Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

меньшем, чем в случае вакуумных и газонаполненных диодов. В связи с большой крутизной прямой ветви обычно удобнее задавать в качестве аргумента ток, а напряжение считать его функцией. Соответственно формулу (2-33) целесообразно преобразовать к еле-

дующему виду: и = (prln(J-+lY (2-37)

\о /

Вентильные свойства любого диода выражены тем ярче, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше прямое напряжение при заданном прямом токе. К сожалению, эти два требования в данном случае противоречивы. В самом деле, из формулы (2-37) видно, что изменение теплового тока, какими бы причинами оно не вызывалось, сопровождается изменением прямого напряжения в противоположном направлении. Это хорошо видно из рис. 2-21, а, где различие токов /о обусловлено разницей в площадях переходов при прочих равных условиях. Важным следствием этой общей зависимости является тс, что прямые напряжения у кремниевых диодов заметно больше, jqq чем у германиевых, поскольку тепловой ток у первых на несколько порядков меньше. Различие в прямых напряжениях германиевых и кремниевых диодов составляет обычно 0,4 В (рис 2-21,6) и сохраняется вплоть до таких малых токов [порядка нескольких (/о)се], при которых у германиевых диодов напряжение уже практически равно нулю. В результате в этом диапазоне токов кремниевым диодам свойствен кажущийся сдвиг характеристики по оси напряжений на 0,4 В - так называемая пятка (см. пунктирные кривые на рис. 2-21, б. для которых масштаб по оси ординат принят в 1000 раз меньшим, чем для сплошных).

Характеристические сопротивления. Нелинейность характеристики диода удобно оценивать, сопоставляя его сопротивления в прямом и обратном направлениях. Как и для других нелинейных элементов, различают дифференциальные сопротивления и сопротивления постоянному току.

Найдя производную от функции (2-37), легко представить дифференциальное сопротивление диода как функцию тока (рис. 2-22,ci):


Рис. 2-21. Характеристики идеализированных диодов с разными площадями переходов (о) и разными тепловыми токами - германиевого и кремниевого (б).

dU

?5=s-

(2-38)



Приближенное выражение, разумеется, действительно только для прямой ветви при условии / 1 . На обратной ветви сопротивление Гд резко возрастает и при 1 i/ 1 Фг может считаться бесконечно большим. На прямой ветви сопротивление Гд, наоборот, быстро уменьшается и, например, при токе / > 5-ь 10 мА составляет несколько ом. При таком сопротивлении изменение прямого напряжения даже на 5-10 мВ приводит к значительным изменениям тока. Поэтому задать прямое напряжение с целью получить нужный ток весьма трудно и для полупроводникового диода, работающего в прямом направлении, более характерен режим заданного тока. На это указывалось при выводе формулы (2-37).

Часто при расчете диодных схем пользуются сопротивлениями постоянному току. Из формулы (2-37) получаем зависимость такого сопротивлекия от тока (рис. 2-22, а):

Из формулы (2-3.3) получаем зависимость этого же сопротивления от напряжения (рис. 2-22, б):

Отсюда следует, что на обратной ветви характеристики, когда. I iy I фг, сопротивление /?д прямо пропорционально напряжению:

В нулевой точке (/ = 0; U = 0) сопротивления Гд и /?д, как нетрудно убедиться, имеют одно и то же значение:

Например, при токе /о = 1 мкА Гдо = Rц(, - 25 кОм. У кремниевых диодов, имеющих гораздо меньший ток /о. сопротивление /до = /до должно было бы составлять сотни мегаом. На самом деле оно меньше по причинам, изложенным в § 2-6.

В области прямых токов сопротивление R всегда больше сопротивления Гд, а в области обратных токов оно всегда меньше сопротивления Гд (рис. 2-22). Обычно (если не делают специальных оговорок) под прямым сопротивлением диода /?пр понимают сопротивление /?д, соответствующее номинальному прямому току (или напряжению), указанному в справочнике. Под обратным сопротивлением диода i?o6p обычно подразумевают сопротивление /д при номинальном обратном напряжении диода.

Необходимо подчеркнуть, что формулы (2-38)--(2-40) выведены на основе характеристики (2-33), которая не отражает всех свойств реального днода. Поэтому на практике значения сопротив-



лений и /?д отличаются от значений, вычисленных по указанным формулам. Причины этих различий рассмотрены в § 2-6 и 2-8.

Температура перехода. Поскольку на переходе падает основная часть приложенного напряжения и выделяется основная мощность, температура перехода может заметно отличаться от температуры внешних электродов, корпуса диода и окружающей среды.

Тепловой баланс в системе диод-внешняя среда устанавливается через некоторое время после включения диода и определяется теплопроводностью отдельных элементов системы. Для практических расчетов важно знать связь между темпе-


Рис. 2-22. Зависимость сЬпротиЕ.п€ннЯ идеализированного диода - диф})еренциального сопротивления лд и сопротиеленн51 постоянному току - от прямого тока (о) и прямого напряжения (6).

ратурой перехода Тср, которую трудно измерить

непосредственно, и температурой окружающей среды Тр р, которая обычно известна. Такая связь дается простым выражением

T ep-To,pRfP, (2-41)

где R.-raK называемое тепловое сопротивление (°С/Вт), а Р = = т - мощность, выделяемая в переходе

Тепловое сопротивление, подобно электрическому, выражается формулой

где X - удельная теплопроводность (играющая роль удельной проводимости)а а / и S - длина и площадь того слоя, через который протекает тепловой поток. Количество таких слоев в реальных конструкциях полупроводниковых приборов достаточно велико, и они имеют весьма различные конфигурации и удельные теплопроводности. Например, в диоде, помимо р- к п-слоев (с резко различными толщиной и площадью), имеются еще слой клея или припоя, крепящего кристалл к ножке , сама ножка , металлические контакты и т. д. Поэтому результирующее тепловое сопротивление диода является суммой сопротивлений отдельных слоев. Сколько-нибудь точный расчет теплового сопротивления невозможен; его, как правило, оценивают из эксперимента.

Для маломощных приборов (50-100 мВт) с площадью кристалла примерно 1 мм° характерны значения /?/ = 600-7-800°С/Вт, для приборов средней мощности (примерно 1 Вт) с соответственно большей площадью кристалла-значения = 50-4-ISCC/Bt, а для мощных приборов. (10-20 Вт и Солее) - значения Rt =



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.