Полупроводниковые выпрямители

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Имени академика М.Ф. Решетнева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

по курсу «Основы электроники»

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ДИОДОВ И УСТРОЙСТВ НА ИХ ОСНОВЕ

Выполнили: студентки второго курса

Группы БАП 11-01

Анисимова А. и Семенова Н.

Принял: Сухарев Е. Н.

Красноярск 2013

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является:

• исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) выпрямитель-

ного полупроводникового диода;

• исследование ВАХ полупроводникового стабилитрона;

• исследование работы полупроводниковых выпрямителей.

СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Полупроводниковый прибор, который имеет два электрода и один

(или несколько) р-n-переходов, называется диодом.

Все полупроводниковые диоды можно разделить на две группы: вы-

прямительные и специальные. Выпрямительные диоды, как следует из са-

мого названия, предназначены для выпрямления переменного тока. В зави-

симости от частоты и формы выпрямляемого тока они делятся на низко-

частотные, высокочастотные и импульсные. Специальные типы полупро-

водниковых диодов используют различные свойства р-n-переходов, на-

пример, явление пробоя, фотоэффект, наличие участков с отрицательным

сопротивлением и другие. Специальные полупроводниковые диоды нахо-

дят, в частности, применение для стабилизации постоянного напряжения,

регистрации оптического излучения, формирования электрических сигна-

лов и т.д.

Выпрямительный диод

Выпрямительные полупроводниковые диоды изготавливаются, как

правило, из кремния, германия или арсенида галлия. Классифицировать

выпрямительные полупроводниковые диоды можно по конструкции и тех-

нологии изготовления. В зависимости от конструкции выпрямительные

полупроводниковые диоды делятся на плоскостные и точечные, а в зави-

симости от технологии изготовления – на сплавные, диффузионные и эпи-

таксиальные.

Плоскостные диоды имеют большую площадь р-n-перехода и ис-

пользуются для выпрямления больших токов (до 30А). Точечные диоды

имеют малую площадь р-n-перехода и, соответственно, предназначены для

выпрямления малых токов (до 30мА).

Обычно выпрямительный полупроводниковый диод нормально ра-

ботает при напряжениях, лежащих в диапазоне до 1000В. При необходи-

мости увеличения выпрямляемого напряжения используются выпрями-

тельные столбы, состоящие из ряда последовательно включенных полу-

проводниковых диодов, в этом случае выпрямляемое напряжение удается

повысить вплоть до 15000В.

Предназначенные для выпрямления больших токов выпрямительные

полупроводниковые диоды большой мощности называют силовыми. Они

позволяют выпрямлять токи силой вплоть до 30 А. Материалом для таких

диодов обычно служит кремний или арсенид галлия, поскольку германий

характеризуется сильной зависимостью обратного тока через р-n-переход

от температуры.

Сплавные диоды обычно используются для выпрямления перемен-

ного тока с частотой до 5кГц и изготавливаются из кремния. Кремниевые

диффузионные диоды могут работать на повышенной частоте, до 100 кГц.

Кремниевые эпитаксиальные диоды с металлической подложкой (с барье-

ром Шоттки) могут использоваться на частотах до 500 кГц. Наилучшими

частотными характеристиками обладают арсенидгаллиевые выпрямитель-

ные диоды, способные работать в диапазоне частот до нескольких мега-

герц.

Стабилитрон

Стабилитрон – это полупроводниковый диод, p-n-переход которого

работает в режиме лавинного пробоя. Такой режим возникает при смеще-

нии p-n-перехода в обратном направлении. В режиме лавинного пробоя в

широком диапазоне изменения тока через диод падение напряжения на

нем остается практически неизменным.

Иногда для стабилизации напряжения используют тот факт, что

прямое падение напряжения на диоде слабо зависит от силы протекающего

через p-n-переход тока. Приборы, в которых используется этот эффект в

отличие от стабилитронов называются стабисторами. В области прямого

смещения падение напряжения на p-n-переходе составляет, как правило,

0,7В...2 В, поэтому, стабисторы позволяют стабилизировать только малые

напряжения (не более 2 В). Для ограничения тока через стабистор после-

довательно с ним также включают сопротивление RБ.

Полупроводниковые выпрямители

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преоб-

разования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение

выпрямителей заключается в сохранении направления тока в нагрузке при

изменении полярности напряжения, приложенного к входу выпрямителя.

Существуют разновидности полупроводниковых выпрямителей, отличаю-

щиеся количеством диодов и схемой их включения. Ниже рассмотрены не-

которые из этих схем.

Поиск по сайту: