2. Полупроводниковый диод. Практическая часть

 В прошлой статье шла речь о принципе работы диода,. В данный момент, давайте закрепим полученную инфу, поглумившись над диодом  на практике. Естественно, паяльник нам пока не нужен, поскольку уже давно существует масса симуляторов электрических цепей, одним из которых мы и воспользуемся. Для наших скромных целей вполне подойдет программа "Electronics Workbench", которую легко найти в просторах интернета. Интерфейс у нее довольно простой и интуитивно понятный. Ну что ж, погнали.

  Прямое включение диода

 Выбираем в программе диод, благо их там много, подключаем последовательно с амперметром к источнику напряжения и наблюдаем:
 Помните, в прошлой статье было сказано, что напряжение отпирания кремниевого диода условно равна 0,65 Вольт. Собственно мы и подали на него такое напряжение, ток при этом составил почти 0,5 Ампер. То есть, он свободно течет, и ничего ему не мешает. Давайте теперь возьмем другую модель диода, подав на него такое же внешнее напряжение:
 И мы видим, что в данном случае, величина прямого тока намного меньше, и составляет прибл. 2,2 миллиампер. Этим и подтверждается тот факт, что напряжение отпирания диодов разных моделей ─ неодинакова, но близка к величине в 0,65 Вольт для кремния! С этим разобрались.
 Пойдем далее, подняв напряжение внешнего источника до 1 Вольта. Что при этом получается:

 Как видно из рисунка, увеличение напряжения всего лишь на 0,35 Вольт привело просто к громаднейшему приросту тока в обоих схемах. А куда ему деваться? Внешнее поле с лихвой компенсирует порог открывания диода, и теперь ток ограничивается лишь омическим сопротивлением материала диода (любой материал имеет какое-то электрическое сопротивление).

 Обратное включение диода

 Соединяем выводы диодов согласно схеме обратного включения в обоих случаях, и получаем такую картину:
 Как видно из рисунка, ток практически ничтожный. Он обусловлен наличием неосновных носителей заряда, как говорилось в предыдущей статье. Попробуем увеличить внешнее напряжение в 10 раз, посмотрим что из этого получится:
 Видно, что ток не изменился. На самом деле это немного не так. Увеличение внешнего напряжения при таком включении будет придавать больше энергии неосновным носителям, из-за чего ток будет нарастать. Но очень, очень незначительно (единицы наноампер). Поэтому, разрабы данной программы просто пренебрегли этой ничтожной величиной в данных моделях диодов. 


Популярные сообщения из этого блога

3. Полупроводниковый диод. Температурная зависимость

Изображение
  Зависимость параметров полупроводникового (ПП) диода довольно ощутима, поскольку материал из которого он сделан довольно охотно увеличивает количество свободных носителей заряда под действием светового потока, температуры, рентгеновского излучения и т. д. А это, в первую очередь, влияет на электрическую проводимость этого самого материала. Если взять два различных полупроводника, допустим германий (Ge) и кремний (Si), то при одинаковом повышении их температуры, проводимость германия будет увеличиваться существенно больше, чем у кремния. С чем это связано. Существует такой параметр, как ШИРИНА ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ, измеряется в электрон-вольтах (эВ). Он показывает, какое количество энергии нужно придать носителям заряда, чтобы они перешли из валентной зоны, в зону проводимости. В валентной зоне, носитель заряда не может участвовать в протекании эл. тока, поскольку он "связан" с ядром атома, но когда мы извне придаем ему энергию, допустим в виде тепла, он отрывается от атома и
Далее...

4. Полупроводниковый диод. Дифференциальное сопротивление в прямом включении

Изображение
  Для начала стоит разобраться с понятием "дифференциальное сопротивление". Я думаю, многие знают, что из себя представляет обычное "омическое" сопротивление и легко могут его найти, з ная закон Ома:  I=U⁄R,                                                                                               (1) где I ─ ток, протекающий в цепи, U ─ Напряжение на участке цепи, R ─ сопротивление участка цепи. Благодаря этой формуле, мы легко вычисляем сопротивление и не паримся. Это справедливо к обычному резистору, сопротивление которого не меняется от приложенного тока и напряжения ( пока он не начнет гореть от перегрузки, но это уже другая история :)).    Если мы возьмем диод, приоткроем его определенным напряжением и начнем расчитывать его сопротивление по обычной формуле, исходя из полученных токов и напряжений, ничего путного из этого не получится, поскольку данная формула применима к линейным элементам (коим и является обычный резистор). Расчеты окажутся нек
Далее...

5. Быстродействие полупроводникового диода. Чем оно определяется

Изображение
 Как Вы знаете,  в мире нет ничего идеального. Это касается и нашего диода. Он не может бесконечно быстро переходить из открытого состояния в закрытый и наоборот. Проведем небольшой эксперимент. Подключим к какому-нибудь диоду источник переменного прямоугольного сигнала низкой частоты (50 Герц) с амплитудой 1 Вольт через токоограничивающий резистор сопротивлением 1 кОм ( все величины приняты от балды. К выводу нашего генератора переменного напряжения подключим осциллограф. При этом схема будет иметь вид: Далее, приведены параметры генератора, а также его осциллограмма: В нижней части осциллограммы указаны максимальная положительная и отрицательная амплитуда сигнала ( VA1 и VA2 соответственно). Такой сигнал подается, чтобы диод работал как в прямом, так и в обратном включении (постоянно открывался и закрывался).   Теперь подключим еще один вывод осциллографа непосредственно к диоду, для того чтобы сравнить осциллограмму нашего генератора и диода. Схема будет иметь
Далее...