Диод в 200 характеристики. Диод В200: характеристики, применение и особенности силового полупроводникового прибора

— динамическое сопротивление, время перехода

В этом руководстве мы узнаем о некоторых важных характеристиках диода. Изучив эти характеристики диода, вы лучше поймете принцип работы диода в целом.

Характеристики часто используемых диодов

Некоторые из часто используемых характеристик диодов приведены ниже.

• Уравнение тока
• Сопротивление постоянному току
• Сопротивление переменному току
• Переходная емкость
• Диффузионная емкость
• Время хранения
• Время перехода
• Время восстановления

Теперь мы увидим немного больше об этих характеристиках диодов в краткий.

Диод с PN-переходом широко известен тем, что пропускает электрический ток только в одном направлении. Величина тока, протекающего через диод с PN-переходом, в значительной степени зависит от типа используемого материала, а также от концентрации легирования при изготовлении диода с PN-переходом.

Основная причина протекания тока связана с генерацией или рекомбинацией основных носителей заряда в структуре диода с PN переходом.

У нас будет три области, ответственные за протекание тока основных носителей заряда. Эти области представляют собой квазинейтральную P-область, обедненную область, квазинейтральную N-область. Область квазинейтрального P — типа — это расстояние между краем обедненной области и краем диода на P — стороне.

Область квазинейтрального N — типа — это расстояние между краем обедненной области и краем диода на N — стороне. Для предположения это разделительное расстояние бесконечно.Концентрация носителей заряда не изменится по мере приближения к границам диода. В квазинейтральной области электрического поля не будет.

Δn _p (x → -∞) = 0

Δp _n (x → + ∞) = 0

Ток диода в прямом смещении обусловлен рекомбинацией основных носителей заряда . Рекомбинация носителей заряда происходит либо в квазинейтральных областях P — типа, либо в N — типах, в обедненной области или на омических контактах i.е., на контакте металла и полупроводника.

Ток в обратном смещении возникает из-за генерации носителей заряда. Этот тип процесса генерации носителей заряда дополнительно увеличивает ток как в прямом, так и в обратном смещении.

Протекание тока в диоде с PN-переходом определяется плотностью носителей заряда, электрическим полем в структуре диода с PN-переходом и энергиями квазиуровня Ферми P-типа и N-типа. Плотность носителей и электрическое поле используются для определения тока дрейфа и диффузионного тока PN-диода.

Предполагается, что энергии квазиуровней Ферми электронов и дырок в области обеднения и в квазинейтральных областях N-типа и P примерно равны при получении аналитического решения.

Если предположить, что уровни энергии Ферми постоянны в обедненной области, плотность неосновных носителей заряда на границе обедненной области будет следующей:

При отсутствии внешнего напряжения состояние теплового равновесия достигается по приведенным выше уравнениям.Расстояние между уровнями Ферми увеличивается с увеличением внешнего приложенного напряжения. Это внешнее напряжение умножается на заряд электрона.

Избыточные носители заряда, присутствующие в любой из квазиобластей, рекомбинируют сразу же, когда достигают контакта металл-полупроводник. Процесс рекомбинации происходит быстро на омическом контакте и дополнительно усиливается в присутствии металла. Поэтому допустимые граничные условия могут быть сформулированы следующим образом:

p _n (x = w _n ) = p _n0

n _p (x = -w _p ) = n _p0

Рассмотрим уравнение диффузионного тока как для квазинейтральных областей N — типа, так и для P — типа, выражение для тока идеального диода будет получено с использованием граничных условий к рассматриваемому уравнению диффузионного тока.

Преобразование приведенных выше уравнений в гиперболические функции, переписывание приведенных выше уравнений как

p _n (x≥x _n ) = p _n0 + A cosh {(xx _n ) / L _p } + B sinh {(xx _n ) / L _p }

n _p (x ≤ -x _p ) = n _p0 + C cosh {(x + x _p ) / L _n } + D sinh {(x + x _p ) / L _n }

Здесь A, B, C и D — постоянные значения, которые необходимо определить. Если к приведенным выше гиперболическим уравнениям применить граничные условия, то мы будем иметь

, где ширина квазинейтральной области N — типа и P — типа задается как

w´ _n = w _n — x _n

w´ _p = w _p — x _p

Плотность тока носителей заряда в каждой квазинейтральной области рассчитывается из уравнения диффузионного тока как

. величина электрического тока, протекающего по всей структуре диода с PN-переходом, всегда должна быть постоянной, потому что никакой заряд не может исчезнуть или накапливаться во всей структуре диода.

Следовательно, полный ток через диод равен сумме максимального дырочного тока в n-области, максимального электронного тока в p-области и тока из-за рекомбинации носителей заряда в обедненной области. Максимальные токи в квазинейтральных областях возникают по бокам от обедненной области.

Статическое сопротивление или сопротивление постоянному току диода с PN переходом определяет резистивную природу диода, когда к нему подключен источник постоянного тока.Если внешнее постоянное напряжение подается на схему, в которую входит полупроводниковый диод, это приводит к появлению точки Q или рабочей точки на характеристической кривой диода с PN переходом, которая не изменяется со временем.

Статическое сопротивление в изгибе кривой и ниже ее будет намного больше, чем значения сопротивления участка вертикального подъема характеристической кривой. Минимум — это ток, проходящий через диод, максимум — это уровень сопротивления постоянному току.

R _DC = V _DC / I _DC

Динамическое сопротивление вычисляется по уравнению диода Шокли.Он определяет резистивную природу диода, когда к нему подключен источник переменного тока, который зависит от поляризации постоянного тока диода с PN переходом.

Если на схему, состоящую из диода, подается внешний синусоидальный сигнал, изменяющийся вход немного сместит мгновенную точку Q относительно текущего положения в характеристиках и, следовательно, определит определенное изменение напряжения и тока.

Когда внешний переменный сигнал не подается, рабочей точкой будет точка Q (или точка покоя), которая определяется уровнями подаваемого сигнала постоянного тока.Сопротивление диода переменному току увеличивается за счет понижения точки Q срабатывания. Короче говоря, это эквивалентно наклону напряжение-ток PN-диода.

r _d = ΔV _d / ΔI _d

Если входного сигнала достаточно для создания большого колебания, тогда сопротивление, связанное с диодом для эта область называется средним сопротивлением переменного тока. Он определяется прямой линией, соединяющей точку пересечения минимального и максимального значений внешнего входного напряжения.

R _avg = (ΔV _d / ΔI _d ) _{pt to pt}

Переходная емкость также может быть названа емкостью обедненного слоя или емкостью пространственного заряда. Это в основном наблюдается в конфигурации с обратным смещением, где области P-типа и N-типа имеют более низкое сопротивление, а обедненный слой может действовать как диэлектрическая среда.

Этот тип емкости возникает из-за изменений внешнего напряжения, при которых неподвижные заряды изменяются на краях слоя обедненной области.Это зависит от диэлектрической проницаемости и ширины обедненного слоя. Если ширина обедненного слоя увеличивается, переходная емкость уменьшается.

C _T = ε _с / w = √ {[qε _с /2 (ϕ _i — V _D )] [N _a N _d / (N _a + N _d )]}

Диффузионная емкость также может быть названа как накопительная емкость, которая в основном наблюдается в конфигурации с прямым смещением. Это емкость, вызванная переносом носителей заряда между двумя выводами диода, то есть от анода к катоду в конфигурации с прямым смещением диода с PN переходом.

Если позволить электрическому току проходить через полупроводниковое устройство, в какой-то момент на нем будет образовываться заряд. В случае, если приложенное внешнее напряжение и ток изменятся на другое значение, при передаче будет создаваться другое количество заряда.

Отношение переходного заряда, созданного к дифференциальному изменению напряжения, будет диффузионной емкостью. Если уровень тока увеличивается, уровни диффузионной емкости автоматически увеличиваются.

Повышенные уровни тока приведут к снижению уровней сопутствующего сопротивления, а также постоянной времени, что важно в высокоскоростных приложениях. Значение диффузионной емкости намного больше, чем значение переходной емкости, и оно прямо пропорционально величине постоянного тока.

C _diff = dQ / dV = [dI (V) / dV] Γ _F

Диод с PN-переходом действует как идеальный проводник в конфигурации с прямым смещением и действует как идеальный изолятор в конфигурации с обратным смещением. Во время переключения из состояния прямого смещения в обратное поток тока переключается и остается постоянным на том же уровне. Это время, в течение которого ток меняет направление и поддерживает постоянный уровень, называется временем хранения (T _с ).

Время, необходимое электронам, чтобы перейти от P-типа обратно к N-типу, и дыркам, чтобы перейти от N-типа обратно к P-типу, является временем хранения. Это значение можно определить по геометрии PN-перехода. В течение этого времени хранения диод ведет себя как короткое замыкание.

Время понижения тока до значения обратного тока утечки после того, как он остается на постоянном уровне, называется временем перехода. Обозначается, поскольку значение времени перехода определяется геометрией PN перехода и концентрацией уровней легирования материалов P — типа и N — типа.

Сумма времени хранения и времени перехода называется временем обратного восстановления. Это время, необходимое диоду для повышения подаваемого токового сигнала до 10% от значения постоянного состояния от обратного тока утечки. Значение времени обратного восстановления для диода с PN переходом обычно составляет порядка микросекунд.

Его значение для широко используемого диодного выпрямителя с малым сигналом 1N4148 обычно составляет 4 нс, а для выпрямительного диода общего назначения — 2 мкс.Высокая скорость переключения может быть достигнута за счет высокого значения обратных токов утечки и высоких падений прямого напряжения. Обозначается T _rr .

Datasheet Analysis

Summary

Здесь представлен краткий обзор различных характеристик диодов.

ПРЕДЫДУЩИЙ — PN ДИОД ПЕРЕХОДА

СЛЕДУЮЩИЙ — ТИПЫ ДИОДОВ

Цепи стабилитронов, характеристики, расчеты

Стабилитроны — названы в честь своего изобретателя д-ра Д.Carl Zener в основном используются в электронных схемах для генерации точных опорных напряжений. Это устройства, которые могут создавать практически постоянное напряжение на них независимо от изменений в схемах и напряжениях.

Внешне вы можете найти стабилитроны, очень похожие на стандартные диоды, такие как 1N4148. Стабилитроны также работают, преобразуя переменный ток в пульсирующий постоянный ток, как и их традиционные альтернативы. Однако, в отличие от стандартных выпрямительных диодов, стабилитроны сконфигурированы так, что их катод напрямую соединен с плюсом источника питания, а анод — с отрицательным источником питания.

Характеристики

В стандартной конфигурации стабилитроны демонстрируют высокое сопротивление ниже определенного критического напряжения (известного как напряжение Зериера). Когда это конкретное критическое напряжение превышается, активное сопротивление стабилитрона падает до чрезвычайно низкого уровня.

И при этом низком значении сопротивления эффективное постоянное напряжение поддерживается на стабилитронах, и можно ожидать, что это постоянное напряжение будет сохраняться независимо от любого изменения тока источника.

Проще говоря, всякий раз, когда напряжение на стабилитроне превышает номинальное значение стабилитрона, стабилитрон проводит и заземляет избыточное напряжение. Из-за этого напряжение падает ниже напряжения стабилитрона, которое отключает стабилитрон, и источник питания снова пытается превысить напряжение стабилитрона, снова включая стабилитрон. Этот цикл быстро повторяется, что в конечном итоге приводит к стабилизации выхода точно на постоянном значении напряжения стабилитрона.

Эта характеристика графически выделена на рисунке ниже, который показывает, что выше «напряжения стабилитрона» обратное напряжение остается почти постоянным даже при изменении обратного тока.В результате диоды Зенера часто используются для получения капли постоянного напряжения или опорного напряжения, с их внутренним сопротивлением.

Стабилитроны разработаны с различной мощностью и номинальным напряжением от 2,7 до 200 вольт. (Однако в большинстве случаев стабилитроны со значениями намного выше 30 В почти никогда не используются.)

Работа базовой схемы стабилитрона

Стандартная схема стабилизатора напряжения, использующая один резистор и стабилитрон, показана на следующем изображении.Предположим, что значение стабилитрона составляет 4,7 В, а напряжение питания V in равно 8,0 В.

Основную работу стабилитрона можно объяснить следующими моментами:

При отсутствии нагрузки на цепи. На выходе стабилитрона можно увидеть падение напряжения 4,7 В на стабилитроне, в то время как на резисторе R создается отсечка 2,4 Вольт. приведет к тому, что падение напряжения на стабилитроне останется на уровне 4.7 В.

Однако можно было заметить, что падение напряжения на резисторе R увеличилось с 2,4 В до 3,4 В.

Можно ожидать, что падение напряжения на идеальном стабилитроне будет довольно постоянным. На практике вы можете обнаружить, что напряжение на стабилитроне немного увеличивается из-за динамического сопротивления стабилитрона.

Процедура, посредством которой вычисляется изменение напряжения стабилитрона, заключается в умножении динамического сопротивления стабилитрона на изменение тока стабилитрона.

Резистор R1 в приведенной выше базовой конструкции регулятора символизирует предпочтительную нагрузку, которая может быть подключена к стабилитрону.R1 в этой связи будет потреблять определенное количество тока, проходящего через стабилитрон.

Поскольку ток в Rs будет выше, чем ток, поступающий в нагрузку, некоторое количество тока будет продолжать проходить через стабилитрон, обеспечивая совершенно постоянное напряжение на стабилитроне и нагрузке.

Указанный последовательный резистор Rs должен быть определен таким образом, чтобы наименьший ток, входящий в стабилитрон, всегда был выше минимального уровня, указанного для стабильного регулирования от стабилитрона.Этот уровень начинается сразу под «изломом» кривой обратного напряжения / обратного тока, как показано на предыдущей графической диаграмме выше.

Вы должны дополнительно убедиться, что выбор Rs гарантирует, что ток, проходящий через стабилитрон, никогда не выходит за пределы его номинальной мощности: которая может быть эквивалентна напряжению стабилитрона x току стабилитрона. Это наибольшая величина тока, которая может пройти через стабилитрон при отсутствии нагрузки R1.

Как рассчитать стабилитроны

Спроектировать базовую схему стабилитрона на самом деле просто и можно реализовать с помощью следующих инструкций:

1. Определите максимальный и минимальный ток нагрузки (Li), например 10 мА и 0 мА.
2. Определите максимальное возможное напряжение питания, например уровень 12 В, при этом убедитесь, что минимальное напряжение питания всегда равно 1,5 В + Vz (номинальное напряжение стабилитрона).
3. Как указано в базовой конструкции регулятора, требуемое выходное напряжение, которое эквивалентно напряжению стабилитрона Vz = 4,7 В, и выбранный наименьший ток стабилитрона составляет 100 мкА . Это означает, что максимальный предполагаемый ток стабилитрона здесь составляет 100 микроампер плюс 10 миллиампер, что составляет 10.1 миллиампер.
4. Последовательный резистор Rs должен допускать минимальную величину тока 10,1 мА, даже если входное напряжение является самым низким заданным уровнем, который на 1,5 В выше, чем выбранное значение стабилитрона Vz, и может быть рассчитано с использованием закона Ома как: Rs = 1,5 / 10,1 x 10 ^-3 = 148,5 Ом. Ближайшее стандартное значение составляет 150 Ом, поэтому Rs может составлять 150 Ом.
5. Если напряжение питания повышается до 12 В, падение напряжения на Rs будет Iz x Rs, где Iz = ток через стабилитрон.Следовательно, применяя закон Ома, мы получаем Iz = 12 — 4,7 / 150 = 48,66 мА
6. Выше указан максимальный ток, который может пройти через стабилитрон. Другими словами, максимальный ток, который может протекать при максимальной выходной нагрузке или максимальном заданном входном напряжении питания. В этих условиях стабилитрон будет рассеивать мощность Iz x Vz = 48,66 x 4,7 = 228 мВт. Ближайшее стандартное значение номинальной мощности для этого составляет 400 мВт.

Влияние температуры на стабилитроны

Наряду с параметрами напряжения и нагрузки стабилитроны также довольно устойчивы к колебаниям температуры вокруг них.Однако, в некоторой степени, температура может оказывать некоторое влияние на устройство, как показано на графике ниже:

Он показывает кривую температурного коэффициента стабилитрона. Хотя при более высоких напряжениях кривая коэффициента соответствует примерно 0,1% на градус Цельсия, она проходит через ноль при 5 В, а затем становится отрицательной для более низких уровней напряжения. В конце концов он достигает -0,04% на градус Цельсия при напряжении около 3,5 В.

Использование стабилитрона в качестве датчика температуры

Одним из хороших способов использования чувствительности стабилитрона к изменению температуры является применение устройства в качестве датчика температуры, как показано ниже. диаграмма

На схеме показана мостовая схема, построенная с использованием пары резисторов и пары стабилитронов с идентичными характеристиками.Один из стабилитроны работает как генератор опорного напряжения, а другой стабилитрон используется для восприятия изменений в уровнях температуры.

Стандартный стабилитрон 10 В может иметь температурный коэффициент + 0,07% / ° C, что может соответствовать изменению температуры 7 мВ / ° C. Это создаст дисбаланс около 7 мВ между двумя плечами моста на каждый градус Цельсия изменения температуры. Измеритель полной шкалы FSD на 50 мВ можно использовать в указанном положении для отображения соответствующих показаний температуры.

Настройка значения стабилитрона

Для некоторых схемных приложений может потребоваться точное значение стабилитрона, которое может быть нестандартным или недоступным.

Для таких случаев может быть создан массив стабилитронов, который затем может быть использован для получения желаемого настраиваемого значения стабилитрона, как показано ниже:

В этом примере многие настраиваемые нестандартные значения стабилитрона могут быть получены в различных клеммы, как описано в следующем списке:

Вы можете использовать другие значения в указанных позициях для получения множества других настраиваемых наборов выходных стабилитронов

Стабилитроны с питанием переменного тока

обычно используются с источниками постоянного тока, однако устройства также могут быть разработаны для работы с источниками переменного тока.Некоторые применения стабилитронов переменного тока включают аудио, радиочастотные схемы и другие формы систем управления переменным током.

Как показано в приведенном ниже примере, когда источник переменного тока используется с стабилитроном, стабилитрон мгновенно будет проводить, как только сигнал переменного тока перейдет от нуля к отрицательной половине своего цикла. Поскольку сигнал отрицательный, переменный ток будет закорочен через анод на катод стабилитрона, в результате чего на выходе появится 0 В.

Когда источник переменного тока проходит через положительную половину цикла, стабилитрон не проводит ток, пока переменный ток не поднимется до уровня напряжения стабилитрона.Когда сигнал переменного тока пересекает напряжение стабилитрона, стабилитрон проводит и стабилизирует выходной сигнал до уровня 4,7 В, пока цикл переменного тока не упадет обратно до нуля.

Помните, что при использовании стабилитрона с входом переменного тока убедитесь, что Rs рассчитывается в соответствии с пиковым напряжением переменного тока.

В приведенном выше примере выход не симметричный, а пульсирующий 4,7 В постоянного тока. Чтобы получить на выходе симметричное 4,7 В переменного тока, можно подключить два стабилитрона, как показано на схеме ниже

Подавление шума стабилитрона

Хотя стабилитроны обеспечивают быстрый и простой способ создания стабилизированных выходов с фиксированным напряжением. , у него есть один недостаток, который может повлиять на чувствительные звуковые цепи, такие как усилители мощности.

Стабилитроны создают шум во время работы из-за лавинного эффекта перехода при переключении в диапазоне от 10 мкВ до 1 мВ. Это можно подавить, добавив конденсатор параллельно стабилитрону, как показано ниже:

Емкость конденсатора может быть между 0,01 мкФ и 0,1 мкФ, что позволит подавить шум в 10 раз и будет поддерживать наилучшая стабилизация напряжения.

На следующем графике показано влияние конденсатора на снижение шума стабилитрона.

Использование стабилитрона для фильтрации пульсаций напряжения

Стабилитроны могут также применяться в качестве эффективных фильтров пульсаций напряжения, так же как они используются для стабилизации переменного напряжения.

Благодаря чрезвычайно низкому динамическому импедансу стабилитроны могут работать как фильтр пульсаций точно так же, как и конденсатор фильтра.

Очень впечатляющую фильтрацию пульсаций можно получить, подключив стабилитрон через нагрузку к любому источнику постоянного тока. Здесь напряжение должно быть таким же, как и уровень пульсации.

В большинстве схемных приложений он может работать так же эффективно, как и типичный сглаживающий конденсатор емкостью несколько тысяч микрофарад, что приводит к значительному снижению уровня пульсаций напряжения, накладываемого на выход постоянного тока.

Как увеличить допустимую мощность стабилитрона

Простой способ увеличить допустимую мощность стабилитрона, вероятно, состоит в том, чтобы просто подключить их параллельно, как показано ниже:

Однако на практике это может быть не так просто, как кажется, и может работать не так, как задумано.Это связано с тем, что, как и любое другое полупроводниковое устройство, стабилитроны также никогда не имеют точно идентичных характеристик, поэтому один из стабилитронов может проводить перед другим, протягивая через себя весь ток, в конечном итоге разрушаясь.

Быстрый способ решения этой проблемы может заключаться в добавлении последовательных резисторов низкого номинала к каждому стабилитрону, как показано ниже, что позволит каждому стабилитрону равномерно распределять ток за счет компенсации падений напряжения, создаваемых резисторами R1 и R2:

Несмотря на то, Пропускную способность мощность может быть увеличена путем подключения стабилитронов параллельно, значительно улучшен подход может быть, чтобы добавить шунтирующий BJT в сочетании с стабилитроном сконфигурирован в качестве опорного источника.См. Следующий пример схемы.

Добавление шунтирующего транзистора не только увеличивает пропускную способность стабилитрона в 10 раз, но и дополнительно улучшает уровень стабилизации выходного напряжения, который может достигать указанного коэффициента усиления по току транзистора.

Этот тип стабилизатора стабилитрона на шунтирующих транзисторах может быть использован в экспериментальных целях, поскольку схема имеет 100% защиту от короткого замыкания. Тем не менее, конструкция довольно неэффективна, поскольку транзистор может рассеивать значительное количество тока при отсутствии нагрузки.

Для получения еще лучших результатов, стабилизатор с последовательным транзистором, показанный ниже, выглядит лучшим и предпочтительным вариантом.

В этой схеме диод Зенера создает опорное напряжение для серии прохода транзистора, который, по существу, работает как эмиттерный повторитель. В результате напряжение эмиттера поддерживается в пределах нескольких десятых вольт от напряжения базы транзистора, создаваемого стабилитроном. Следовательно, транзистор работает как последовательный компонент и позволяет эффективно контролировать колебания напряжения питания.

Теперь весь ток нагрузки проходит через этот последовательный транзистор. Пропускная способность этого типа конфигурации полностью определяется стоимостью и спецификацией транзисторов, а также зависит от эффективности и качества используемого радиатора.

Превосходное регулирование может быть достигнуто за счет вышеупомянутой конструкции с использованием резистора 1 кОм. Регулировку можно увеличить в 10 раз, заменив нормальный стабилитрон на специальный низкодинамический стабилитрон, такой как 1N1589).

В случае, если вы хотите, чтобы вышеуказанная схема обеспечивала регулируемый выходной сигнал с переменным напряжением, это может быть легко достигнуто с помощью потенциометра 1K на стабилитроне. Это позволяет переменное опорное напряжение, чтобы быть скорректировано на основе серии транзистора.

Однако эта модификация может привести к снижению эффективности регулирования из-за некоторого эффекта шунтирования, создаваемого потенциометром.

Схема стабилитрона постоянного тока

Простой стабилизируемый стабилитроном источник постоянного тока может быть спроектирован на одном транзисторе в качестве последовательного переменного резистора.На рисунке ниже показана основная принципиальная схема.

Здесь вы можете увидеть пару проходов схемы, один через стабилитрон, подключенный последовательно с резистором смещения, а другой путь через резисторы R1, R2 и последовательный транзистор.

В случае отклонения тока от исходного диапазона он вызывает пропорциональное изменение уровня смещения R3, что, в свою очередь, вызывает пропорциональное увеличение или уменьшение сопротивления последовательного транзистора.

Эта регулировка сопротивления транзистора приводит к автоматической корректировке выходного тока до желаемого уровня.Точность управления током в этой конструкции будет около +/- 10% в зависимости от выходных условий, которые могут варьироваться от короткого замыкания до нагрузки до 400 Ом.

Схема последовательного переключения реле с использованием стабилитрона

Если у вас есть приложение, в котором требуется последовательно переключать набор реле на выключатель питания, а не все вместе, тогда следующая конструкция может оказаться весьма удобной.

Здесь последовательно увеличивающиеся стабилитроны устанавливаются последовательно с группой реле вместе с отдельными последовательными резисторами с малым номиналом.При включении питания стабилитроны проводят один за другим последовательно в порядке возрастания их значений стабилитрона. Это приводит к последовательному включению реле в соответствии с требованиями приложения. Значения резисторов могут составлять 10 Ом или 20 Ом в зависимости от величины сопротивления катушки реле.

Схема стабилитрона для защиты от перенапряжения

Благодаря их характеристикам чувствительности к напряжению, можно комбинировать стабилитроны с характеристиками чувствительных к току предохранителей для защиты критически важных компонентов схемы от скачков высокого напряжения и, кроме того, устраняя проблемы с предохранителями. частое сгорание, что может произойти, особенно когда номинал предохранителя очень близок к рабочему току схемы.

Путем присоединения стабилитрона с правильным номиналом поперек нагрузки можно использовать предохранитель, рассчитанный на выдержку заданного тока нагрузки в течение продолжительных периодов времени. В этой ситуации предположим, что входное напряжение увеличивается до такой степени, что превышает напряжение пробоя стабилитрона — это заставит стабилитрон проводить ток. Это вызовет внезапное увеличение тока и почти мгновенно сгорит предохранитель.

Преимущество этой схемы состоит в том, что она предотвращает частое и непредсказуемое срабатывание предохранителя из-за его близкого значения предохранителя к току нагрузки.Вместо этого предохранитель перегорает только тогда, когда напряжение и ток действительно поднимаются выше указанного опасного уровня.

Схема защиты от пониженного напряжения с использованием стабилитрона

Реле и правильно подобранный стабилитрон достаточно для создания точной схемы защиты от пониженного или пониженного напряжения для любого желаемого применения. Принципиальная схема представлена ​​ниже:

Операция на самом деле очень проста, напряжение Vin, получаемое от сети трансформаторного моста, изменяется пропорционально в зависимости от изменений входного переменного тока.Это означает, что если предположить, что 220 В соответствует 12 В от трансформатора, то 180 В должно соответствовать 9,81 В и так далее. Следовательно, если предполагается, что 180 В является порогом отсечки низкого напряжения, то выбор стабилитрона в качестве устройства на 10 В отключит работу реле всякий раз, когда входной переменный ток упадет ниже 180 В.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

(PDF) Электрические свойства кремниевого диода 1N4007

Электрические свойства кремниевого диода 1N4007

KK Nanda

a)

и SN Sarangi

b)

Институт физики, Сачивалая Марг, Бхубанесвар 7500031005, Индия

~ Поступило 10 февраля 1997 г .; принята к публикации 31 марта 1997 г.!

В случае полупроводниковых диодов диапазон температур, в котором зависимость прямого напряжения

от температуры является линейной, может быть увеличен за счет снижения рабочего тока наряду с увеличением чувствительности

(dV

f

/ dT), которая изменяется логарифмически с I. Температурную

и токовую зависимость прямого напряжения V

f

можно объяснить, используя теорию перехода p-n

. Измерения емкости-напряжения (C2V) p-n-переходов выполняются при

различных температурах и обсуждаются в свете теории p-n-перехода. Ширина запрещенной зоны

E

g

, рассчитанная на основе измерений V

f

2 Тл, оказалась равной 1,17 эВ, тогда как она оказалась равной 1.189

эВ по измерению C2 V. © 1997 Американский институт физики. @ S0034-6748 ~ 97! 01107-6 #

I. ВВЕДЕНИЕ

Прямое напряжение (В

f

) полупроводникового диода равно

, которое, как известно, увеличивается при понижении температуры.

1

Эта характеристика

нашла применение при измерении

температуры.

2–4

Типичная чувствительность (dV

f

/ dT) падение напряжения —

для кремниевых диодов выше определенной температуры T

*

—

порядка 2–3 мВ / К, ниже которого прямое напряжение

сначала быстро увеличивается, а затем постепенно с дальнейшим понижением температуры.Таким образом, потеря линейности при низких температурах

является одной из основных проблем, с которыми сталкивается диодный термометр

, и, следовательно, применимость ограничена из-за отсутствия у

надежной формулы интерполяции. Было замечено, что линейность

может быть улучшена за счет снижения рабочего тока.

5

Чтобы изучить это поведение более подробно, мы провели несколько измерений на 1N4003 и 1N4007 силикон-диодах

.Здесь приведены температурные и текущие зависимости

прямого напряжения кремниевых диодов 1N4007, а

обсуждаются в свете теории p-n-перехода.

Измерения емкости и емкости-напряжения — это

, которые широко используются для определения характеристик различных полупроводниковых переходов, таких как p-n переход, переход полупроводник-металл

и переход полупроводник-электролит. Обычно высота барьера V

b

определяется из графика C

2 2

2 V

путем экстраполяции до нуля.

6

Чтобы изучить влияние температуры

на V

b

, мы провели измерения напряжения емкостного сопротивления

(C2 В) на кремниевых диодах 1N4007 на различных частотах.

II. ДЕТАЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Измерения проводились при температуре от 10 до 300 K

с использованием автоматизированной установки, построенной на базе холодильника замкнутого цикла Leybold

. Детали эксперимента приводятся в другом месте

.

7,8

Эпоксидная изоляция диодов была

заземлена с одной стороны и прикреплена к месту образца с помощью лака

GE7031. Сигаретная бумага, покрытая лаком GE7031

, обеспечивала необходимую электрическую изоляцию. Электрические провода

~ изолированные медные провода! термически прикреплены к холодным деталям

, чтобы уменьшить паразитную термоэдс. К образцу подключаются обычные четыре электрических соединения зонда

.Стабильный постоянный ток

подавался на диод от программируемого источника тока Keithley

model 224/2243. Прямое напряжение

измерялось с помощью цифрового вольтметра Keithley model 182

. Диоды работают при постоянном токе в диапазоне от 10 нА до 200

м

А, при этом отслеживается изменение напряжения в зависимости от температуры

. Эта величина тока соответствует значению ниже колена в характеристике V

f

2 I

диода во всем исследованном диапазоне температур.Температура

на участке отбора пробы контролируется с помощью откалиброванного кремниевого диодного термометра

типа D в сочетании с контроллером температуры Ley-

bold модели LTC60. Температура

определяется с помощью того же кремниевого диодного термометра.

Имеет стандартную точность измерения 6,1% или лучше —

тер. Измерения проводились в двух сериях: от 10

до 27 K с шагом 1 K и от 30 до 300 K с шагом 30 K

.Было получено типичное температурное разрешение 50 мК и разрешение по напряжению

100

м

В.

Измерения C2 V проводились на различных частотах

в интервале температур 77–351 K на самодельной установке

. Схема установки показана на

Рис. 1. Для измерения C2 V при низких температурах вся система

погружается в жидкий азот ~ LN

2

! для охлаждения образца

.По мере того, как уровень LN

2

понижается, образец

нагревается, и получается изменение температуры. Для температур выше комнатной ~ 298 K !, лунку

погружают в кипящую воду и выдерживают расстояние между уровнем воды

и образцом. Термоконтакт

между образцом и спаем термопары

выполнен с использованием лака GE7031. Температура контролируется с помощью хромель-константонной термопары

, у которой один спай

находится при температуре льда, а другой расположен рядом с образцом.

Выходной сигнал термопары измеряется с помощью мультиметра Hewlett–

Packard 34401A. Напряжение подавалось на образец

от прецизионного измерителя LCR HP4284A, и емкость

измерялась с его помощью. Уровень осциллятора

установлен на 10 мВ для всех измерений.

III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

A. Прямые характеристики

Характеристики V

f

2 I кремниевого диода 1N4007 при 10

K и комнатной температуре (; 298 K) показаны на рис.2. Это

заметил, что при 10 К прямое напряжение уменьшается с

а!

Электронная почта: [email protected]

б!

Электронная почта: [email protected]

2904 Rev. Sci. Instrum. 68 (7), июль 1997 г. 0034-6748 / 97/68 (7) /2904/5/$10.00 © 1997 American Institute of Physics

Загружено¬01¬Apr¬2011¬to¬59.145.201.98.¬Redistribution¬subject¬ to¬AIP¬license¬or¬copyright; ¬see¬http: //rsi.