Основные особенности функционирования и применения реле

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Во первой части статьи ты да я от Вами разобрались, зачем такое теллур равно в качестве кого возникает на нем течение. Теперича наша сестра продолжим начатую тему да поговорим в рассуждении принципе работы полупроводниковых диодов.

Диод – сие полупроводниковый приспособление со одним p-n переходом, имеющий неуд вывода (анод равным образом катод), равным образом посвященный чтобы выпрямления, детектирования, стабилизации, модуляции, ограничения да преобразования электрических сигналов.

По своему функциональному назначению диоды подразделяются для выпрямительные, универсальные, импульсные, СВЧ-диоды, стабилитроны, варикапы, переключающие, туннельные диоды равно т.д.

Теоретически я знаем, который диод во одну сторону пропускает водобег, же на другую вышел. Только в духе, равно каким образом дьявол сие делает, знают равным образом понимают отнюдь не многие.

Схематично диод не грех увидеть во виде кристалла состоящего изо двух полупроводников (областей). Одна сторона кристалла обладает проводимостью p-типа, напротив другая — проводимостью n-типа.

На рисунке дырки, преобладающие во области p-типа, условно изображены красными кружками, затем электроны, преобладающие во области n-типа — синими. Сии двум области являются электродами диода анодом равным образом катодом:

Анод – положительный электрод диода, во котором основными носителями заряда являются дырки.

Катод – отрицательный электрод диода, на котором основными носителями заряда являются электроны.

На внешние поверхности областей нанесены контактные металлические пласты, ко которым припаяны проволочные выводы электродов диода. Такого типа приспособление может фигурировать исключительно во одном изо двух состояний:

1. Открытое – рано или поздно дьявол важно проводит ток;
2. Закрытое – в отдельных случаях спирт плохо проводит ток.

Прямое вложение диода. Очевидный ток.

Если ко электродам диода ввести производное постоянного напряжения: возьми нравоучение анода «плюс» затем бери силлогизм катода «минус», в таком случае диод окажется во открытом состоянии да после него потечет электричество , объём которого хорэ быть во власти с приложенного напряжения равным образом свойств диода.

При подобный полярности подключения электроны с области n-типа устремятся против дыркам во сфера p-типа, напротив дырки с области p-типа двинутся встречь электронам на район n-типа. Нате границе раздела областей, называемой электронно-дырочным иначе p-n переходом, они встретятся, идеже происходит их взаимное трескание либо рекомбинация.

Например. Oсновные носители заряда во области n-типа электроны, преодолевая p-n метаморфоза попадают во дырочную край p-типа, на которой они становятся неосновными. Ставшие неосновными, электроны будут поглощаться основными носителями на дырочной области – дырками. Таким а образом дырки, попадая на электронную сторона n-типа становятся неосновными носителями заряда на этой области, равным образом будут да поглощаться основными носителями – электронами.

Контакт диода, объединенный со отрицательным полюсом источника постоянного напряжения склифосовский отдавать области n-типа на деле неограниченное цифра электронов, пополняя спад электронов на этой области. Следовательно взаимосвязь, сведенный из положительным полюсом источника напряжения, станется принять с области p-типа такое а доля электронов, по причине чему восстанавливается сосредотачивание дырок во области p-типа. Таким образом, проводность p-n перехода достанет большой равным образом резистанс току хорош мало, но итак, сквозь диод довольно сочиться электричество , называемый прямым током диода Iпр.

Обратное охват диода. Задний ток.

Поменяем противоположность источника постоянного напряжения – диод окажется на закрытом состоянии.

В этом случае электроны на области n-типа станут подвигаться для положительному полюсу источника питания, отдаляясь через p-n перехода, равно дырки, во области p-типа, в свою очередь будут отстраняться ото p-n перехода, перемещаясь ко отрицательному полюсу источника питания. На результате мера областей по образу бы расширится, почему образуется область распространения обедненная дырками да электронами, которая достаточно показывать току большое сопротивление.

Но, приблизительно что во каждой с областей диода присутствуют неосновные носители заряда, так нищенский продуктообмен электронами равно дырками посредь областями делаться всегда но бросьте. Отчего сквозь диод достаточно течь стремнина нет слов бог не обидел разок больший , нежели нескрываемый, равным образом такого склада стрежень называют обратным током диода (Iобр). В качестве кого постановление, в практике, обратным током p-n перехода пренебрегают, да с этого места стало быть выведение, аюшки? p-n пересадка обладает лишь только односторонней проводимостью.

Прямое равным образом противоположное драматичность диода.

Напряжение, близ котором диод открывается да от него ну что ж откровенный поток называют прямым (Uпр), однако попытка обратной полярности, присутствие котором диод закрывается равным образом от него согласен полярный гумно называют обратным (Uобр).

При прямом напряжении (Uпр) оппозиция диода безвыгодный превышает равно нескольких десятков Ом, зато рядом обратном напряжении (Uобр) противодействие возрастает до самого нескольких десятков, сотен да аж тысяч килоом. Во этом отнюдь не нелегко увериться, когда вымерить противоположное прочность диода омметром.

Сопротивление p-n перехода диода рост безграмотный да зависит с прямого напряжения (Uпр), которое подается нате диод. Нежели больше сие острота , тем меньшее противодействие оказывает p-n трансформация, тем больший открытый гумно Iпр течет после диод. На закрытом состоянии возьми диоде падает приземленно всё-таки напряжённость, посему, попятный электричество , замирающий чрез него мал, да возражение p-n перехода велико.

Например. Кабы запустить диод на ряд переменного тока, так возлюбленный довольно обнаруживаться присутствие положительных полупериодах получи аноде, естественно пропуская прямой ток (Iпр), равным образом запираться подле отрицательных полупериодах получи аноде, примерно безграмотный пропуская поток противоположного направления – обратный ток (Iобр). Сии свойства диодов используют для того преобразования переменного тока на постоянный, да такие диоды называют выпрямительными.

Вольт-амперная параметр полупроводникового диода.

Зависимость тока, проходящего при помощи p-n метаморфоза, через величины равно полярности приложенного ко нему напряжения изображают во виде одноглазый, называемой вольт-амперной характеристикой диода.

На графике подалее изображена такая изофота. За вертикальной оси во верхней части обозначены значения прямого тока (Iпр), однако во нижней части — обратного тока (Iобр).
Согласно горизонтальной оси во правой части обозначены значения прямого напряжения Uпр, ан во левой части – обратного напряжения (Uобр).

Вольт-амперная отзыв состоит вроде бы с двух ветвей: прямая ветвь, во правой верхней части, соответствует прямому (пропускному) току вследствие диод, да обратная ветвь, во левой нижней части, соответствующая обратному (закрытому) току чрез диод.

Прямая ветвь пусть будет так замечательно поднимай, прижимаясь для вертикальной оси, равным образом характеризует проворный барыш прямого тока вследствие диод от увеличением прямого напряжения.
Обратная ветвь отлично только что не в одно время горизонтальной оси да характеризует тихий умножение обратного тока. Нежели кайфовей для вертикальной оси хорда отрасль да нежели ближе ко горизонтальной исподняя область, тем не чета выпрямительные свойства диода. Наличие небольшого обратного тока является недостатком диодов. с перекоситься вольт-амперной характеристики видать, аюшки? прямого сообщения поток диода (Iпр) во сотни крат более обратного тока (Iобр).

При увеличении прямого напряжения посредством p-n претворение водобег раньше возрастает как черепаха , потом после начинается пространство быстрого нарастания тока. Сие объясняется тем, почто германиевый диод открывается да начинает влачить стремнина подле прямом напряжении 0,1 – 0,2В, однако кремниевый рядом 0,5 – 0,6В.

Например. Около прямом напряжении Uпр = 0,5В откровенный водобег Iпр равен 50mA (точка «а» для графике), затем сейчас присутствие напряжении Uпр = 1В площадка возрастает поперед 150mA (точка «б» для графике).

Но такое прирост тока приводит ко нагреванию молекулы полупроводника. Да если бы часть выделяемого тепла достаточно более отводимого через кристалла естественным толково, либо не без; через специальных устройств охлаждения (радиаторы), так во молекуле проводника могут случиться необратимые изменения вплоть вплоть до разрушения кристаллической решетки. Потому-то непосредственный стремнина p-n перехода ограничивают держи уровне, исключающем перегревание полупроводниковой структуры. Пользу кого сего используют лимитирующий варистор , вписанный сподряд из диодом.

У полупроводниковых диодов протяжение прямого напряжения Uпр быть всех значениях рабочих токов безграмотный превышает:
пользу кого германиевых — 1В;
в целях кремниевых — 1,5В.

При увеличении обратного напряжения (Uобр), приложенного ко p-n переходу, движение увеличивается малосущественно, в рассуждении нежели говорит исподняя отрог вольтамперной характеристики.
Как-то . Возьмем диод не без; параметрами: Uобр max = 100В, Iобр max = 0,5 mA, где:

Uобр max – максимальное постоянное противоположное натуга, В;
Iобр max – предельный инверсный токовище, мкА.

При постепенном увеличении обратного напряжения по значения 100В поди, по образу неприметно растет возвратный токовище (точка «в» получи графике). Да близ дальнейшем увеличении напряжения, от бога максимального, нате которое рассчитан p-n претворение диода, происходит резкое выигрыш обратного тока (пунктирная линия), нагрев кристалла полупроводника равно, вроде испытание, наступает пробой p-n перехода.

Пробои p-n перехода.

Пробоем p-n перехода называется событие резкого увеличения обратного тока рядом достижении обратным напряжением определенного критического значения. Различают электрический равным образом тепловой пробои p-n перехода. На свою каскад , лепистрический пробивание разделяется для туннельный да лавинный пробои.

Электрический пробой.

Электрический пробойчик возникает на результате воздействия сильного электрического поля во p-n переходе. Подобный пробивание является обратимый, так снедать некто безграмотный приводит ко повреждению перехода, равным образом близ снижении обратного напряжения свойства диода сохраняются. Так. На таком режиме работают стабилитроны – диоды, предназначенные для того стабилизации напряжения.

Туннельный пробой.

Туннельный пробойчик происходит во результате явления туннельного эффекта, некоторый проявляется во книга, который присутствие сильной напряженности электрического полина , действующего на p-n переходе малой толщины, иные электроны проникают (просачиваются) чрез форсирование изо области p-типа на район n-типа сверх изменения своей энергии. Тонкие p-n переходы возможны всего только рядом высокой концентрации примесей на молекуле полупроводника.

В зависимости с мощности да назначения диода толщинка электронно-дырочного перехода может фигурировать во пределах ото 100 нм (нанометров) поперед 1 мкм (микрометр).

Для туннельного пробоя характерен язвительный барыш обратного тока рядом незначительном обратном напряжении – общепринято серия дорожка . Для основе сего эффекта работают туннельные диоды.

Благодаря своим свойствам туннельные диоды используются на усилителях, генераторах синусоидальных релаксационных колебаний равным образом переключающих устройствах возьми частотах перед сотен равно тысяч мегагерц.

Лавинный пробой.

Лавинный пробойчик заключается на часть, который около действием сильного электрического полина неосновные носители зарядов по-под действием тепла на p-n переходе ускоряются нате столько, зачем способны выбить с атома единовластно с его валентных электронов да перебросить его во зону проводимости, образовав рядом этом пару электрон — дырка. Образовавшиеся носители зарядов равно как начнут разгоняться равно попадать в аварию не без; другими атомами, создавая следующие испарения электрон – дырка. Движение приобретает лавинообразный душа, ась? приводит для резкому увеличению обратного тока возле почти что неизменном напряжении.

Диоды, во которых используется отклик лавинного пробоя используются во мощных выпрямительных агрегатах, применяемых на металлургической равно химической промышленности, железнодорожном транспорте да на других электротехнических изделиях, на которых может выступить противоположное усилие за пределами допустимого.

Тепловой пробой.

Тепловой пробивание возникает во результате перегрева p-n перехода во миг протекания от него тока большого значения да присутствие недостаточном теплоотводе, малограмотный обеспечивающем прочность теплового режима перехода.

При увеличении приложенного ко p-n переходу обратного напряжения (Uобр) рассеиваемая интенсивность в переходе растет. Сие приводит для увеличению температуры перехода да соседних со ним областей полупроводника, усиливаются колебания атомов кристалла, равным образом ослабевает стройность валентных электронов от ними. Возникает маза перехода электронов во зону проводимости да образования дополнительных муть электрон — дырка. Возле плохих условиях теплоотдачи ото p-n перехода происходит лавинообразное прилив температуры, в чем дело? приводит для разрушению перехода.

На этом давайте закончим, следовательно на следующей части рассмотрим построение да работу выпрямительных диодов, диодного моста.
Удачи!

Источник:

1. Борисов В.Г — Безусый радиолюбитель. 1985г.
2. Горюнов Н.Н. Носов Ю.Р — Полупроводниковые диоды. Границы, методы измерений. 1968г.

464 6 751
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: