Плоскостной выпрямительный диод

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

Полупроводниковые диоды

Выполнил: ст. 2 курса Рашидов М.Н.

Проверил: Семиляк А.И.

Введение

Электроника - это область науки, техники и производства, охватывающая исследование и разработку электронных приборов и принципов их использования.

Микроэлектроника - это раздел электроники, охватывающий исследование и разработку качественно нового типа электронных приборов - интегральных микросхем - и принципов их применения.

Развитие электроники

Как самостоятельная область науки и техники электроника начала развиваться на границе XIX и XX вв., после открытия термоэлектронной эмиссии (1883 г.), фотоэлектронной эмиссии (1888 г.), разработки вакуумного диода (1903 г.) и вакуумного триода (1904 г.).

На становление и дальнейшее развитие электроники решающее влияние оказало изобретение радио (1885 г.). Вначале электроника развивалась только как радиоэлектроника, обслуживающая нужды радиотехники. Совершенствовались радиолампы. Большую роль в развитии электроники сыграла радиолокация в годы второй мировой войны.

Нерадиотехническое применение электроники долгое время развивалось под сильным влиянием радиоэлектроники, из которой заимствовались основные элементы, схемы и методы. Однако дальнейшее развитие нерадиотехнических применений электроники пошло по самостоятельному пути, прежде всего в области ядерных исследований (с 1943 г.), вычислительной техники (с 1949 г.) и массовой автоматизации производственных процессов. Особенно важным этапом в развитии электроники является послевоенный период.

Типичной конструкцией электронного устройства в конце войны было металлическое шасси с закрепленными на нем различными элементами. Основным электронным прибором была электронная лампа. Электронные устройства такой конструкции потребляли много энергии, выделяя много тепла, имели большой вес и габариты.

Средняя плотность монтажа была чрезвычайно низкой - до 0,01 элемента/см³. Развитие авиации и ракетостроения особенно остро поставило задачу значительного уменьшения габаритов и веса, снижения потребляемой мощности, уменьшения стоимости. Применение малогабаритных ламп и печатного монтажа увеличило среднюю плотность монтажа до 0,1 эл/см³. Сделать монтаж более компактным с электронными лампами было невозможно, из-за трудности отвода выделяемого тепла. Нужны были принципиально новые элементы и принципы конструирования. Такими новыми элементами явились полупроводниковые приборы, которые открыли новые широкие возможности в конструировании аппаратуры.

Полупроводниковые приборы начали развиваться бурными темпами. Транзистор был изобретен в 1948 г. в США. В 1955 г. в мире выпускалось 350 типов транзисторов, а в 1963 г. - уже 3000 типов. В 1956 г. только в США изготовлялось 14 млн. транзисторов в год, а в 1961 г. в Японии - 200 млн. транзисторов в год.

В нашей стране огромный вклад в развитие теории полупроводниковых приборов внесла школа академика А.Ф. Иоффе.

Полупроводниковые приборы не требуют подогрева, потребляют очень мало энергии, имеют малые габариты и вес.

В данном реферате рассматриваются диоды – одни из наиболее простых полупроводниковых приборов. Приводятся примерная классификация и их основные технические характеристики.

Плоскостной выпрямительный диод

Плоскостные диоды имеют плоский р-п переход с достаточно большой площадью перехода. Величиной площади перехода определяется максимальный прямой ток, который для разных диодов находится в пре­делах от десятков миллиампер до сотен ампер.

Обратные напряжения плоскостных диодов могут достигать тысячи вольт и выше. В настоящее время используется несколько методов из­готовления р-п переходов. Наиболее распространены сплавной и диффузионный методы.

Выпрямительные диоды - это самые распространенные, самые обыкновенные плоскостные диоды. Кроме выпрямительных устройств они широко используются в самых разнообразных схемах, рабочие частоты которых невелики. В последнее время выпрямительные и силовые диоды, как правило, изготовляются из кремния. Электрические параметры и методы их определения, обусловленные особенностями работы диодов в цепях переменного тока, несколько отличаются от рассмотренных выше. Параметры выпрямительных и силовых диодов определяются из классификационной вольт-амперной характеристики, прямая ветвь которой представляет зависимость среднего значения прямого тока от среднего значения прямого напряжения в режиме однополупериодного выпрямления (при этом на диод подаются только положительные полусинусоиды напряжения).

Обратная ветвь классификационной характеристики представляет зависимость среднего значения обратного тона от амплитудного значения обратного напряжения (на диод при этом подаются только отрицательные полусинусоиды напряжения). Параметры выпрямительных и силовых диодов определяются также координатами точек классификационной вольт-амперной характеристики. На прямой ветви (точка А) определены:

1. I_ан - номинальный средний прямой ток. Это длительно допустимый ток, при котором диод не нагревается выше допустимой температуры. Для германиевых диодов плотность прямого тока достигает 0,5 А/мм², для кремниевых - 1 А/мм².

Рис.1

2. DU_ан - номинальное среднее значение прямого напряжения при токе I_ан. По величине DU_ан силовые диоды делятся на группы.

На обратной ветви (точка В) определены:

1. U_обр.н - номинальное обратное напряжение. Это максимальное допустимое напряжение любой формы, при котором не происходит пробой р-п перехода. По величине U_обр.н силовые диоды делятся на классы. Класс обозначается числом, получаемым от деления U_обр.н на 100. Для силовых диодов m = 0,5.

2. I_обр.ср - среднее значение обратного тока - это среднее за период значение обратного тока при номинальном обратном напряжении.

Кроме этих параметров для выпрямительных диодов, особенно для мощных силовых диодов, важное значение имеют также параметры:

P_{расс.доп} - допустимая мощность рассеяния в диоде, при которой p-n переход не нагревается выше допустимой температуры;

- тепловое сопротивление участка переход - среда, это сопротивление растеканию тепла, выделяемого в переходе.