Включение диода: Диоды: описание, подключение, схема, характеристики

Прямое и обратное напряжение

Когда диод открыт, на нем имеется прямое
напряжение. Обратным напряжением
считается величина во время закрытия
диода и прохождения через него обратного
тока. Сопротивление диода при прямом
напряжении очень мало, в отличие от
обратного напряжения, возрастающего
до тысяч кОм.

Если диоды использовать в работе с
переменным током, то при плюсовой
полуволне синуса напряжения он будет
открыт, а при минусовой – закрыт. Такое
свойство диодов применяют для выпрямления
напряжения. Поэтому такие устройства
называются выпрямителями.

4.3. Вольт-амперная характеристика диода Слайд № 11

Зависимость U = f(I)
называется вольт-амперной характеристикой
диода.

Характеристика диода выражается
графиком, на котором видна зависимость
тока, напряжения и его полярности.
Вертикальная ось координат в верхней
части определяет прямой ток, в нижней
части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает
прямое напряжение, слева – обратное.
Прямая ветка графика выражает ток
пропускания диода, проходит рядом с
вертикальной осью, так как выражает
повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток
при закрытом диоде, и проходит параллельно
горизонтальной оси. Чем круче график,
тем лучше диод выпрямляет ток. После
возрастания прямого напряжения, медленно
повышается ток. Достигнув области
скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что
при повышении обратного напряжения,
величина тока практически не возрастает.
Но, при достижении границ допустимых
норм происходит резкий скачок обратного
тока. Вследствие этого диод перегреется
и выйдет из строя.

4.4. Пробой р-n-перехода Слайд № 12

Пробоем
p-n-перехода
называется явление резкого увеличения
обратного тока при достижении обратным
напряжением определенного критического
значения. Различают электрический
и
тепловой
пробои
p-n-перехода.

Электрический пробой

Электрический пробой
возникает в результате воздействия
сильного электрического
поля в
p-n-переходе.
Такой пробой является обратимым,
то есть он не приводит к повреждению
перехода, и при снижении обратного
напряжения свойства диода сохраняются.
Благодаря этому электрический
пробой используют в качестве рабочего
режима в полупроводниковых диодах.

В
свою очередь, электрический пробой
разделяется на туннельный
и
лавинный
пробои.

Туннельный пробой

Туннельный
пробой происходит в результате явления
туннельного
эффекта,
который проявляется в том, что при
сильной напряженности электрического
поля, действующего в p-n-переходе
малой
толщины,
некоторые электроны проникают
(просачиваются) через переход из области
p—типа
в область n—типа
без изменения
своей
энергии. Р-n-переходы
малой толщины возможны только при
высокой концентрации примесей
в
молекуле полупроводника.

Лавинный пробой

Лавинный
пробой заключается в том, что под
действием сильного электрического поля
неосновные
носители
зарядов под действием тепла
в p-n-переходе
ускоряются на столько, что способны
выбить
из
атома один из его валентных электронов
и перебросить
его
в зону проводимости, образовав при этом
пару электрон
– дырка.
Образовавшиеся носители зарядов тоже
начнут разгоняться и сталкиваться с
другими атомами, образуя следующие пары
электрон – дырка. Процесс приобретает
лавинообразный характер, что приводит
к резкому увеличению
обратного
тока при практически неизменном
напряжении.

Обратное включение — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Обратное включение диода характеризуется практически полным отсутствием тока при достаточно большом обратном напряжении; иными словами, диод при обратном включении имеет очень большое сопротивление.
 [1]

Обратное включение диода связи происходит медленнее, так как после запирания управляющего диода необходимо время, пока вследствие зарядки паразитных емкостей разрядным током напряжение на диоде связи достигнет отпирающего уровня. Это запаздывание особенно заметно в цепях младших разрядов.
 [3]

При обратном включении диода на границе p — n — перехода образуется изоляционный слой. Этот обедненный свободными носителями зарядов пограничный слой играет роль изолятора между проводящими р — и n — зонами кристалла. Фактически диод в этом случае представляет конденсатор, причем ширина изоляционного слоя такого конденсатора зависит от приложенного к диоду напряжения. Чем больше приложенное обратное напряжение, тем большей становится толщина изоляционного слоя конденсатора, а следовательно, уменьшается его емкость.
 [5]

При обратном включении диода емкость р-п перехода шунтирует большое обратное сопротивление перехода, что приводит к ухудшению его частотной характеристики.
 [7]

Давно известны однотактные преобразователи с обратным включением диода.
 [8]

Анализ переходных процессов в схеме с обратным включением диода проводится аналогично.
 [9]

Аналогично работает последовательная схема диодного ограничителя с обратным включением диода.
 [11]

Емкость р-п перехода существует при прямом и при обратном включении диода.
 [12]

Определить напряжение на диоде и резисторе нагрузки сопротивлением гн 100 кОм при обратном включении диода ( рис. 96, а), если ток диода ЮмкА, а ( Упит 80 В.
 [13]

Для воспроизведения линейно-ломаных зависимостей в I и II квадрантах используется аналогичная схема с обратным включением диода и опорным напряжением.
 [14]

Элемент И для отрицательных входных сигналов ( рис. П-19, t отличается от предыдущего обратным включением диодов.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

Отказы импульсных регуляторов, вызванные временем включения диода

к
Джим Уильямс

Скачать PDF

Введение

Большинство проектировщиков схем знакомы с динамическими диодами.
такие характеристики, как накопление заряда, зависимость от напряжения
емкость и время обратного восстановления. Реже
подтверждено, и производитель указал, что диод вперед
время включения. Этот параметр описывает время
требуется для того, чтобы диод включился и зафиксировался в его прямом направлении.
падение напряжения. Исторически за это крайне короткое время, ед.
наносекунд, был настолько мал, что пользователь и поставщик
одинаково по существу проигнорировали это. Это редко обсуждается и
почти никогда не указывается. В последнее время переключение регулятора часов
Скорость и время перехода стали быстрее, что делает диод
время включения критическая проблема. Повышенная тактовая частота
обязан добиться меньшего размера магнитов; уменьшился
время перехода несколько помогает общей эффективности, но
в основном необходимо для минимизации нагрева ИС. На тактовых частотах
за пределами 1 МГц потери времени перехода являются первичными
источник нагрева штампа.

Потенциальная проблема из-за времени включения диода заключается в том, что
результирующее переходное «перерегулирование» напряжения на
диод, даже ограниченный наносекундами, может индуцировать
стресс от перенапряжения, вызывающий отказ IC регулятора переключения.
Таким образом, для квалификации данного диода требуется тщательное тестирование.
для конкретного приложения, чтобы обеспечить надежность. Это тестирование,
который предполагает низкие потери окружающих компонентов и
компоновка в конечном приложении, измеряет перерегулирование при включении
напряжение только из-за паразитных диодов. Неправильно связанный
выбор компонентов и компоновка будут способствовать
Условия перенапряжения.

Перспективы времени включения диода

На рис. 1 показаны типичные повышающие и понижающие напряжения.
преобразователи. В обоих случаях предполагается, что диод
клещи переключают колебания напряжения на контактах в безопасные пределы. в
В случае повышения этот предел определяется максимальным значением контактов переключателя.
допустимое прямое напряжение. Устанавливается лимит понижающих дел
на контактах переключателя максимально допустимое обратное напряжение.

Рис. 1. Типовые повышающие/понижающие преобразователи напряжения. Предполагается, что диодные зажимы переключают напряжение на выводах до безопасных пределов.

Рисунок 2 показывает, что диоду требуется конечный отрезок времени.
для фиксации при прямом напряжении. Это прямое время включения
допускает переходные отклонения выше номинального диода
фиксирующее напряжение, потенциально превышающее пробой ИС
предел. Время включения обычно измеряется в наносекундах.
затрудняет наблюдение. Еще одно осложнение
заключается в том, что перерегулирование при включении происходит при амплитуде
крайняя форма импульса, исключающая высокое разрешение
измерение амплитуды. Эти факторы необходимо учитывать
при разработке метода проверки включения диода.

Рис. 2. Время включения диода в прямом направлении допускает кратковременное превышение номинального напряжения фиксации диода, потенциально превышающее предел пробоя ИС.

На рис. 3 показан концептуальный метод проверки диодов.
время включения. Здесь тест выполняется при 1А, хотя
можно использовать другие токи. Импульс шагает 1A в
тестируемый диод через резистор 5 Ом. Напряжение времени включения
отклонение измеряется непосредственно на тестируемом диоде.
Фигура обманчиво проста на вид. В частности,
текущий шаг должен иметь исключительно быстрое, высококачественное качество
переход и точное определение времени включения требуют
значительная ширина полосы измерения.

Рис. 3. Концептуальный метод тестирования времени включения диода при токе 1 А. Входной шаг должен иметь исключительно быстрый переход с высокой точностью.

Подробная схема измерений

Более подробная схема измерения представлена ​​на рисунке 4.
Необходимые параметры производительности для различных элементов
вызываются. Генератор импульсов с субнаносекундным временем нарастания,
1А, усилитель времени нарастания 2нс и осциллограф 1ГГц.
обязательный. Эти характеристики представляют собой реалистичные эксплуатационные характеристики.
условия; можно выбрать другие токи и время нарастания
путем изменения соответствующих параметров.

Рис. 4. Подробная схема измерений с указанием необходимых рабочих параметров для различных элементов. Требуются генератор импульсов с временем нарастания менее наносекунды, усилитель времени нарастания 1 А, 2 нс и осциллограф с частотой 1 ГГц.

Импульсный усилитель требует особого внимания к цепи
конфигурация и планировка. На рис. 5 показан усилитель
включает параллельный ВЧ-транзистор, управляемый Дарлингтоном
выходной каскад. Регулировка напряжения коллектора («время нарастания
обрезка») пики с Q4 по Q6 F _Т ; входная RC сеть оптимизирует
чистота выходного импульса за счет небольшого замедления нарастания входного импульса
время в пределах полосы пропускания усилителя. Распараллеливание позволяет Q4
Q6 для работы при благоприятных индивидуальных токах, поддерживая
пропускная способность. Когда (слегка интерактивная) чистота края
и настройки времени нарастания оптимизированы, на Рисунке 6 показано
усилитель выдает трансцендентно чистое время нарастания 2 нс
выходной импульс без звона, посторонних составляющих или постпереходов
экскурсии. Такое исполнение делает диод
практическое тестирование времени включения. ¹

Рис. 5. Импульсный усилитель включает в себя параллельный ВЧ-транзисторный выходной каскад, управляемый Дарлингтоном. Регулировка напряжения коллектора («регулировка времени нарастания») пиков с Q4 по Q6 F _T , входная RC-цепочка оптимизирует чистоту выходного импульса. Схема с низкой индуктивностью обязательна.

Рис. 6. Выход импульсного усилителя на 5 Ом. Время нарастания составляет 2 нс с минимальными аберрациями на вершине импульса.

На рис. 7 показано полное время прямого включения диода.
организация измерения. Импульсный усилитель, управляемый
генератором субнаносекундных импульсов, управляет диодом
под тестом. Зонд Z0 контролирует точку измерения
и питает осциллограф с частотой 1 ГГц. ² , ³ , ⁴

Рис. 7. Полная схема измерения времени включения диода в прямом направлении Включает в себя генератор импульсов с субнаносекундным временем нарастания, импульсный усилитель, пробник Z0 и осциллограф с частотой 1 ГГц.

Проверка диодов и интерпретация результатов

Измерительное испытательное приспособление, надлежащим образом оборудованное и
конструкция позволяет проводить тестирование времени включения диода с превосходным
временное и амплитудное разрешение. ⁵ Фигуры с 8 по 12
показать результаты для пяти разных диодов от разных производителей.
Рис. 8 (диод номер 1) постоянно перескакивает
прямое напряжение состояния в течение 3,6 нс с пиковым значением 200 мВ. Это
лучшее исполнение пятерки. Рисунки 9через 12
показывают увеличение амплитуды включения и времени, которые
подробно описано в подписях к рисункам. В худшем случае включите
амплитуды превышают номинальное напряжение фиксатора более чем
1 В, а время включения составляет десятки наносекунд.
Рисунок 12 завершает этот неудачный парад огромными
погрешности времени и амплитуды. Такие ошибочные экскурсии могут и
приведет к поломке и выходу из строя регулятора IC. Урок
тут понятно. Время включения диода должно быть охарактеризовано и
измеряется в любом заданном приложении для обеспечения надежности.

Рис. 8. «Диод номер 1» превышает установившееся прямое напряжение в течение ≈3,6 нс с пиковым значением 200 мВ.

Рис. 9. «Диод номер 2»: пики ≈750 мВ до установления в течение 6 нс… > 2-кратное прямое напряжение установившегося состояния.

Рис. 10. «Диод номер 3» имеет пики на 1 В выше номинальных 400 мВ VFWD, ошибка 2,5x.

Рис. 11. Пики «диода номер 4» ≈750 мВ с длинным (обратите внимание на изменение масштаба по горизонтали в 2,5 раза) хвостом к значению VFWD.

Рис. 12. Пиковые значения «диода номер 5» выходят за пределы шкалы с расширенным хвостом (обратите внимание на более медленный горизонтальный масштаб по сравнению с рисунками с 8 по 10).

Примечания

¹ Альтернативный метод генерации импульсов появляется в
Linear Technology Замечания по применению 122 , Приложение
F, «Еще один способ сделать это».

² Зонды Z0 описаны в Linear Technology Application
Примечание 122 Приложение C, «О датчиках Z0».
См. также ссылки с 27 по 34.

³ Требование к генератору субнаносекундных импульсов
не тривиально. См. Приложение Linear Technology
Примечание 122 Приложение B, «Время нарастания субнаносекунды
Генераторы импульсов для богатых и бедных».

⁴ См. Linear Linear Technology Указания по применению
122 Приложение E, «Соединения, кабели, адаптеры,
Аттенюаторы, пробники и пикосекунды» для соответствующих
комментарий.

⁵ См. Linear Technology Указания по применению 122 Приложение
A, «Сколько пропускной способности достаточно?» за
обсуждение определения необходимого измерения
пропускная способность.

Автор

Джим Уильямс

Джеймс М. Уильямс (14 апреля 1948 г. — 12 июня 2011 г.) был разработчиком аналоговых схем и техническим автором, работавшим в Массачусетском технологическом институте (1968–1979), Philbrick, National Semiconductor (1979–1982) и Linear Technology Corporation. (ЛТК) (1982–2011).[1] Он написал более 350 публикаций [2] по проектированию аналоговых схем, в том числе 5 книг, 21 примечание по применению для National Semiconductor, 62 примечания по применению для Linear Technology и более 125 статей для журнала EDN. Уильямс перенес инсульт 10 июня и умер 12 июня 2011 года.

High Power Diodes Быстровосстанавливающиеся и выпрямительные диоды — Littelfuse

• Перекрестная ссылка конкурента

  Нужна деталь Littelfuse, эквивалентная детали конкурента? Введите номер детали конкурента здесь.

• Образец заказа

  Найдите номер детали, по которой вы хотите получить образцы. Или посетите страницу центра образцов.

• Проверить запас дистрибьютора

  Проверьте уровень складских запасов дистрибьютора, введя полные или частичные номера деталей

• Главная
• > Продукты
• > Power Semiconductors
• > High Power
• > Диоды

• Печать