которую неточно называют отрицательным сопротивлением . Диоды этого типа при подаче напряжения соответствующего уровня и полярности генерируют аналоговые сигналы на микроволновых радиочастотах.

Полупроводниковые диоды

могут быть спроектированы для выработки постоянного тока (DC) при воздействии на них видимого света, инфракрасного (ИК) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Эти диоды известны как фотогальванические элементы и являются основой солнечных электроэнергетических систем и фотодатчиков. Еще одна форма диода, обычно используемая в электронном и компьютерном оборудовании, излучает видимый свет или инфракрасную энергию, когда через него проходит ток. Таким устройством является всем знакомый светоизлучающий диод (LED).

Последнее обновление: июнь 2015 г.


Продолжить чтение О диоде

  • Введение в диоды и выпрямители
  • См. руководство по диодам
  • См. все наши определения электроники
цифровое рабочее пространство

Цифровое рабочее пространство — это интегрированная технологическая структура, которая централизует управление корпоративными приложениями, данными и конечными точками, позволяя сотрудникам сотрудничать и работать удаленно.

  • вариант использования
  • отладка
  • CIDR (бесклассовая междоменная маршрутизация или суперсеть)
  • Кило, мега, гига, тера, пета, экза, зетта и все такое
  • Общий свод знаний (CBK)
  • съемный носитель
  • Gmail
  • курсор
  • Тестирование API
  • пагинация
  • Битли
  • резервное копирование на основе образа
  • стоимость взаимодействия (CPE)

    • набор инструментов программного обеспечения

  • прозрачность
  • автокоррекция
  • роботизированная хирургия (роботизированная хирургия)
  • распределенная файловая система (DFS)
  • ценообразование на основе использования
  • цифровое рабочее пространство

ПоискСеть


  • CIDR (бесклассовая междоменная маршрутизация или суперсеть)

    CIDR (бесклассовая междоменная маршрутизация или суперсеть) — это метод назначения IP-адресов, повышающий эффективность . ..


  • пропускная способность

    Пропускная способность — это мера того, сколько единиц информации система может обработать за заданный промежуток времени.


  • формирование трафика

    Формирование трафика, также известное как формирование пакетов, представляет собой метод управления перегрузкой, который регулирует передачу данных по сети путем задержки…

ПоискБезопасность


  • Общий свод знаний (CBK)

    В области безопасности Общий свод знаний (CBK) представляет собой всеобъемлющую структуру всех соответствующих тем, которые необходимы специалисту по безопасности…


  • опустошение буфера

    Опустошение буфера, также известное как опустошение буфера или перезапись буфера, возникает, когда буфер — временное удерживающее пространство …


  • единый вход (SSO)

    Единый вход (SSO) — это служба аутентификации сеанса и пользователя, которая позволяет пользователю использовать один набор учетных данных для входа — для . ..

ПоискCIO


  • ориентир

    Контрольный показатель — это стандарт или точка отсчета, которые люди могут использовать для измерения чего-либо еще.


  • пространственные вычисления

    Пространственные вычисления в широком смысле характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.


  • организационные цели

    Организационные цели — это стратегические задачи, которые руководство компании устанавливает для определения ожидаемых результатов и руководства …

SearchHRSoftware


  • Поиск талантов

    Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …


  • удержание сотрудников

    Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования . ..


  • гибридная рабочая модель

    Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…

SearchCustomerExperience


  • стоимость взаимодействия (CPE)

    Цена за взаимодействие (CPE) – это модель ценообразования на рекламу, при которой команды цифрового маркетинга и рекламодатели платят за рекламу только тогда, когда …


  • B2C (Business2Consumer или Business-to-Consumer)

    B2C — сокращение от Business-to-Consumer — это модель розничной торговли, в которой продукты поступают непосредственно от предприятия к конечному потребителю, который …


  • CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика

    Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют. ..

Твердотельные диоды

и характеристики диодов [Analog Devices Wiki]

Эта версия (06 июня 2017 г., 16:58) была одобрена Дугом Мерсером. Доступна ранее утвержденная версия (31 августа 2013 г., 16:16).

Содержание

  • Глава 5: Твердотельные диоды и характеристики диодов

    • 5.1 Развязка PN

      • 5.1.1 Свойства соединения PN

      • 5.1.2 Равновесие (нулевое смещение)

      • 5.1.3 Прямое смещение

      • 5.1.4 Обратное смещение

      • Краткое описание раздела

    • 5.2 Фактические диоды

    • 5.3 Температурные характеристики диодов

    • 5.4 Линейная модель

    • 5.5 Модель слабого сигнала

      • Резюме раздела

В электронике диод представляет собой двухвыводной компонент с асимметричной характеристикой тока в зависимости от напряжения, с низким (в идеале нулевым) сопротивлением протеканию тока в одном направлении и высоким (в идеале бесконечным) сопротивлением в другом. Кремниевый полупроводниковый диод, наиболее распространенный тип, представляет собой монокристалл полупроводникового материала с PN-переходом, соединенным с двумя электрическими клеммами.

5.1 Развязка PN

PN-переход образуется путем объединения полупроводников p-типа и n-типа в единую кристаллическую решетку. Термин переход относится к граничному интерфейсу, где встречаются две области полупроводника. Если бы переход был построен из двух отдельных частей, это привело бы к разрыву кристаллической решетки, поэтому PN-переходы создаются в монокристалле полупроводника путем введения определенных примесей, называемых легирующими примесями, например, путем ионной имплантации, диффузии или эпитаксии (выращивание). например, слой кристалла, легированного примесями n-типа, поверх слоя кристалла, легированного примесями p-типа).

PN-переходы являются элементарными строительными блоками почти всех полупроводниковых электронных устройств, таких как диоды, транзисторы, солнечные элементы, светодиоды и интегральные схемы; они являются активными сайтами, где происходит электронное действие устройства. Например, распространенный тип транзистора, транзистор с биполярным переходом, состоит из двух последовательно соединенных PN-переходов в форме NPN или PNP.

5.1.1 Свойства соединения PN

PN-переход обладает некоторыми интересными свойствами, которые находят полезное применение в твердотельной электронике. Полупроводник с p-легированием обладает относительной проводимостью. То же самое верно и для n-легированного полупроводника, но соединение между областями p- и n-типа является непроводником. Этот непроводящий слой, называемый обедненным слоем, возникает из-за того, что электрически заряженные носители, электроны в кремнии n-типа и дырки в кремнии p-типа, диффундируют в материал другого типа (9).0272, то есть электрона p-типа и дырки n-типа) и уничтожают друг друга в процессе, называемом рекомбинацией. Эта диффузия заряда вызывает встроенную разность потенциалов в обедненной области. Управляя этим непроводящим слоем, PN-переходы обычно используются в качестве диодов: элементов схемы, которые пропускают электричество в одном направлении, но не в другом (противоположном) направлении. Это свойство объясняется с точки зрения прямого смещения и обратного смещения, где термин «смещение» относится к приложению электрического напряжения к PN-переходу. PN-переход будет проводить ток, когда приложенное внешнее напряжение превышает встроенный потенциал перехода.

5.1.2 Равновесие (нулевое смещение)

В PN-переходе без внешнего приложенного напряжения достигается состояние равновесия, при котором на переходе образуется разность потенциалов. Эта разность потенциалов называется встроенным потенциалом V BI .

На стыке полупроводников p-типа и n-типа более высокая концентрация электронов в области n-типа вблизи границы PN имеет тенденцию диффундировать в область p-типа. Когда электроны диффундируют, они оставляют положительно заряженные ионы (доноры) в n-области. Точно так же более высокая концентрация дырок на стороне p-типа вблизи интерфейса PN начинает диффундировать в область n-типа, оставляя фиксированные ионы (акцепторы) с отрицательным зарядом. Области, непосредственно примыкающие по обе стороны от интерфейса PN, теряют свою нейтральность и становятся заряженными, образуя область пространственного заряда или обедненный слой (см. рис. 5.1).

Рисунок 5.1 PN-переход в равновесии

Электрическое поле, создаваемое областью пространственного заряда, препятствует процессу диффузии как электронов, так и дырок. Есть два одновременных явления: процесс диффузии, который имеет тенденцию генерировать больший объемный заряд, и электрическое поле, создаваемое объемным зарядом, которое стремится противодействовать диффузии. В состоянии равновесия эти две силы уравновешивают друг друга. Профиль концентрации носителей в состоянии равновесия показан на рис. 5.1 синей и красной линиями. Также показаны два уравновешивающих явления, которые устанавливают равновесие.

Область пространственного заряда представляет собой зону с суммарным зарядом, обеспечиваемым фиксированными ионами (донорами или акцепторами), которые остались непокрытыми диффузией основных носителей заряда. Когда достигается равновесие, плотность заряда аппроксимируется отображаемой ступенчатой ​​функцией на рис. 5.2. График Q(x). Фактически, область полностью обеднена основными носителями (оставляя плотность заряда, равную чистому уровню легирования), а граница между областью пространственного заряда и нейтральной областью довольно резкая. Область пространственного заряда имеет одинаковый заряд с обеих сторон интерфейса PN, поэтому она простирается дальше в менее сильно легированную сторону (n-сторона на рисунках 5.1 и 5.2).

Рисунок 5.2

5.1.3 Прямое смещение

При прямом смещении положительное напряжение прикладывается к стороне p-типа по отношению к стороне n-типа перехода. При таком напряжении дырки в p-области и электроны в n-области прижимаются к переходу. Это уменьшает ширину обедненного слоя. Положительный заряд, приложенный к материалу p-типа, отталкивает дырки, а отрицательный заряд, приложенный к материалу n-типа, отталкивает электроны. Расстояние между электронами и дырками уменьшается по мере того, как они приближаются к переходу. Это снижает встроенный потенциальный барьер. С увеличением напряжения прямого смещения обедненный слой в конечном итоге становится достаточно тонким, чтобы встроенное электрическое поле больше не могло противодействовать движению носителей заряда через PN-переход, что, следовательно, уменьшало электрическое сопротивление. Электроны, которые пересекают PN-переход в материал p-типа (или дырки, которые переходят в материал n-типа), будут диффундировать в области, близкой к нейтральной. Следовательно, величина неосновной диффузии в околонейтральных зонах определяет величину тока, который может протекать через диод.

Только основные носители (электроны в материале n-типа или дырки в материале p-типа) могут проходить через полупроводник на макроскопическую длину. Имея это в виду, рассмотрим поток электронов через переход. Прямое смещение вызывает силу, действующую на электроны, толкающую их со стороны N к стороне P. При прямом смещении область обеднения достаточно узкая, чтобы электроны могли пересечь переход и инжектироваться в материал р-типа. Однако они не продолжают течь через материал p-типа бесконечно, поскольку им энергетически выгодно рекомбинировать с дырками. Средняя длина, которую электрон проходит через материал p-типа до рекомбинации, называется диффузионной длиной, и обычно она составляет порядка микронов.

Хотя электроны перед рекомбинацией проникают в материал p-типа лишь на небольшое расстояние, электрический ток продолжается непрерывно, потому что дырки (основные носители) начинают течь в противоположном направлении, заменяя те, с которыми рекомбинировали электроны неосновных носителей. Полный ток (сумма токов электронов и дырок) постоянен в пространстве, потому что любое изменение приведет к накоплению заряда с течением времени (это закон Кирхгофа для токов). Поток дырок из области p-типа в область n-типа в точности аналогичен потоку электронов из N в P (электроны и дырки меняются ролями, а знаки всех токов и напряжений меняются местами).

Таким образом, макроскопическая картина протекания тока через диод включает электроны, протекающие через область n-типа к переходу, дырки, протекающие через область p-типа в противоположном направлении к переходу, и два типа носителей, постоянно рекомбинирующих друг с другом. окрестность (задаваемая диффузионной длиной) соединения. Электроны и дырки движутся в противоположных направлениях, но они также имеют противоположные заряды, поэтому общий ток имеет одинаковое направление с обеих сторон диода, как и требуется.

5.1.4 Обратное смещение

Обратное смещение обычно относится к тому, как диод используется в цепи. Если диод смещен в обратном направлении, напряжение на катоде выше, чем на аноде. Следовательно, ток не будет течь до тех пор, пока электрическое поле не станет настолько сильным, что диод выйдет из строя.

Поскольку материал p-типа теперь подключен к отрицательной стороне приложенного напряжения, отверстия в материале p-типа отодвигаются от соединения, что приводит к увеличению толщины обедненного слоя. Точно так же, поскольку область n-типа соединена с положительной стороной, электроны также будут оттягиваться от соединения. Следовательно, обедненный слой расширяется, и это происходит все больше с увеличением напряжения обратного смещения. Это увеличивает барьер напряжения, вызывая высокое сопротивление потоку носителей заряда, что позволяет протекать только очень небольшому электрическому току через PN-переход.

Сила электрического поля обедненного слоя увеличивается с увеличением напряжения обратного смещения. Как только напряженность электрического поля превышает критический уровень, обедненный слой PN-перехода разрушается, и начинает течь ток, обычно в результате процессов Зенера или лавинного пробоя. Оба этих процесса пробоя являются неразрушающими и обратимыми до тех пор, пока величина протекающего тока не достигает уровня, при котором полупроводниковый материал перегревается и вызывает тепловое повреждение.

Этот эффект выгодно используется в схемах стабилизаторов на стабилитронах. Стабилитроны имеют четко определенное низкое обратное напряжение пробоя по своей конструкции. Типичное значение напряжения пробоя составляет, например, 6,2 В. Это означает, что напряжение на катоде никогда не может превышать напряжение на аноде более чем на 6,2 В, потому что диод выйдет из строя и, следовательно, будет проводить ток, если напряжение станет еще выше. Это эффективно ограничивает напряжение на диоде.

Другое приложение, в котором используются диоды с обратным смещением, — это варакторные диоды (переменные конденсаторы). Обедненный слой действует как изолятор между двумя проводящими пластинами или выводами диода. Емкость зависит от ширины изолирующего слоя и его площади. Ширина зоны обеднения любого диода изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Это изменяет емкость диода. Варакторы специально спроектированы так, что одна сторона PN-перехода слегка легирована, поэтому на этой стороне диода будет большая область обеднения. На эту более толстую область также больше влияет приложенное напряжение смещения, и, таким образом, изменение емкости диода (ΔC/ΔV) будет сильно зависеть от приложенного смещения.

Резюме раздела

Свойства прямого и обратного смещения PN-перехода подразумевают, что его можно использовать в качестве диода. Диод с PN-переходом позволяет электрическим зарядам течь в одном направлении, но не в противоположном; отрицательные заряды (электроны) могут легко проходить через соединение от N к P, но не от P к N, и обратное верно для дырок. Когда PN-переход смещен в прямом направлении, электрический заряд течет свободно из-за уменьшенного сопротивления PN-перехода. Однако, когда PN-переход смещен в обратном направлении, барьер перехода (и, следовательно, сопротивление) становится больше, а поток заряда очень мал.

5.2 Фактические диоды

На рисунке 5.3 ниже дано условное обозначение диода (а) и изображение типичного диода из лаборатории (б). Диоды являются довольно распространенными и полезными устройствами. Диод можно представить как устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Это чрезмерное упрощение, но хорошее приближение.

(а)

(б)

Рис. 5.3: (a) Схематическое обозначение диода (b) маломощный диод.

Как обсуждалось ранее, полупроводниковые диоды изготавливаются в виде двухслойной структуры, образующей PN-переход. Полупроводники, такие как кремний или германий, могут быть легированы небольшими концентрациями определенных примесей, чтобы получить материал, который проводит электричество посредством переноса электронов (n-тип) или через дырки (p-тип). Когда слои этих двух типов легированного полупроводника создаются для формирования PN-перехода, электроны мигрируют со стороны n-типа, а дырки мигрируют со стороны p-типа, как показано на рисунке. 5.1. Это перераспределение заряда приводит к возникновению потенциальной щели V BI через перекресток, как показано на рисунке. Этот разрыв равен VBI ~ 0 . 7 V для кремния и ~ 0 . 3 V для германия.

Рис. 5.4. PN-переход, образующий зазор напряжения на переходе.

Когда этот диод PN-перехода теперь подключен к внешнему напряжению, это может эффективно увеличить или уменьшить встроенный потенциальный зазор. Это приводит к очень различному поведению, в зависимости от полярности этого внешнего напряжения, как показано типичным V — I участок рисунка. 5.5. Когда диод смещен в обратном направлении, как показано на рис. 5.6, зазор увеличивается, и через переход протекает очень небольшой ток (до тех пор, пока в этом примере при напряжении ~ 6,2 В не произойдет пробой поля). И наоборот, конфигурация с прямым смещением уменьшает зазор, приближаясь к нулю при внешнем напряжении, равном напряжению зазора, и ток может протекать легко.

Выражение для напряжения диода (прямого смещения) В D выглядит следующим образом:

(5.1)

Где:
В D = приложенное напряжение на диоде
k = постоянная Больцмана (1,38E-23 Дж/Кельвин)
T = абсолютная температура в градусах Кельвина
q = заряд электрона (1,6E-19 Кулоны)
I D = фактический ток через диод
I S = диффузионный ток (постоянная, зависящая от устройства)
(так называемое тепловое напряжение, В T , равно kT/q = 26 мВ при комнатной температуре. )

Вышеприведенное уравнение можно преобразовать, чтобы получить I D :

(5.2)

Таким образом, при обратном смещении диод ведет себя как разомкнутый переключатель; а при прямом смещении для токов около 10 90 407 мА 90 273 или больше диод дает почти постоянное падение напряжения ~0,7 90 278 В 90 273 . Диффузионный ток I S, зависит от уровня легирования примесями n-типа и p-типа, площади диода и (очень сильно) от температуры. Разумной отправной точкой для диода интегральной схемы с малой геометрией является I S =1E -16 .

Рисунок 5.5: Напряжение, В D в зависимости от тока, I D поведение диода

Противоположные заряды в полупроводниковом переходе ничем не отличаются от зарядов на пластинах конденсатора. Таким образом, у каждого перехода есть емкость; но поскольку расстояние между электронами и дырками, обедненный слой, изменяется с приложенным напряжением, емкость зависит от приложенного напряжения. Чем ниже напряжение, тем выше емкость, и она будет увеличиваться прямо в области прямого смещения.

Рисунок 5.6. Поведение стабилитрона на 6,2 В в зависимости от напряжения.

Еще одна вещь, которую следует отметить в отношении реальных диодов, — это последовательное сопротивление в полупроводниковом материале, не занимаемое областью обеднения. Для обычной концентрации 5E 15 (атомов примеси на кубический сантиметр, что дает практическое напряжение пробоя в ИС около 25 В), объемное удельное сопротивление составляет около 1 Ом·см для легированного фосфором (n-типа) кремния и 3 Ом-см для бора (p-типа). Для сравнения, такой металл, как алюминий, имеет удельное сопротивление 2,8 мкОм-см, медь 1,7 мкОм-см. Объемное удельное сопротивление (ρ или rho) измеряется между противоположными поверхностями куба материала с длиной стороны (w, h, l) 1 см (10 мм).

5.3 Температурные характеристики диодов

Из уравнения напряжения диода (5.1) видно, что оно содержит абсолютный температурный член T. Кроме того, диффузионный ток I S на самом деле не является постоянным, а сильно зависит от температуры. На нижнем наборе графиков на рисунке 5.7 моделируемое напряжение диода в зависимости от температуры показано для четырех различных токов диода (зеленый = 1 мА , синий = 2 мА , красный = 5 мА и голубой = 10 мА). Из кривых видно, что напряжение на диоде имеет достаточно сильную отрицательную температурную зависимость.

На верхнем графике показана разница между кривыми 2 мА и 1 мА, а также разница между кривыми 5 мА и 10 мА. Эти два результата лежат точно друг над другом. Причина этого становится очевидной, если мы более внимательно изучим уравнение напряжения диода.

Рисунок 5.7 Напряжение диода в зависимости от температуры при 1 мА, 2 мА, 5 мА и 10 мА

(5.3)

Переставляя и принимая I S1 = I S2 , получаем:

(5.4)

Теперь сильный температурный эффект I S выпадает из уравнения, и у нас остается только абсолютный температурный член T, который делает ΔV D пропорциональным абсолютной температуре (PTAT). Оба V D2 — V D1 и V D4 — V D3 имеют то же самое 2: 2 -й рот. друг над другом. При комнатной температуре тепловое напряжение V T составляет около 26 мВ , что при умножении на ln(2) дает приблизительно 18 мВ, показанные на графике при 25 градусах.

5.4 Линейная модель

Линейная модель диода аппроксимирует экспоненциальные характеристики I — V прямой линией, касательной к фактической кривой в точке смещения постоянного тока. На рис. 5.8 показана кривая с касательной в точке ( V D , I D ). Кривая пересекает горизонтальную ось при напряжении В Д0 . При небольших изменениях V D и I D относительно точки касания линия касания дает хорошее приближение к фактической кривой.

Рисунок 5.8 Характеристики I- V с касательной в точке ( V D , I D )

Наклон касательной определяется выражением:

(5.5)

I D часто намного больше, чем I S , поэтому уравнение часто упрощается до:

(5.6)

Уравнение касательной:

(5.7)

Поскольку уравнение диода для I D как функция V D нелинейно, инструменты линейного анализа цепей нельзя применять к схемам, содержащим диоды, так же, как к цепи, содержащей только резисторы. Однако, если ток диода известен для определенного напряжения, можно использовать линейный анализ цепи, чтобы предсказать изменение тока для данного изменения напряжения, при условии, что изменение мало. Такой подход называется анализом малых сигналов. Несколько слов об обозначениях:

Где:
В D и I D — значения смещения постоянного тока, а v d и i d — малосигнальные изменения относительно значений смещения.

Сопротивление слабого сигнала определяется как отношение v d к i d и определяется как:

(5.8)

Это приводит к тому же r d , что и в линейно-тангенциальной модели диода на рис. 5.8. Таким образом, слабосигнальная модель диода при прямом смещении представляет собой резистор номиналом r д . Значение r d обратно пропорционально току через него. Каждый раз, когда ток удваивается, сопротивление уменьшается вдвое. Из модели линейного диода следует, что r d графически можно интерпретировать как обратную величину наклона кривой i D по сравнению с v D в точке ( V D , I D ) .

Резюме раздела

  1. Полупроводники содержат два типа подвижных носителей заряда: положительно заряженные дырки и отрицательно заряженные электроны.

  2. Полупроводник может быть легирован донорными примесями (легирование n-типа), так что он содержит подвижные заряды, которые представляют собой электроны.

  3. Полупроводник может быть легирован акцепторными примесями (легирование р-типа), так что он содержит подвижные заряды, которые являются дырками.

  4. Существует два важных механизма протекания тока в полупроводнике:

    1. диффузия носителей в результате градиента концентрации; и

    2. дрейф носителей в электрическом поле.

  5. В состоянии равновесия встроенный потенциал или потенциальный барьер в В BI вольт возникает на PN-переходе.

  6. При подаче напряжения прямого смещения В ДФ встроенный потенциал снижается до В БИ — В Д , и ток течет через диод при V DF больше, чем V BI .

  7. При приложении напряжения обратного смещения В DR высота потенциального барьера увеличивается до В BI + В DR и может протекать небольшой ток.