Прямой ток это: Что такое прямой и не прямой ток? — Спрашивалка

Прямой ток

Е сли внешнее напряжение приложить плюсом к p-области, минусом к n-области, то оно будет противостоять контактной разности _к. Следовательно, к переходу приложена разность потенциалов _к-U_пр; внутри перехода электрическое поле уменьшается, диффузионный ток дырок из p-области и электронов из n-области преобладает над дрейфовым током, и результирующий ток не равен нулю. Из-за снижения потенциального барьера этот ток может достичь больших значений, т.к. обеспечивается движением основных носителей заряда.

Этот ток называется прямым током. Прохождение прямого тока сопровождается увеличением концентрации неосновных носителей в каждой области на границе с переходом и вблизи него. Этот процесс называется инжекцией неосновных носителей.

Инжекция происходит в обе области, но если, например, N_a>>N_д , то инжекцией электронов можно пренебречь.

Под действием прямого напряжения уменьшается толщина p-n-перехода

= .

При этом уменьшается сопротивление перехода, т.е. оно является нелинейным (зависит от приложенного напряжения).

Обратный ток

Е сли внешнее напряжение приложить плюсом к n­-области, а минусом к p-области, то оно совпадает с направлением внутреннего поля, т.е. к переходу приложена суммарная разность потенциалов: _к+U_обр.

Электрическое поле в переходе увеличивается, дрейфовый ток становится больше тока диффузии. Результирующий ток называется обратным, он сопровождается движением через переход неосновных носителей: дырок из n-области, и электронов из p-области. Перенос неосновных носителей через переход называется экстракцией. Ток за счет экстракции невелик, т.к. создается неосновными носителями, которые находятся от границ перехода на расстоянии диффузионной длины. При увеличении обратного напряжения обратный ток сначала растет, а затем достигает уровня насыщения и практически перестает зависеть от напряжения.

Под действием обратного напряжения толщина перехода увеличивается

 =

При этом возрастает его сопротивление.

Таким образом, р-n–переход обладает нелинейной проводимостью: в прямом направлении она гораздо больше, чем в обратном. Это свойство р-n–структуры находит широкое применение в полупроводниковой электронике.

1.3.3.Статическая вольт-амперная характеристика р-n перехода

Примем допущения:

1. Конструкция перехода плоскопараллельная, ось х перпендикулярна границе;

2. Пренебрегаем генерацией и рекомбинацией носителей заряда в самом переходе;

3. Пренебрегаем объемным омическим сопротивлением p- и n- областей, прилегающих к переходу.

Ток через переход найдем как сумму потоков дырок и электронов, проходящих через границы перехода. Плотность дырочного тока на границе перехода с n-областью (x_n=0):

Концентрация дырок на границе перехода и n-области и концентрация электронов на границе перехода и p-области соответственно равны

; .

В установившемся режиме избыточная концентрация неосновных носителей убывает вдоль x по экспоненте:

В германии = 0,7…2мм, в кремнии = 0,2…0,6 мм.

Отсюда вольт–амперная характеристика

При подаче обратного напряжения (U<0) ток асимптотически стремится к величине I

0= .

Таким образом, I₀– это ток перехода при достаточно большом обратном напряжении.

Ток I₀— это ток экстракции тех носителей заряда, которые образуются в пределах диффузионной длины от границ с переходом за счет термогенерации. Его называют тепловым током I_т .

Если переход несимметричен (у нас из-за N_а >>N_д , p_n >>n_p),

.

Прямая ветвь В.А.Х. идет очень круто вблизи оси тока. При небольших значениях U_пр (десятки мВ) прямой ток через переход резко возрастает.

Особенности ВАХ реальных р-n-переходов

Р еальная ВАХ(2) отличается от идеализированной (1): Прямая ветвь — из-за падения напряжения на омических сопротивлениях базы и эмиттера (r_б>>r_э). Обратная ветвь: в идеализированном p-n-переходе при U_обр>>_m обратный ток не зависит от напряжения. Это тепловой ток I_обр = I_т . В реальных переходах I_обр заметно зависит от U_обр, и в кремниевых переходах I_обр в 100…1000 раз больше теплового тока. Это объясняется термогенерацией носителей заряда в самом переходе (I_r) и существованием токов утечки (I_ут). Эти токи с увеличением U_обр растут.

I_обр=I_т+I_г+I_ут

Эквивалентная схема

В реальных диодах при больших обратных напряжениях может происходить пробой.

Пробой p-n перехода — это значительное возрастание обратного тока при увеличении приложенного U_обр . Три вида пробоя:

Туннельный пробой

В основе туннельного пробоя — туннельный эффект, “просачивание” основных носителей – электронов сквозь потенциальный барьер, высота которого больше, чем энергия носителей. Туннельный переход из валентной зоны р-полупроводника в зону проводимости n-полупроводника возникает в узких p-n переходах при Е=10 МВ/см.

Е

Рис.. Энергетическая диаграмма, поясняющая возникновение свободных носителей заряда при туннельном переходе.

сли p и n области сильно легированы, то ширина ОПЗ становится малой и за счет туннельного эффекта появляется конечная вероятность для электронов из валентной зоны проникнуть в зону проводимости, преодолев барьер, который возникает в сильном электрическом поле. Для туннельного эффекта характерно то, что электроны после преодоления энергии не изменяют своей энергии, следовательно для того, чтобы этот эффект имел место электрическое поле должно быть настолько с ильным, чтобы обеспечить такой наклон зон при котором заполненные электронами уровни валентной зоны оказались напротив незаполненных энергетических уровней разрешенной зоны рис.. Поскольку туннельный механизм перехода носителей имеет место только при малой ширине ОПЗ, то для этого типа пробоя характерны невысокие пробивные напряжения.

К отличительным особенностям туннельного пробоя следует так же отнести сравнительно слабую зависимость от температуры напряжения пробоя.

Лавинный пробой

Лавинный пробой — вызывается ударной ионизацией, которая происходит, когда напряженность поля велика и неосновные носители, двигаясь через p-n переход, ускоряются настолько, что при соударении с атомами в зоне перехода ионизируют их: появляется пара электрон-дырка. Вновь возникшие носители заряда ускоряются полем

Е и вызывают ионизацию следующего атома. Если процесс идет лавинно, возрастает обратный ток, который ограничивается только сопротивлением внешней цепи. Лавинный пробой возникает в высокоомных полупроводниках с большой шириной p-n перехода.

Лавинный пробой характеризуют коэффициентом лавинного умножения, для которого справедливо следующее соотношение:

(2.101)

где J — обратный ток до умножения (равный сумме тока насыщения и генерационного), n — коэффициент, который зависит от материала и профиля легирования pn перехода, этот коэффициент может иметь значения от 2 до 6

Напряжение лавинного пробоя зависит от степени легирования p и n областей.

Тепловой пробой

Т епловой пробой возникает из-за разогрева перехода, когда теплота, выделяемая в переходе, не отводится

При увеличении обратного напряжения увеличивается и мощность рассеиваемая в переходе в виде тепла, поэтому для pn переходов со сравнительно высокими обратными токами возможен разогрев pn перехода, происходит интенсивная генерация электронно-дырочных пар и увеличение I_обр.,что в свою очередь приведет к увеличению обратного тока. Возрастание обратного тока приведет к дополнительному выделению тепла и соответственно дополнительному разогреву, что явится причиной дальнейшего увеличения обратного тока. Таким образом в pn переходе возникает положительная обратная связь, которая приводит к возникновению тепловой неустойчивости — тепловому пробою.

Как видно из рис при тепловом пробое на обратной характеристике pn перехода возникает участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. На этом участке имеет место возрастание тока при уменьшении напряжения (неустойчивость тока). Если не принять специальных мер для ограничения тока, то диод выходит из строя. Предпосылкой для возникновения теплового пробоя служат большие значения обратного тока, поэтому этот тип пробоя легче возникает в приборах, изготовленных на основе материалов с небольшой шириной запрещенной зоны. В диодах на основе Si и GaAs он может иметь место при высоких температурах, когда значения обратных токов становятся большими.

Диодные характеристики — CoderLessons.com

Существуют различные текущие шкалы для операций прямого и обратного смещения. Передняя часть кривой показывает, что диод проводит просто, когда P-область становится положительной, а N-область отрицательной.

Диод почти не проводит ток в направлении высокого сопротивления, то есть когда прегион становится отрицательным, а N-область – положительным. Теперь дырки и электроны отводятся от соединения, что приводит к увеличению барьерного потенциала. Это условие обозначено частью кривой обратного тока.

Пунктирный участок кривой показывает идеальную кривую , которая получилась бы, если бы не было лавинного пробоя. На следующем рисунке показана статическая характеристика переходного диода.

ДИОД IV Характеристики

Характеристики прямого и обратного токового напряжения (IV) диода обычно сравниваются на одной характеристической кривой. Рисунок, изображенный в разделе «Прямая характеристика», показывает, что прямое напряжение и обратное напряжение обычно отображаются на горизонтальной линии графика.

Прямые и обратные значения тока показаны на вертикальной оси графика. Прямое напряжение отображается справа, а обратное напряжение слева. Точка начала или нулевого значения находится в центре графика. Прямой ток удлиняется над горизонтальной осью, а обратный ток распространяется вниз.

Объединенные значения прямого напряжения и прямого тока находятся в верхней правой части графика, а обратное напряжение и обратный ток – в левом нижнем углу. Различные шкалы обычно используются для отображения прямых и обратных значений.

Вперед Характеристика

Когда диод смещен в прямом направлении, он проводит ток (IF) в прямом направлении. Значение IF напрямую зависит от величины прямого напряжения. Соотношение прямого напряжения и прямого тока называется ампер-вольт или IV характеристикой диода. Типичная диодная прямая IV характеристика показана на следующем рисунке.

Ниже приведены наблюдения –

• Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток – это мера тока через диод.

• Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

• Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

• Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V _K. Для германиевых диодов V _K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния – 0,7 В.

• Если значение IF значительно превышает V _K , прямой ток становится довольно большим.

Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток – это мера тока через диод.

Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V _K. Для германиевых диодов V _K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния – 0,7 В.

Если значение IF значительно превышает V _K , прямой ток становится довольно большим.

Эта операция вызывает чрезмерное нагревание через переход и может разрушить диод. Чтобы избежать этой ситуации, защитный резистор соединен последовательно с диодом. Этот резистор ограничивает прямой ток до максимального номинального значения. Обычно резистор ограничения тока используется, когда диоды работают в прямом направлении.

Обратная характеристика

Когда диод смещен в обратном направлении, он проводит обратный ток, который обычно довольно мал. Типичная обратная IV характеристика диода показана на рисунке выше.

Вертикальная линия обратного тока на этом графике имеет значения тока, выраженные в микроамперах. Количество неосновных носителей тока, которые принимают участие в проведении обратного тока, довольно мало. В общем, это означает, что обратный ток остается постоянным в течение большей части обратного напряжения. Когда обратное напряжение диода увеличивается с самого начала, наблюдается очень небольшое изменение обратного тока. В точке напряжения пробоя (VBR) ток очень быстро увеличивается. В это время напряжение на диоде остается достаточно постоянным.

Эта характеристика постоянного напряжения приводит к ряду применений диода в условиях обратного смещения. Процессы, которые отвечают за проводимость тока в диоде с обратным смещением, называются пробой лавины и пробой стабилитрона .

Диод Технические характеристики

Как и любой другой выбор, выбор диода для конкретного применения должен быть рассмотрен. Производитель обычно предоставляет этот тип информации. Спецификации, такие как максимальные значения напряжения и тока, обычные условия эксплуатации, механические характеристики, идентификация проводов, процедуры монтажа и т. Д.

Ниже приведены некоторые важные характеристики.

Максимальный прямой ток (IFM) – абсолютный максимальный повторяющийся прямой ток, который может проходить через диод.

Максимальное обратное напряжение (VRM) – Абсолютное максимальное или пиковое напряжение обратного смещения, которое может быть приложено к диоду.

Обратное напряжение пробоя (VBR) – минимальное установившееся обратное напряжение, при котором произойдет пробой.

Максимальный прямой импульсный ток (IFM-импульс) – максимальный ток, допустимый в течение короткого интервала времени. Это текущее значение намного больше, чем IFM.

Максимальный обратный ток (IR) – Абсолютный максимальный обратный ток, который допускается при рабочей температуре устройства.

Прямое напряжение (VF) – максимальное падение прямого напряжения для данного прямого тока при рабочей температуре устройства.

Рассеиваемая мощность (PD) – максимальная мощность, которую устройство может безопасно поглощать непрерывно в свободном воздухе при температуре 25 ° C.

Обратное время восстановления (Trr) – максимальное время, которое требуется устройству для включения и выключения стат.

Напряжение пробоя – это минимальное напряжение обратного смещения, при котором PN-переход размыкается при внезапном увеличении обратного тока.

Напряжение колена – это прямое напряжение, при котором ток через соединение начинает быстро увеличиваться.

Пиковое обратное напряжение – это максимальное обратное напряжение, которое можно приложить к PN-соединению, не повреждая его.

Maximum Forward Rating – максимальный мгновенный прямой ток, который может пройти PN-переход, не повредив его.

Максимальная мощность – это максимальная мощность, которая может рассеиваться от соединения без повреждения соединения.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• Это не луна!

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Заголовок — 6-контактный разъем (SMD, 0,1 дюйма)

В наличии ПРТ-11544

Избранное Любимый 3

Список желаний

Светодиодный экран MyoWare

В наличии DEV-13688

26,95 $ $13,48

1

Избранное Любимый 15

Список желаний

МИКРОЭ от В до Гц 2 Нажмите

Нет в наличии ДЕВ-19945

50,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

MIKROE Бесколлекторный 17 Click

Нет в наличии РОБ-20580

19,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

От идеи к инновациям

10 апреля 2020 г.

Набор Qwiic Ideation Kit предназначен для поиска новых идей для проектов, а также набор, который идеально подходит для отработки навыков пайки.

Избранное Любимый 0

Сочетаемость точности и индивидуальности с… вами! Встречайте несущую плату MicroMod GNSS!

18 января 2022 г.

Знакомство с несущей платой MicroMod GNSS и ее использованием с u-center.

Избранное Любимый 0

Комплект Qwiic SHIM для направляющей по подключению Raspberry Pi

16 февраля 2021 г.

Начните работу с серийным ЖК-дисплеем с подсветкой RGB и 9DoF IMU (ICM-20948) через I2C с использованием системы Qwiic и Python на Raspberry Pi! Снимите показания датчиков и отобразите их на последовательном терминале или SerLCD.

Избранное Любимый 0

• Электроника SparkFun®
• 6333 Dry Creek Parkway, Niwot, Colorado 80503
• Настольный сайт

• Ваш счет
• Авторизоваться
• регистр

Что такое постоянный или постоянный ток?

Что такое постоянный или постоянный ток?

DC означает постоянный ток, то есть электрический ток, который течет в одном направлении.

В цепях постоянного тока ток имеет одно направление, в отличие от переменного тока (AC), где ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду в зависимости от частоты источника питания. При протекании постоянного тока электроны, составляющие электрический заряд, перетекают из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом. Они перемещаются от отрицательной клеммы к положительной, и результирующий ток течет в противоположном направлении (от положительного к отрицательному).

График зависимости постоянного тока/напряжения от времени

Постоянный ток обычно используется в низковольтных приложениях, таких как оборудование с батарейным питанием. Когда требуется постоянный ток, а использование батареи неэкономично или требует постоянной зарядки, для преобразования переменного тока в постоянный используется источник питания. Это будет заряжать аккумулятор и оборудование, используемое в автономном режиме, пока аккумулятор не разрядится (например, мобильный телефон). Другой вариант — питать схему напрямую от выпрямленного постоянного тока и использовать батарею в качестве резервного источника питания, когда сеть переменного тока недоступна (например, в ноутбуке).

Источники питания варьируются от простых стабилизаторов с одним выходом до более регулируемых источников питания smps, способных обеспечивать несколько выходов, таких как те, которые необходимы для питания компьютера. Напряжения и допустимый ток источника питания зависят от конструкции и используемых компонентов. Существует множество уровней постоянного напряжения, типичные значения: 1,2, 1,5, 3, 3,3, 3,6, 5, 6, 10, 12, 15, 18, 18,5, 19, 20, 24 и 48 вольт.

Идеальный источник постоянного тока должен обеспечивать постоянное напряжение и адекватный ток во время работы оборудования. Однако такие источники, как батареи, имеют ограниченную емкость и могут эффективно питать оборудование только в течение заданного периода времени, определяемого номиналом батареи и нагрузкой.

Для поддержания мощности на постоянном уровне в большинстве оборудования используются аккумуляторные батареи, так что заряд можно регулярно пополнять. Зарядное устройство состоит из схемы выпрямителя, которая преобразует доступный переменный ток в подходящее постоянное напряжение.

Помимо изменения сетевого переменного тока на постоянный, большинство источников питания изменяют уровень напряжения. Большинство из них всегда будут снижать напряжение, поскольку большая часть электроники работает при гораздо меньших уровнях напряжения, но при более высоких токах. Большинство ноутбуков используют от 18 В до 20 В постоянного тока и ток не менее 3 А. Поэтому адаптер для ноутбука должен обеспечивать возможность снижения сетевого напряжения с 220 В или 120 В до примерно 20 В постоянного тока.

Источники постоянного тока

• Генераторы постоянного тока
• Батарейки
• Преобразователи постоянного тока, выпрямляющие переменный ток
• Солнечные панели
• Термопары

Преимущества постоянного тока

• Большая часть оборудования более эффективна при прямом питании от постоянного тока
• Более эффективен, особенно если длина силовых кабелей менее 100 футов
• Меньший риск поражения электрическим током при напряжении ниже 48 Вольт

Недостатки DC

• Высокая стоимость при работе с сильноточными системами; т.