Параметри напівпровідникових приладів та режими їх роботи

Для випрямних низькочастотних діодів характерні електричний і експлу-

атаційний режими та статичні і динамічні параметри.

До основних статичних параметрів діодів відносять:

-прямий спад напруги-Uпр при заданому прямому струмові-Iпр;

постійний зворотній струм—Ізв,при заданій зворотній напрузі—Uзв.

Динамічними параметрами випрямного діоду є середнє за період значення

випрямленого струму—Ів.ср;середнє значення прямої напруги—Uпр.ср;

середнє значення зворотнього струму за період—Ізв.ср.,значення середнє

зворотньої напруги—Uзв.ср. за період змінного струму.

Гранична частота,на якій випрямлений струм зменшуеться до встановлено-

го рівня—f гр,вона залежить від площі переходу і часу життя носіїв заряду.

До параметрів електричного режиму діодів відносять:

--диференційний опір діоду—Rдиф,Ом;

--ємкість діоду—Сд, пФ.

Параметри експлуатаційного режиму:

Максимально допустимий струм діоду—Іпр.макс.,мА,А;

Допустиме максимальне значення зворотньої напруги—Uзв.доп.,В;

Максимально допустима потужність розсіювана діодом—Рмакс.,Вт,кВт;

Максимальна і мінімальна температури середовища де експлуатується

діод—Тмакс. і Тмін.,град.

Високочастотні діоди призначені для перетворення(нелінійного) елекричних

сигналів від десятків до сотень мегагерц( детектори,відеодетектори,змішувачі

сигналів,обмежувачі ВЧ сигналів,керовані нелінійні резистори,комутатори

сигналів).

Достатньо широко застосовують фотогальванічні приймачі випромінювання

без внутрішнього підсилення--- фотодіоди.

Фоточутливий елемент фотодіоду має структуру звичайного напіпровіднико-

вого діоду,але вмикається на зворотню напругу зовнішнього джерела постій-

ного струму-- фотодіодний режим.Параметри фотодіоду:

інтегральна чутливість: S=Iф/Ф мкА/лм: ( 1)

де, Іф-фотострум фотодіоду,мкА;

Ф-світловий потік,лм;

Іт-темновий струм при Ф=0;

довговічність фотодіоду-термін служби при нормальних умовах експлуатації,

годин.

Для вимірювання інтегральної чутливості фотодіодів використовують люксмет-

ри,які вимірюють освітленість об'єкту,а фотострум—мікроамперметром класу

точності не менше 0,5.

В схемах сигналізації,оптоелектроніки,автоматики широко використовують

світлодіоди—напівпровідникові прилади на основі кремнію,галію,миш'яку в



яких рекомбінація неосновних носіїв заряду з основними при вмиканні р-n

переходу на пряму напругу супроводжується оптичним випрмінюванням

певного спектру( в інфрачервоній,видимій або ультрафіолетовій частині

спектру випрмінювання).Експлуатаційні параметри світлодіодів:яскравість

світіння,постійна пряма напруга-Uпр,повна потужність випрмінювання-Р,Вт;

Ширина діаграми направленості світлового випромінювання,(град.).

Для біполярних транзисторів характерні параметри постійного і змінного стру-

мів.

Параметри постійного струму характеризують величини некерованих струмів-

транзистора,зв'язаних із зворотніми струмами р-n переходів.

Зворотній струм колектора-Ікб0-струм через зворотньозміщений перехід колек-

тор-база при розімкнутому колекторі і заданій напрузі на колекторі.

Зворотній струм емітера Іеб0-струм через зворотньозміщений перехід емітер-база

при розімкнутому колекторі і заданій напрузі на колекторі.

Обидва струми залежать від температури тому їх називають температурни-

Ми.

Одним із основних параметрів транзистора є коефіцієнт передачі струму,який до-

рівнює відношенню прирощень струмів колектора і емітера при постійній напрузі

на колекторі:

α =ΔІк/ΔІе<1, (a=0,95...0,99) ( 2 )

Враховуючи,що струм Ікб0 малий,струм колектора буде:

Ік=αІе +Ікб.0, Ік=αІе. ( 3 )

Тоді транзистор слід розглядати як керований прилад,так як величина його струму

колектора залежить переважно від струму емітера-Іе.

Незалежно від схеми вмикання транзистори характеризються коефіцієнтом прямої

передачі струму,який являє собою відношення прирощення вихідного струму до

визваного прирощенням вхідного струму при постійній напрузі у вихідному колі.

З врахуванням ( 2 ) для схеми вмикання із спільною базою таким коефіцієнтом мо-

же служити коефіцієнт передачі струму емітера:

ɑ=ΔІвих/ΔІвх=ΔІк/ΔІе, Ек=постійне, ( 4 ).



В схемі із спільним емітером,вхідний сигнал приклалається до виводів бази і емі-

ра,а джерело живлення колектора між виводами колектора і емітера,тоді емітер є

спільним електродом для вхідного та вихідного кіл транзистора.

Основною особливістю схеми із спільним емітером є те, що вхідним струмом в ній

є малий струм бази, а вихідним значний струм колектора.

Тоді коефіцієнт прямої передачі струму для схеми із спільним емітером буде:

β= Δ Івих/ Δ Івх= Δ Ік /Δ Іб ( 5 )

Знайдемо співвідношення між α і β. Для цього використаємо рівність:

Δіб= ΔІе-- Δ Ік і підставимо його замість ΔІб в формулу ( 6 ):

β=ΔІк/Δ Іб=ΔІк/ΔІе- ІкΔ=1/ΔІе/ΔІк-1=ɑ/1-ɑ,так як Δіе/ΔІк=1/α, ( 7 ).

Малосигнальні параметри транзистора—це сигнали збільшення амплітуди, яких на

50% збільшує вимірюваний параметр на малу величину,яка не перевищує його зна-

чення<10% при заданому ступеню точності.

У цьому випадку є можливість розглядати транзистор як лінійний активний неси-

метричний чотириполюсник.

Особливістю цього чотириполюсника є те,що один із зажимів є спільним для входу

і виходу,відповідно із спільними:базою,емітером або колектором.

До малосигнальних відносять h-параметри(переважно для сигналів низьких частот).

Розглянемо фізичну суть h-параметрів, як приклад,для схеми вмикання транзистора

із спільним емітером:

h11=U1/І1-вхідний опір,при короткому замиканні виходу(U2=0);

h12=U1/U2-коефіцієнт зворотнього звязкку за напругою при розімкнутому вході;

h21=І2/І1- коефіцієнт передачі струму при короткому замиканні виходу (U2=0);

h22=І2/U2-вихідна електропровідність при розімкнутому вході за змінним струмом.

Заради зручності в довідниках, для найчастіше вимірюваних коефіцієнтів підсилен-

ня за струмом в схемах із спільними базою та емітером прийняті такі позначення:

h21б= --α; β=h21е; зв'язок між β і α,β=α/1-α для f=270...1000 Гц.

Для аналітичного розрахунку h-параметрів транзисторів користуються вхідними і

вихідними характеристиками—вольтамперними залежностями відповідно між вхі-

дними та вихідними напругами і струмами.

Вольтамперні характеристики вміщають в себе інформацію про властивості прила-

ду у всіх режимах роботи на великих і малих сигналах та зв'язок параметрів між

собою.

За вольтамперними характеристиками можливо визначити ряд параметрів,які не

приводяться в довідниках,а також провести розрахунок кіл зміщення,стабілізації

режиму,оцінку роботи транзистора в широкому діапазоні імпульсних і постійних

струмів,напруг та потужностей.

Найчастіше використовують два сімейства ВАХ:вхідні та вихідні.

Вхідні характеристики графічно відображають залежність вхідного струму (бази

або емітера) від напрруги між базою і емітером при фіксовому значенні напруги

на колекторі.

Вхідними (базовими) характеристиками для схеми вмикання транзистора із

спільним емітером,вхідним струмом є струм бази, а вхідною напругою буде

напруга база-емітер Uбе при фіксованих значеннях напруги на колекторі-Uке.

Вихідні характеристики(колекторні)транзистора—графічні залежності стрму

колектору від напруги між колектором і емітером-Ік=f(Uке) при Іб=const.

Тиристори—напівпровідниковий прилад сендвічної структури з чергуванням

р-n шарів,працює як комутаційний елемет автоматики подачі струмів від оди-

ниць десятків міліампер до тисяч ампер.

Розрізняють діодні (динистори) та тріодні (тринистори) тиристори.

Динистори використовують як порогові комутатори з фіксованими значеннями

струмів або напруг,триністори—працюють переважно в імпульсному режимі

в перетворювачах частоти змінних струмів,в керованих випрямлячах одно- та

трифазного струму промислової та підвищеної частоти,в інверторах і т.п.

Основними параметрами тиристорів є:

-напруга вмикання—значення анодної напруги ,при якій можливе вмикання тири-

стора при розімкнутому колі керуючого електроду;

-залишкова напруга-значення напрруги на тиристорі при максимальному анодно-

му струмові;

-струм вимикання-мінімальнй прямий струм через триністор при Ікер=0;

-зворотній струм-струм витоку,який виникає при максимальній зворотній напрузі;

-час вмикання—час з моменту подачі пускового імпульсу за який тиристор вмика-

ється в роботу;

час вимикання—мінімальний час за який тиристор вимикається, Іапр=0.


5832039958912473.html
5832065350910129.html
    PR.RU™