Диоды кремниевые справочник: принцип действия и основные параметры

принцип действия и основные параметры

Выпрямительный диод — это прибор проводящий ток только в одну сторону. В основе его конструкции один p-n переход и два вывода. Выпрямительный диод изменяет ток переменный на постоянный. Помимо этого, выпрямительные диоды повсеместно практикуют в электросхемах умножения напряжения, цепях, где отсутствуют жесткие требования к параметрам сигнала по времени и частоте.

• Принцип работы
• Основные параметры устройств
• Выпрямительные схемы
• Импульсные приборы
• Импортные приборы

Принцип работы

Принцип работы этого устройства основывается на особенностях p-n перехода. Возле переходов двух полупроводников расположен слой, в котором отсутствуют носители заряда. Это запирающий слой. Его сопротивление велико.

При воздействии на слой определенного внешнего переменного напряжения, толщина его становится меньше, а впоследствии и вообще исчезнет. Возрастающий при этом ток называют прямым. Он проходит от анода к катоду. Если внешнее переменное напряжение будет иметь другую полярность, то запирающий слой будет больше, сопротивление возрастет.

Разновидности устройств, их обозначение

По конструкции различают приборы двух видов: точечные и плоскостные. В промышленности наиболее распространены кремниевые (обозначение — Si) и германиевые (обозначение — Ge). У первых рабочая температура выше. Преимущество вторых — малое падение напряжения при прямом токе.

Принцип обозначений диодов – это буквенно-цифровой код:

• Первый элемент – обозначение материала из которого он выполнен;
• Второй определяет подкласс;
• Третий обозначает рабочие возможности;
• Четвертый является порядковым номером разработки;
• Пятый – обозначение разбраковки по параметрам.

Вольт-амперную характеристику (ВАХ) выпрямительного диода можно представить графически. Из графика видно, что ВАХ устройства нелинейная.

В начальном квадранте Вольт-амперной характеристики ее прямая ветвь отражает наибольшую проводимость устройства, когда к нему приложена прямая разность потенциалов. Обратная ветвь (третий квадрант) ВАХ отражает ситуацию низкой проводимости. Это происходит при обратной разности потенциалов.

Реальные Вольт-амперные характеристики подвластны температуре. С повышением температуры прямая разность потенциалов уменьшается.

Из графика Вольт-амперной характеристики следует, что при низкой проводимости ток через устройство не проходит. Однако при определенной величине обратного напряжения происходит лавинный пробой.

ВАХ кремниевых устройств отличается от германиевых. ВАХ приведены в зависимости от различных температур окружающей среды. Обратный ток кремниевых приборов намного меньше аналогичного параметра германиевых. Из графиков ВАХ следует, что она возрастает с увеличением температуры.

Важнейшим свойством является резкая асимметрия ВАХ. При прямом смещении – высокая проводимость, при обратном – низкая. Именно это свойство используется в выпрямительных приборах.

Анализируя приборные характеристики, следует отметить: учитываются такие величины, как коэффициент выпрямления, сопротивление, емкость устройства. Это дифференциальные параметры.

Коэффициент выпрямления отражает качество выпрямителя.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Коэффициент выпрямления можно рассчитать. Он будет равен отношению прямого тока прибора к обратному. Такой расчет приемлем для идеального устройства. Значение коэффициента выпрямления может достигать нескольких сотен тысяч. Чем он больше, тем лучше выпрямитель делает свою работу.

Основные параметры устройств

Какие же параметры характеризуют приборы? Основные параметры выпрямительных диодов:

• Наибольшее значение среднего прямого тока;
• Наибольшее допустимое значение обратного напряжения;
• Максимально допустимая частота разности потенциалов при заданном прямом токе.

Исходя из максимального значения прямого тока, выпрямительные диоды разделяют на:

• Приборы малой мощности. У них значение прямого тока до 300 мА;
• Выпрямительные диоды средней мощности. Диапазон изменения прямого тока от 300 мА до 10 А;
• Силовые (большой мощности). Значение более 10 А.

Существуют силовые устройства, зависящие от формы, материала, типа монтажа. Наиболее распространенные из них:

• Силовые приборы средней мощности. Их технические параметры позволяют работать с напряжением до 1,3 килоВольт;
• Силовые, большой мощности, могущие пропускать ток до 400 А. Это высоковольтные устройства. Существуют разные корпуса исполнения силовых диодов. Наиболее распространены штыревой и таблеточный вид.

Выпрямительные схемы

Схемы включения силовых устройств бывают различными. Для выпрямления сетевого напряжения они делятся на однофазные и многофазные, однополупериодные и двухполупериодные. Большинство из них однофазные. Ниже представлена конструкция такого однополупериодного выпрямителя и двух графиков напряжения на временной диаграмме.

Переменное напряжение U1 подается на вход (рис. а). Справа на графике оно представлено синусоидой. Состояние диода открытое. Через нагрузку Rн протекает ток. При отрицательном полупериоде диод закрыт. Поэтому к нагрузке подводится только положительная разность потенциалов. На рис. в отражена его временная зависимость. Эта разность потенциалов действует в течение одного полупериода. Отсюда происходит название схемы.

Самая простая двухполупериодная схема состоит из двух однополупериодных. Для такой конструкции выпрямления достаточно двух диодов и одного резистора.

Диоды пропускают только положительную волну переменного тока. Недостатком конструкции является то, что в полупериод переменная разность потенциалов снимается лишь с половины вторичной обмотки трансформатора.

Если в конструкции вместо двух диодов применить четыре коэффициент полезного действия повысится.

Выпрямители широко используются в различных сферах промышленности. Трехфазный прибор задействован в автомобильных генераторах. А применение изобретенного генератора переменного тока способствовало уменьшению размеров этого устройства. Помимо этого, увеличилась его надежность.

В высоковольтных устройствах широко применяют высоковольтные столбы, которые скомпонованы из диодов. Соединены они последовательно.

Импульсные приборы

Импульсным называют прибор, у которого время перехода из одного состояния в другое мало. Они применяются для работы в импульсных схемах. От своих выпрямительных аналогов такие приборы отличаются малыми емкостями p-n переходов.

Для приборов подобного класса, кроме параметров, указанных выше, следует отнести следующие:

• Максимальные импульсные прямые (обратные) напряжения, токи;
• Период установки прямого напряжения;
• Период восстановления обратного сопротивления прибора.

В быстродействующих импульсных схемах широко применяют диоды Шотки.

Импортные приборы

Отечественная промышленность производит достаточное количество приборов. Однако сегодня наиболее востребованы импортные. Они считаются более качественными.

Импортные устройства широко используются в схемах телевизоров и радиоприемников. Их также применяют для защиты различных приборов при неправильном подключении (неправильная полярность). Количество видов импортных диодов разнообразно. Полноценной альтернативной замены их на отечественные пока не существует.

Существует множество приборов и устройств, которые преобразовывают электрический ток. Предлагаем рассмотреть, что такое выпрямительные диоды большой мощности и средней, их принцип работы, а также характеристики и применение.

Описание выпрямительных диодов

Выпрямительный электрический диод высокой и средней мощности (СВЧ) – это устройство, которое позволяет электрическому току двигаться только в одном направлении, в основном он используется для работы определенного источника питания. Выпрямительные диоды могут перерабатывать более высокий ток, чем обычные проводники. Как правило, они применяются для преобразования переменного тока в постоянный, частота которого не превышает 20 кгц. Схема их работы имеет следующий вид:

Фото — Принцип работы выпрямительного диода

Многие электрические приборы нуждаются в данных дискретных компонентах из-за того, что они могут выступать в роли интегральных схем. Чаще всего выпрямительные мощные диоды изготавливают из кремния, благодаря чему их поверхность PN-перехода довольно велика. Такой подход обеспечивает отличную передачу тока, при этом гарантируя отсутствие замыканий или перепадов.

Фото — Выпрямительные диодыВыпрямительные диоды

Кремниевые полупроводниковые выпрямители, ламповые термоэлектронные диоды изготавливаются при использовании таких соединений, как оксид меди или селена. С введением полупроводниковой электроники, выпрямители типа вакуумных трубок с металлической основой устарели, но до сих пор их аналоги используются в аудио и теле-аппаратуре. Сейчас для питания аппаратов от очень низкого до очень высокого тока в основном используются полупроводниковые диоды различных типов (быстродействующие блоки, иностранные германиевые приборы, отечественные устройства таблеточного исполнения, диоды Шоттки и т.д.).

Другие устройства, которые оснащены управляющими электродами, где требуется более простой способ ректификации или переменное выходное напряжение (как пример, для сварочных аппаратов) используют более мощные выпрямители. Это могут кремниевые или германиевые приборы. Это тиристоры, стабилитроны или другие контролируемые коммутационные твердотельные переключатели, которые функционируют как диоды, пропуская ток только в одном направлении. Их использует промышленная электроника, также они широко применяются для инженерной электротехники, сварки или контроля работы линий передач тока.

Фото — Выпрямительный диод и катод с анодом

Типы стандартных выпрямителей

Существуют различные силовые выпрямительные полупроводниковые диоды в зависимости от типа монтажа, материала, формы, количества диодов, уровня пропускаемого тока. Самыми распространенными считаются:

1. Устройства средней силы, которые могут передавать ток силы от 1 до 6 Ампер. При этом технические параметры большинства приборов говорят, что такие диоды могут изменить ток с напряжение до 1,3 килоВольт;
2. Выпрямительные диоды максимальной серии могут пропускать ток от 10 Ампер до 400, в основном они применяются как сверхбыстрые преобразователи, для контроля промышленной сферы деятельности. Эти устройства называются также высоковольтные;
3. Низкочастотные диоды или маломощные.

Перед тем, как купить какие либо устройств данного типа, очень важно правильно подобрать основные параметры выпрямительных диодов. К ним относятся: характеристики ВАХ (максимальный обратный ток, максимальный пиковый ток), максимальное обратное напряжение, прямое напряжение, материал корпуса и средняя сила выпрямленного тока

Мы предоставляем таблицу, где Вы сможете в зависимости от своих потребностей, осуществить выбор типа диода. Указанные технические характеристики могут изменяться по требованию производителя, поэтому перед покупкой уточняйте информацию продавца.

Фото — Таблица низкочастотных диодов

Импортные (зарубежные) выпрямительные диоды (типа КВРС, SMD):

Фото — Таблица импортных диодов

Данные про силовые или высокочастотные диоды:

Фото — Силовые диоды

Выпрямительные схемы включения также бывают разные. Они могут быть однофазными (например, автомобильные и лавинные диоды) или многофазными (трехфазные считаются самыми популярными). Большинство выпрямители малой мощности для отечественного оборудования однофазны, но трехфазный очень важен для промышленного оборудования. Для генератора, трансформатора, станочных приспособлений.

Но при этом, для неконтролируемого мостового трехфазного выпрямителя используются шесть диодов. Поэтому его часто называют шестидиодным выпрямительным прибором. Мосты считаются импульсными и способны нормализовать и выпрямить даже нестабильный ток.

Для маломощных аппаратов (зарядного устройства) двойные диоды, соединенные последовательно с анодом первого диода, также соединены с катодом второго, а изготовлены в едином корпусе. Некоторые имеющиеся в продаже двойные диоды имеют в доступе все четыре терминала, которые можно настроить по своим потребностям.

Фото — Выпрямительный диод средней мощности

Для более высокой мощности одним дискретным устройством обычно используется каждый из шести диодов моста. Его можно применять как для поверхностного оборудования, так и для контроля более сложных приспособлений. Нередко шестидиодные мосты используют ограничительные схемы.

Видео: Принцип работы диодов

Маркировка выпрямительных диодов

В зависимости от конструкций и назначения, выпрямительные диоды маркируются следующим образом:

Исходя из таких данных, мы имеем следующие расшифровки:

КД – импульсный или выпрямительный диод кремниевого исполнения;

КЦ – кремниевые блоки выпрямительного типа.

Перед тем, как купить выпрямительные диоды в Харькове, Москве и любых других городах, обязательно уточняйте справочные характеристики у продавцов-консультантов.

Выпрямительный диод — это диод на основе полупроводникового материала, который предназначен для того, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный. Правда, этой функцией сфера применения этих радиодеталей не исчерпывается: они применяются для коммутации, в сильноточных схемах, где нет жесткой регламентации временных и частотных параметров электрического сигнала.

Классификация

В соответствии со значением прямого тока, который является максимально допустимым, выпрямительный диод может иметь малую, среднюю и большую мощности:

• малой — выпрямляют прямой ток до 300 mA;
• выпрямительные диоды средней мощности — от 300 mA до 10 А;
• большой — более 10 А.

Германий или кремний

По применяемым материалам они бывают кремниевые и германиевые, однако более широкое применение нашли кремниевые выпрямительные диоды благодаря своим физическим свойствам.

У них обратные токи в несколько раз меньше, чем в германиевых, в то время как напряжение одинаково. Это дает возможность добиваться в полупроводниках очень высокой величины допустимых обратных напряжений, которые могут составлять до 1000-1500 В. В германиевых диодах этот параметр находится в диапазоне 100-400 В.

Кремниевые диоды способны сохранять работоспособность в диапазоне температур от -60 ºС до +150 ºС, а германиевые — только от -60 ºС до +85 ºС. Это происходит потому, что когда температура становится выше 85 ºС, количество образовавшихся электронно-дырочных пар достигает таких величин, что резко увеличивается обратный ток, и выпрямитель перестает работать эффективно.

Технология изготовления

Выпрямительный диод по конструкции представляет пластину полупроводникового кристалла, в теле которой имеются две области, имеющие разную проводимость. Это послужило причиной того, что их называют плоскостными.

Полупроводниковые выпрямительные диоды делаются так: на области кристалла полупроводника, имеющей проводимость n-типа, происходит расплавление алюминия, индия или бора, а на область кристалла с проводимостью p-типа расплавляется фосфор.

При воздействии высоких температур эти два вещества накрепко сплавляются с полупроводниковой основой. Кроме того, атомы этих материалов диффундируют внутрь кристалла с образованием в нем области с преимущественно электронной или дырочной проводимостью. В итоге образуется полупроводниковый прибор, имеющий две области с различного типа электропроводностью, а между ними образован p-n-переход. Таков принцип работы подавляющего большинства плоскостных диодов из кремния и германия.

Конструкция

Для того чтобы организовать защиту от воздействий извне, а также добиться надежного отвода тепла, кристалл, имеющий p-n-переход, монтируется в корпусе.
Диоды, имеющие малую мощность, производят в корпусе из пластмассы, снабдив гибкими внешними выводами. Выпрямительные диоды средней мощности имеют металлостеклянный корпус уже с жесткими внешними выводами. Детали большой мощности размещаются в корпусе из металлостекла или металлокерамики.

Кремниевые или германиевые кристаллы с p-n-переходом припаивают к кристаллодержателю, который одновременно служит основанием корпуса. К нему же приваривают корпус, имеющий стеклянный изолятор, сквозь который идет вывод одного из электродов.

Диоды малой мощности, которые имеют сравнительно малые габариты и вес, обладают гибкими выводами, при посредстве которых монтируются в схемах.

Поскольку токи, с которыми работают полупроводники средней мощности и мощные выпрямительные диоды, достигают значительных величин, их выводы намного мощнее. Нижняя их часть выполнена в виде массивного основания, отводящего тепло, оснащенного винтом и внешней поверхностью плоской формы, которая призвана обеспечивать надежный тепловой контакт с внешним радиатором.

Характеристики

Каждый тип полупроводников имеет свои рабочие и предельные параметры, которые подбирают для того, чтобы обеспечить работу в какой-либо схеме.

Параметры выпрямительных диодов:

• I прям max
  — прямой ток, который максимально допустим, А.
• U обрат max
  — обратное напряжение, которое максимально допустимо, В.
• I обрат
  — обратный ток постоянный, мкА.
• U прям
  — прямое напряжение постоянное, В.
• Рабочая частота
  , кГц.
• Температура работы
  , С.
• Р max
  — рассеиваемая на диоде мощность, которая максимально допустима.

Характеристики выпрямительных диодов далеко не исчерпываются данным списком. Однако для выбора детали обычно их бывает достаточно.

Схема простейшего выпрямителя переменного тока

Рассмотрим, как работает схема (выпрямительный диод играет в ней главную роль) примитивного выпрямителя.

На его вход подается сетевое переменное напряжение с положительными и отрицательными полупериодами. К выходу выпрямителя подключается нагрузка (R нагр.), а функцию элемента, выпрямляющего ток, выполняет диод (VD).

Положительные полупериоды напряжения, поступающие на анод, вызывают открывание диода. В это время через него, а следовательно через нагрузку (R нагр.), которая питается от выпрямителя, протекает прямой ток (I прям.).

Отрицательные полупериоды напряжения, поступающие на анод диода, вызывают его закрывание. По цепи протекает небольшой обратный ток диода (I обр.). Здесь диод производит отсекание отрицательной полуволны переменного тока.

В результате выходит, что через подключенную к сети нагрузку (R нагр.), через диод (VD), теперь проходит пульсирующий, а не переменный ток одного направления. Ведь он может проходить исключительно в положительные полупериоды. В этом и заключается смысл выпрямления переменного тока.

Однако такое напряжение может запитать только нагрузку малой мощности, которая питается от сети переменного тока и не предъявляет серьезных требований к питанию, к примеру, лампы накаливания.

Лампа будет пропускать напряжение лишь при прохождении положительных импульсов, вследствие этого электроприбор подвергается слабому мерцанию, имеющему частоту 50 Гц. Правда, вследствие того, что нить подвержена тепловой инертности, она не сможет до конца остывать в перерывах между импульсами, а значит, мерцание будет почти не заметно.

В случае если такое напряжение подать на усилитель или приемник мощности, то в громкоговорителе будет слышен звук низкой частоты (частотой 50 Гц), который называется фоном переменного тока. Этот эффект происходит по причине того, что пульсирующий ток во время прохождения через нагрузку наводит в ней пульсирующее напряжение, порождающее фон.

Подобный недостаток в какой-то мере устраняется, если параллельно нагрузке включить фильтрующий конденсатор (C фильтр), емкость которого достаточно велика.

Конденсатор будет заряжаться импульсами тока при положительных полупериодах, и разряжаться через нагрузку (R нагр.) при отрицательных полупериодах. При достаточной емкости конденсатора за время, которое проходит между двумя импульсами тока, он не успеет полностью разрядиться, а следовательно, на нагрузке (R нагр.) будет постоянно находиться ток.

Но даже таким, относительно сглаженным, током также не следует питать нагрузку, ведь она будет продолжать фонить, потому что величина пульсаций (U пульс.) пока еще достаточно серьезна.

Недостатки

В выпрямителе, работу которого мы только что разобрали, с пользой применяется лишь половина волн переменного тока, вследствие этого на нем происходит потеря более чем половины входного напряжения. Такой вид выпрямления переменного тока получил название однополупериодного, а выпрямители, которые используют этот вид выпрямления, называются однополупериодными. Недостатки однополупериодных выпрямителей успешно устранены в выпрямителях, использующих диодный мост.

Диодный мост

Диодный мост — это компактная схема, которая составлена из четырех диодов, и служит цели преобразования переменного тока в постоянный. Мостовая схема дает возможность пропускать ток в каждом полупериоде, что выгодно отличает ее от однополупериодной. Диодные мосты производятся в форме сборок небольшого размера, которые заключены в корпус из пластмассы.

На выходе корпуса такой сборки имеются четыре вывода с обозначениями «+», «—
» или «~
», указывающими на назначение контактов. Однако диодные мосты встречаются и не в сборке, нередко они собираются прямо на печатной плате путем включения четырех диодов. Выпрямитель, который выполняется на диодном мосте, называется двухполупериодным.

По следу диода Д1 или совершенно секретно (продолжение)

Чечнев Андрей

За время, прошедшее с публикации истории о создании первых полупроводниковых приборов в нашей стране у меня появилась дополнительная информация по германиевым диодам. 

Диоды Д1 послужили основой для производства на заводе № 382 («Плутон») сборки из двух  подобранных по параметрам диодов, для применения в дискриминаторах телевизоров и подобном. Назвали прибор ДК. 

Впоследствии, ту же функцию будет выполнять прибор ГД404. (Фото 1, 2)

Фото 1

Фото 2

Стремление улучшить электрические параметры диодов Д2, ещё в начале их серийного производства, привело к созданию групп с буквами от «К» до «Р». Они отличались повышенным прямым током ценой уменьшения частотного диапазона работы, благодаря технологии вплавления в кристалл  контактной иглы, покрытой индием.  

В начале 1956 года, профильные институты интенсивно начали искать возможности уменьшения массы и увеличения надёжности электронной аппаратуры зенитных снарядов и баллистических ракет в целях повышения обороноспособности нашего государства.

 Страна делала первые шаги к  освоению космического пространства. В этой связи появилась необходимость в разработке малогабаритных и устойчивых к внешним факторам радиодеталей. Перед НИИ-35 была поставлена задача по разработке приборов по профилю предприятия, способных выдерживать большие перегрузки. В рамках выполнения НИР «Орбита»  А.Н. Пужай разработал Технические условия и приступил к созданию технологии производства диодов в корпусе как у Д1, но с предсказуемыми, стабильными  параметрами и характеристиками как у Д2 или лучше – где также он решил использовать индированную иглу для точечного контакта с кристаллом. Но в середине 1956 вышло постановление Совета Министров СССР о передаче лаборатории точечных диодов (номер 2) вновь образованному НИИ-311, будущему заводу «Оптрон», вместе со всем персоналом и работы по теме неожиданно затянулись.

Таким образом, Александр Никифорович в начале 1957 года уже был сотрудником НИИ-311 и работу над Д9, как и  Д10, Д11—Д14, Д101 уже заканчивал там. Дальше основной его специализацией стали СВЧ детекторные и смесительные диоды.

Выпрямительные ДГ-Ц21—ДГ-Ц27 в результате модернизации корпуса и технологии изготовления (ОКР «Калибр») с 4 квартала 1956 года стали называться Д7. (Фото 3)

Фото 3

Работа по модернизации диодов была проведена на Томилинском электровакуумном заводе, где и были налажены первые выпуски.

В НИИ-35 30 сентября 1957 года Главным конструктором В. Голденбергом на основе работы Пужай А.Н. (НИР «Вентиль) была закончена опытно-конструкторская разработка (тема «Паром» ) по мощным германиевым диодам, Д302 – Д305. (Фото 4). 

Фото 4

Как видим, сначала обозначение диодов отличалось от привычного для нас. К концу года на опытном заводе было произведено 10000 штук таких приборов.

Не могу сразу начать рассказ про создание приборов на основе кремния, поскольку к разработке как кремниевых приборов, так и германиевых имели отношение ещё две организации, помимо ОКБ-498 и НИИ-35.

Это Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ) и СКБ-245, будущий НИЦЭВТ из Москвы.

Вместе,  они, начиная с  1954 года, занимались научно-исследовательскими работами по германиевым диодам, диодам получившим название слоистых, плоскостных, по современному. В результате, ЛФТИ – СКБ-245 в содружестве с НИИ-35 выполнив ОКР по теме «Выпрямитель» создали, плоскостные  силовые диоды Д1 и Д2. Производство их было организовано на опытном заводе 498 (Старт). К концу 1955 года было изготовлено 30000 штук немного под другим обозначением СД1 и СД2. Параметры их для меня остаются загадкой, особенно термин «силовые» (Фото 5, 6)

Фото 5

Фото 6

Вот в этом, видимо, и кроется причина  путаницы в присвоении порядковых обозначений германиевым точечным диодам ДГЦ-С (Д1) и ДГЦ-стекло (Д2).  

Из приведённых фотовырезок можно это понять. (Фото 7) ГОСТ 5461-56 ещё не был создан, а все вышеуказанные изделия уже были.

Фото 7

Рассказ про германиевые диоды может оказаться неполным, если не написать о попытке СКБ-245 создать для своих вычислительных (математических)  машин опытную партию германиевых точечных диодов под названием Д4. Упоминание о них есть в техническом описании первых вычислительных машин «Урал» от 1955 года.  Параметры и стабильность этих приборов была таковой, что,  судя по найденному  документу, датированному июлем 1956 года (фото 8), в серийно выпускаемых вычислительных машинах они не применялись. Что и не удивительно, поскольку диоды ДГ-Ц4 и другие уже прошли обкатку временем и хорошо себя зарекомендовали.

Фото 8

В документах также встретились  диоды  Д5, КД-1 и КД-2 всё тех же разработчиков. Но кроме упоминания о них  более ничего  найти не удалось на данный момент.  (Фото 9) 

Фото 9

Попробую окончить повествование о германиевых приборах и СКБ-245 на оптимистичной ноте. Поэтому сообщаю, что первым широко применяемым фотодиодом, стал разработанный в этой организации в 1958 году германиевый ФД-1, долго и успешно выпускавшийся на заводе «Сапфир». (Фото 10)

Фото 10

Кремний

Традиционно вспомним военных разработчиков из НИИ-885.

Конечно же, они были недовольны небольшим температурным диапазоном работы германиевых приборов, в том числе и транзисторов, и требовали срочно его расширить.

Они беспрерывно напоминали в каких только можно инстанциях о своих требованиях к полупроводниковым приборам.

К концу 1955 года, организациями  ЛФТИ вместе с СКБ-245 и НИИ-35 независимо друг от друга были выполнены научно-исследовательские  работы по теме «Ваза». Работа заключалась в создании кремниевых выпрямительных диодов со скромными параметрами, но с максимальной рабочей температурой 100 градусов. (Фото 11)

Фото 11

НИИ-35 предъявил Государственной комиссии 100 штук изготовленных диодов с превышением технического задания. Работа была одобрена. 

А вот СКБ-245, как изготовитель, не смог на тот момент воплотить в изделия требования заказчиков, и, в итоге, в ОКР пошли диоды, сделанные Александром Никифоровичем Пужай. Он был Главным конструктором темы по кремниевым диодам от НИИ-35.

Вместе с тем, Государственная комиссия, изучив результаты работы, проведённой ЛФТИ и СКБ-245, приняв во внимание их доводы о плохом качестве кремния (низкое объёмное сопротивление), с которым пришлось работать, рекомендовало продолжить исследования по изучению свойств приборов, не отвечающих требованиям военных, но неожиданно получившихся с обратной вольтамперной характеристикой стабиловольтов. Такое вот начало у стабилитронов было… Забавно, не правда-ли?

Такие работы были продолжены в НИИ-35 по темам «Пальма» (Фото 12),«Панно» (Фото 13) и в феврале 1958 года было выпущено 1646 штук Д808 – Д813.  (Фото 14)

Фото 12

Фото 13

Фото 14

Другим следствием неудачной попытки  создать плоскостные кремниевые диоды для своих счётно-аналитических машин тандема ЛФТИ—СКБ-245, была работа по получению диодов с очень маленькими обратными токами, – НИР «Парча» получившая воплощение в диодах Д225, также созданных в НИИ-35. (Фото 15, 16)

Фото 15

Фото 16

Точечные кремниевые приборы, Д101—Д103 появились точно также, как и Д9, в ходе выполнения работ по теме «Орбита». Работы начались в 1955 году в НИИ-35, а были закончены, к концу 1956 года, в НИИ-311. (Фото 17, 18)

Фото 17

Фото 18

Лаборатория плоскостных выпрямительных диодов была переведена в НИИ-311 только в 1959 году, следовательно, опытное производство установочных партий диодов происходило на будущем «Пульсаре».

Диоды типа Д206 – Д211 появились благодаря НИР «Линза» и ОКР «Нева», законченных в третьем квартале 1956 года. Главное было создать прибор с прямым током не менее 100 миллиампер и сохраняющем работоспособность при обратном напряжении не ниже 150 вольт и температуре 100 градусов.(Фото 19, 20)

Фото 19

Фото 20

Первым, относительно сильноточным, получился Д201, созданный в начале 1957 года с прямым током в 400 мА. (Фото 21, 22)

Фото 21

Фото 22

После приобретения необходимого технологического опыта были созданы приборы Д214 и Д215 (фото 23)., разработанные в 1958 году по теме «Предлог». Конечно, сначала их выпуск был налажен на опытном заводе НИИ-35, в 1959 году было сделано 700 штук. Сразу производство было передано на завод 498, будущий «Старт» и на завод НИИ-311 (Фото 24).

Фото 23

Фото 24

Сотрудники лаборатории плоскостных диодов НИИ 311 в 1960 году по теме «Предмет-1» создали мощные стабилитроны ряда Д815 – Д817 и другие подобные.  (Фото 25) 

Фото 25

Тиристоры кремниевые приборы. Но мало кто знает, что первые исследовательские работы, начатые в 1957 году на будущем Пульсаре с переключательными полупроводниковыми приборами предполагали использование германия для создания  управляемых диодов (фото 26), но в скором времени научились производить кремний нужного качества и управляемые диоды решили делать на его основе, а не из германия. (Фото 27, 28)

Фото 26

Фото 27

Фото 28

Немного о промышленном производстве. С 1959 года, разработчики полупроводников, НИИ-35 и НИИ-311 после выпуска опытных изделий, передавали серийное производство на  закреплённые за ними предприятия.

Для НИИ-35 серийными заводами были  Ленинградская «Светлана», Воронежский, Брянский, Новгородский, Ташкентский, Рижский и Александровкий заводы полупроводников.

Для НИИ-311 это были  Томилинский, Новосибирский, Московский «Старт», Саранский, Запорожский и Херсонские заводы.

Внимательный читатель обратит внимание на отсутствие в списке завода №382 «Плутон», известного как производителя популярных диодов Д2, Д9, Д101, транзисторов П4 и П201 – П203.

По решению правительства с 1960 года он не принимал участия в серийном производстве новых приборов, созданных двумя ведущими НИИ после 1959 года. Необходимо было снизить нагрузку на предприятие, чтобы не отвлекать производство  от профильной тематики. Вместе с тем, несколько новых изделий, созданных самостоятельно, вышли из его конструкторского бюро, в частности, специальный вариант Д2 – диод серии 1600.

Такова краткая история создания полупроводниковых диодов и становления отрасли в целом в нашей стране. Конечно, многие факты и события, по разным причинам, не отражены в этом небольшом исследовании, но главное, на что нужно обратить внимание, – это творческая работа большого количества талантливых инженеров, в частности, Александра Никифоровича Пужай, многих техников и рабочих, позволившая поддерживать обороноспособность нашей страны на высоком уровне.

Список использованной литературы

1. А.Н. Пужай.Германиевые диоды.- «Автоматика и телемеханика», 1956, Том XVII, выпуск 2.
2. А. М. Бройде. Справочник по электровакуумным и полупроводниковым приборам. 1957. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 269).
3. Полупроводниковые приборы. — Всесоюзная промышленная выставка. 1957.
4. Журнал «Радио».  1953 год номер 1 стр. 57
5. Терещук Р.М., Домбругов Р.М., Босый Н.Д. Справочник радиолюбителя. Под общ. ред. В.В. Огиевского. — Киев, 1957.
6. Журнал «Радио» 1955 год номера 1, 5, 10.
7. Материалы постоянного хранения Российского государственного архива.

Об авторе: пос. Володарского
Статья публиковалась в журнале «Радио» №4/2020
Помещена в музей с разрешения автора
9 октября 2020

Радио для всех — Диоды

Приставка «ди» в слове «диод» означает «два», она указывает, что в приборе имеются две основные «детали», два тесно примыкающих один к другому полупроводниковых кристалла: один с р-проводимостью (это зона р), другой — с n-проводимостью (это зона n). Фактически же полупроводниковый диод — это один кристалл, в одну часть которого введена донорная примесь (зона n), в другую — акцепторная (зона р). К зонам (областям) тем или иным способом присоединены проводники (выводы диода), с помощью которых он соединяется с внешним миром, включается в электрическую цепь. Вывод диода связанный с областью p называют анодом, а вывод связанный с областью n катодом. Разновидностей полупроводниковых диодов тьма. Делятся они по классам, признакам, по назначению и пр. Бывают диоды из различных полупроводниковых материалов, предназначенные для низких или высоких частот, для выполнения различных функций и отличающиеся друг от друга по конструкции. В зависимости от структуры различают точечные и плоскостные диоды.

У точечных диодов линейные размеры, определяющие площадь p-n-перехода, такие же, как толщина перехода, или меньше ее. У плоскостных диодов эти размеры значительно больше толщины перехода.

Устройство точечного диода

Плоскостные диоды в зависимости от площади перехода обладают емкостью в десятки пикофарад и, соответственно, их применяют на частотах не выше десятков килогерц, а допустимый ток бывает до сотен ампер.

Плоскостные германиевые диоды, изготовленные

 сплавным (а) и диффузионным методом(б).

Точечные диоды имеют малую емкость перехода (обычно менее 1 пФ) и поэтому применяются на любых частотах, вплоть до СВЧ. Но они могут пропускать токи не более единиц или десятков миллиампер.

Принцип работы диода.

Осуществим обратное включение — «плюс» батареи подключим к зоне n, «минус» — к зоне р. Свободные заряды мгновенно оттянутся от границы, электроны отойдут к «плюсу», дырки — к «минусу» и в итоге pn-переход превратится в зону без свободных зарядов, в чистый изолятор. А значит, произойдет разрыв цепи, ток в ней прекратится. Правда, небольшой обратный ток через диод все же будет идти. Зарядов этих сравнительно мало, и обратный ток во много раз меньше прямого. Неприятно то, что ток этот зависит от температуры — при нагревании полупроводника число неосновных носителей увеличивается и обратный ток растет.

Принципиальная схема опыта.

Лампочка как видим не горит. Теперь сменим полярность напряжения на диоде,  «плюсом» к зоне р и «минусом» к зоне n, то свободные заряды — электроны и дырки — хлынут к границе, устремятся к р-переходу. Здесь они будут нейтрализовать друг друга, к границе будут подходить новые заряды, и в цепи диода установится постоянный ток. Это так называемое прямое включение диода — заряды интенсивно движутся через него, в цепи протекает сравнительно большой прямой ток. Лампочка загорелась.

Прямая и обратная проводимость диода.

Существует  одно  обязательное  условие  для  нормальной  работы  любого полупроводникового диода. Напряжение  источника  питания  должно  превышать  некоторый  порог (величину потенциала  внутреннего  смещения p-n  перехода). Для  выпрямительных  диодов  он как  правило — меньше  1 вольта, для германиевых  высокочастотных  диодов порядка 0,1 вольта.  Если     диод подключить    обратно и  постепенно  повышать  напряжение  источника  питания, в  некоторый   момент  обязательно  наступит   обратный   электрический  пробой p-n  перехода. Диод  начнет  пропускать  ток  и  в  обратном  направлении,  а  переход  окажется  испорченным. Если подключить диод к регулируемому источнику напряжения, то он будет вести себя как показано на рисунке, где представлена вольтамперная характеристика диода. Из нее, в частности, следует, что в прямом включении (т. е. анодом к плюсу источника), после превышения некоторого напряжения, прямой ток через диод (Iпр) растет неограниченно и будет лимитироваться только мощностью источника.

В обратном же включении (катодом к плюсу), ток через диод (Iоб) пренебрежимо мал и составляет несколько микро или даже наноампер для обычных мало­мощных диодов, или до единиц миллиампер для мощных выпрямительных. Причем для германиевых диодов обратный ток намного выше, чем для кремниевых, отчего их сейчас практически и не применяют. Этот ток сильно зависит от температуры и может возрасти на несколько порядков (от нано до микроампер) при повышении температуры от -50 до +50 °С, поэтому на графике его величина показана очень приблизительно. Далее мы увидим, что существуют и диоды, для которых пробой в обратном включении является рабочим режимом — они называются стабилитронами.

Параметры и характеристики диодов.

Диоды различают по назначению, используемым материалам, типам р-n переходов, конструктивному исполнению, мощности и другим признакам. Широко распространены выпрямительные, импульсные диоды, стабилитроны, туннельные диоды, варикапы, диоды Шотки, тринисторы, фото и светодиоды, симисторы.

Выпрямительные диоды

Применяются в основном, для преобразования переменного тока в постоянный.

Параметры выпрямительных диодов характеризуют электрические и эксплуатационные свойства и подразделяются на статические и динамические. Статические параметры свойственны диодам, работающим при постоянном напряжении; к ним относятся прямой (выпрямленный) ток Iпр, наибольшее допустимое обратное напряжение Uобр, падение напряжения на диоде при номинальном значении прямого тока Unр, обратное сопротивление Rобр, максимально допустимая мощность, рассеиваемая диодом Рmax, рабочий диапазон температур и др. Динамические параметры отражают реакцию диодов на малые приращения тока (напряжения), а также частотные свойства прибора.  Ими являются дифференциальное сопротивление где

емкость диода Сд и граничная частота fгр, на которой выпрямленный ток уменьшается в

Выпрямительные диоды малой мощности (до 1 Вт) подразделяют на плоскостные и точечные.

В практике часто требуется получать выпрямленное напряжение, величина которого превышает допустимое обратное напряжение конкретного типа диодов. В этом случае диоды соединяют последовательно. Но поскольку обратные сопротивления диодов имеют значительный разброс, то для равномерного распределения обратных напряжений параллельно каждому диоду необходимо включать резистор, сопротивление которого меньше наименьшего нз обратных сопротивлений диодов. В случаях, когда требуется используется  следующий тип.

Диоды средней мощности на токи до 10 А и напряжения до 600 В.

Относятся к плоскостным, так как имеют относительно большую площадь р-п перехода. Кремниевые и германиевые диоды допускают плотность тока в 10 и 2х10 А на 1 м поверхности р-п перехода. Внешне они часто похожи на диоды малой мощности. Отличие заключается в том, что на корпусе имеется не проволочный электрод, а стержень с резьбой, предназначенный для установки диода на металлический радиатор.

Выпрямительные диоды большой мощности на токи до 2000 А.

Применяются в качестве вентилей в мощных выпрямительных установках. Для мощных диодов применяются легированные германий с удельным сопротивлением порядка 0,15—0,2 Ом*м или кремний с сопротивлением 0,5 Ом*м. Площадь пластин выбирают с учетом допустимой плотности тока через р-п переход.

Работа выпрямительного моста

Заменим   источник питания  постоянного  тока,  на  источник  переменного  тока,  близкого  напряжения. Лампочка  будет  гореть,  но  более  тускло, с  небольшим  мерцанием. Как  мы говорили ранее,  переменный  ток  частотой  50 гц.  плавно    меняет  свое  направление 50  раз  в  секунду. Диод  пропустит  полуволны  направленные  в  его  прямом  направлении,  и  обрежет  направленные в  обратном.

Таким  образом  на  лампочке  окажется  выпрямленное  напряжение, (пульсирующее) с  меньшей частотой (в два раза). Конечное  напряжение  будет ниже  номинального. Описанный процесс выпрямления переменного тока называется однополупериодным.

Для   более  качественного      выпрямления  переменного  тока  применяется  так  называемая,  мостовая схема,  из   четырех  диодов  в  однофазной  цепи.  Если на вход диодного моста «~»подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-»мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации.

Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход диодного моста. Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр — электролитический конденсатор (большой ёмкости).

Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после моста всегда стоит полярный конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Импульсные диоды

Большая группа диодов, предназначенная для применения в импульсных режимах работы, используется в электронных схемах модуляции и демодуляции входных сигналов систем автоматического регулирования, в информационно-преобразовательных блоках вычислительных устройств, в радиотехнических устройствах. Одно из важнейших требований к ним — надежная работа в цепях с высокой частотой, например до 500 МГц. Импульсные диоды обладают высоким быстродействием, т. е. малым временем восстановления высокого обратного сопротивления при изменении полярности приложенного напряжения с прямой на обратную.

Стабилитрон

Разновидность диодов, предназначенных для стабилизации напряжения.

Стабилитрон — от латинского stabilis (устойчивый, неизменный), это кремниевый полупроводниковый диод, областью стабилизации которого является обратная ветвь вольтамперной характеристики (ВАХ) стабилитрона. Принцип стабилизации заключается в том, что в полупроводниковом кристалле (как правило, кремниевом), сильно легированном примесями в обеих областях, с тонким и резко выраженным р-n переходом, быстро развивается и устанавливается электрический пробой, при котором значительное увеличение обратного тока (тока пробоя) происходит при сравнительно низком и примерно постоянном обратном напряжении (для каждого типа прибора). В р-n переходе небольшой толщины при воздействии обратного напряжения возникает сильное электрическое поле с высокой напряженностью (порядка 1,5*10 В/м), которое становится причиной электрического пробоя р-п перехода.

Стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус «-«. При таком включении стабилитрона через него протекает обратный ток I обр от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. Напомним, стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-амперной характеристики). Промышленность выпускает стабилитроны малой, средней и большой мощности: малой н средней на напряжение от 3 до 180 В в цепях мощностью менее 10 Вт, большой мощности (10—50 Вт) на напряжение до 400 В.

На рисунке приведена электрическая схема включения стабилитрона VD1 в цепь постоянного тока, где Rб — резистор (балластный) токоограничивающий. Стабилитрон VD1 включен в обратном направлении его анод (А) подключен к отрицательному потенциалу, катод (К) — к положительному потенциалу.

Разновидность стабилитрона — стабистор. Это кремниевый полупроводниковый стабилитрон, у которого областью стабилизации является ветвь ВАХ в диапазоне изменения прямого тока от минимального до максимального значений, напряжение Uст на стабисторе остается с определенной степенью точности неизменным. При этом, стабистор обозначается как обычный кремниевый стабилитрон.

Для упрощения сборки конструкций, современные производители придумали регуляторы со стабилизацией заданного значения напряжения для разных типов источников питания. Немного можно почитать здесь.

Данные по маркировке и параметрам элементов можно найти в разделе «Справочник»

Читаем далее по теме

Условные обозначения диодов

Ток в полупроводниках

Справочник по транзисторным полупроводниковым преобразователям. Полупроводниковые приборы — Транзисторы — Справочник

Название
: Полупроводниковые приборы — Транзисторы — Справочник.

Приведены электрические параметры, габаритные размеры, предельные эксплуатационные данные и другие характеристики отечественных серийно выпускаемых транзисторов широкого применения. Для широкого круга специалистов по электронике, автоматике, радиотехнике, измерительной технике, занимающихся разработкой, эксплуатацией и ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.

Предисловие. 11
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БИПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Раздел первый. Классификация биполярных и полевых транзисторов. 12
1.1. Классификация и система обозначений. 12
1.2. Классификация транзисторов по функциональному назначению. 16
1.3. Условные графические обозначения. 16
1.4. Условные обозначения электрических параметров. 17
1.5. Основные стандарты па биполярные и полевые транзисторы. 23
Раздел второй. Особенности использования транзисторов в радиоэлектронной аппаратуре. 26
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Раздел третий. Транзисторы маломощные низкочастотные. 36
Раздел четвертый. Транзисторы маломощные высокочастотные. 166
Раздел пятый. Транзисторы маломощные сверхвысокочастотные. 307
Раздел шестой. Транзисторы мощные низкочастотные. 453
Раздел седьмой. Транзисторы мощные высокочастотные. 569
Раздел восьмой. Транзисторы мощные сверхвысокочастотные. 671
Раздел девятый. Транзисторные сборки. 770
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. Справочные данные полевых транзисторов

Раздел десятый. Транзисторы маломощные. 812
Раздел одиннадцатый. Транзисторы мощные. 870
Раздел двенадцатый. Транзисторы сдвоенные. 891
Алфавитно-цифровой указатель транзисторов, помещенных в справочнике.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ В РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ
.

Все преимущества полупроводниковых приборов, позволяющие создавать чрезвычайно экономичную, малогабаритную и надежную аппаратуру, могут быть сведены к минимуму, если при разработке, изготовлении и эксплуатации ее не будут приняты во внимание их специфические особенности.

Высокая надежность радиоэлектронной аппаратуры может быть обеспечена только при учете таких факторов, как разброс параметров транзисторов, температурная нестабильность и зависимость их параметров от режима работы, а также изменение параметров транзисторов в процессе эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры.

Транзисторы, приведенные в справочнике, являются транзисторами общего применения Они сохраняют свои параметры в установленных пределах в условиях эксплуатации и хранения, характерных для различных видов и классов аппаратуры

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:

Скачать книгу Полупроводниковые приборы — Транзисторы — Справочник — Горюнов Н.Н. — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

• Горюнов Н.Н… Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам.
  [Djv-14.5M ] Справочник. Издание 4-е, переработанное и дополненное. Авторы: Николай Николаевич Горюнов, Аркадий Юрьевич Клейман, Николай Никитович Комков, Янина Алексеевна Толкачева, Николай Федорович Терехин. Под общей редакцией Н.Н. Горюнова. Переплет художника А.А. Иванова.
  (Москва: Издательство «Энергия», 1977)
  Скан, обработка, формат Djv: PGP-vimpel.63, 2018
  
  
  • КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ:
    Предисловие (13).
    ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
    Раздел первый. Классификация и система обозначений полупроводниковых приборов (14).
    Раздел второй. Классификация и система обозначений интегральных микросхем (23).
    ЧАСТЬ ВТОРАЯ. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ
    Раздел третий. Диоды, столбы и блоки выпрямительные (35).
    Раздел четвертый. Диоды высокочастотные (71).
    Раздел пятый. Диоды импульсные (86).
    Раздел шестой. Диодные матрицы и сборки (115).
    Раздел седьмой. Стабилитроны (139).
    Раздел восьмой. Варикапы (172).
    Раздел девятый. Диоды туннельные и обращенные (187).
    Раздел десятый. Светодиоды (201).
    Раздел одиннадцатый. Тиристоры (215).
    Раздел двенадцатый. Диоды СВЧ (228).
    ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ТРАНЗИСТОРОВ
    Раздел тринадцатый. Транзисторы малой мощности низкочастотные (236).
    Раздел четырнадцатый. Транзисторы малой мощности среднечастотные (256).
    Раздел пятнадцатый. Транзисторы малой мощности высокочастотные (260).
    Раздел шестнадцатый. Транзисторы малой мощности сверхвысокочастотные (304).
    Раздел семнадцатый. Транзисторы средней мощности низкочастотные и среднечастотные (327).
    Раздел восемнадцатый. Транзисторы средней мощности высокочастотные и сверхвысокочастотные (338).
    Раздел девятнадцатый. Транзисторы большой мощности низкочастотные (363).
    Раздел двадцатый. Транзисторы большой мощности среднечастотные (374).
    Раздел двадцать первый. Транзисторы большой мощности высокочастотные и сверхвысокочастотные (387).
    Раздел двадцать второй. Транзисторы полевые (401).
    ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
    Раздел двадцать третий. Полупроводниковые логические микросхемы (424).
    Раздел двадцать четвертый. Полупроводниковые линейно-импульсные микросхемы (581).
    Раздел двадцать пятый. Гибридные логические микросхемы (624).
    Раздел двадцать шестой. Гибридные линейно-импульсные микросхемы (682).
    Приложение (736).
    Алфавитно-цифровой указатель приборов, помещенных в справочнике (742).

Аннотация издательства:
В справочнике приводятся электрические параметры, предельные эксплуатационные данные и другие характеристики отечественных серийно выпускаемых полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных схем широкого применения.
Справочник предназначен для широкого круга специалистов по радиотехнике и электронике, занимающихся разработкой радиоэлектронной аппаратуры на полупроводниковых приборах.

Предисловие
Условные обозначения

Часть первая. Транзисторы

Раздел I. Общие сведения

2. Схемы включения, области и режимы работы транзистора
3. Вольтамперные характеристики р-n перехода (диода)
4. Характеристики транзистора в схеме с общей базой
5. Характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером
6. Параметры области отсечки
6.1 Обратные токи * и *
6.2. Сквозной ток * и начальный ток *
6.3. Максимальные напряжения
7. Параметры активной области
7.1. Параметры малого сигнала
7.2. Параметры большого сигнала
7.3. Шумы
7.4. Максимальные напряжения
7.5. Максимальные токи
7.6 Время включения и выключения
8. Параметры области насыщения
8.1. Время задержки
8.2. Сопротивление и напряжение насыщения
8.3. Максимальный ток
9. Тепловые параметры
9.1. Максимальная температура перехода
9.2. Тепловое сопротивление
9.3. Теплоёмкость и тепловые постоянные времени
10. Максимальная мощность, рассеиваемая транзистором
11. Предельно допустимые эксплуатационные данные
12. Особенности применения
12.1. Температурная стабилизация
12.2. Отвод тепла

Раздел II. Справочные данные

Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р, низкочастотные мощные: П4А, П4Б, П4В, П4Г, П4Д (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П5А, П5Б, П5В, П5Г, П5Д, П5Е (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П6А, П6Б, П6В, П6Г, П6Д (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа * низкочастотные: П8, П9А, П10, П10А, П10Б, П11. П11А (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П13, П13Б, П14, П14А, П14Б, П15, П15А (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р импульсные: П16, П16Л, П16Б (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р импульсные: П20, П21, П21А (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П25, П25А, П25Б, П26, П26А, П26Б (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П27, П27А, П28 (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П29, П29А, П30 (общие данные)
Транзисторы кремниевые сплавные типа n-р-n низкочастотные: П101, П101А, П101Б, П102, П103 (общие данные)
Транзисторы кремниевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П104, П105, П106 (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р мощные: П201, П201А, П202, П203 (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р мощные: П209, П209А, П210, П210А (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р низкочастотные: П211, П212, П212А (общие данные)
Транзисторы кремниевые, сплавные типа р-n-р низкочастотные мощные: П302, П303, П303А, П304 (общие данные)
Транзисторы германиевые диффузионные типа р-n-р высокочастотные: П401, П402, П403, П403А (общие данные)
Транзисторы германиевые сплавные типа р-n-р высокочастотные: П12, П12А, П406, П407 (общие данные)
Транзисторы германиевые диффузионные типа р-n-р высокочастотные: П410, П410А, П411, П411А (общие данные)
Транзисторы германиевые диффузионные типа р-n-р высокочастотные: П414, П414А, П414Б, П415, П415А, П415Б
Транзисторы германиевые диффузионные типа р-n-р высокочастотные: П416, П416А, П416Б (общие данные)
Транзисторы кремниевые диффузионные типа р-n-р высокочастотные: П501, П501А, П502, П502А, П502Б, П501В, П503, П503А (общие данные)
Транзисторы германиевые конверсионные типа р-n-р высокочастотны с мощные: П601, П601А, П601Б, П602, П602А (общие данные)
Транзисторы германиевые конверсионные типа р-n-р импульсные мощные: П605, П605А, П606, П606А (общие данные)

Часть вторая. Полупроводниковые диоды

Раздел I. Общие Сведения

1. Принципы маркировки и классификации
2. Вольтамперные характеристики
3. Последовательное включение
4. Параллельное включение
5. Особенности эксплуатации

Раздел II. Справочные данные

Диоды германиевые точечные Д1А, Д1Б, Д1В, Л1Г, Д1Д, Д1Е, Д1Ж (общие данные)
Диоды германиевые точечные Д2А, Д2Б, Д2В, Д2Г, Д2Д, Д2Е, Д2Ж, Д2И (общие данные)
Диоды германиевые сплавные выпрямительные Д7А, Д7Б, Д7В, Д7Г, Д7Д, Д7Е, Д7Ж (общие данные)
Диоды германиевые точечные Д9А, Д9Б, Д9В, Д9Г, Д9Д, Д9Е, Д9Ж, Д9И, Д9К, Д9Л (общие данные)
Диоды германиевые точечные Д10, Д10А, Д10Б (общие данные)
Диоды германиевые точечные Д11, Д12, Д12А, Д13, Д14, Д14А (общие данные)
Диоды германиевые точечные Д18 (общие данные)
Диоды кремниевые точечные Д101, Д101А, Д102, Д103, Д103А (общие данные)
Диоды кремниевые точечные Д104, Д104А, Д105, Д105А, Д106, Д106А (общие данные)
Диоды кремниевые точечные Д107, Д107А, Д108, Д109 (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные выпрямительные Д202, Д203, Д204, Д205 (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные Д206, Д207, Д208, Д209, Д210, Д211 (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные Д214, Д214А, Д215, Д215А (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные Д219А, Д220, Д220А, Д220Б (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные Д221, Д222 (общие данные)
Диоды кремниевые Д223, Д223А, Д223Б (общие данные)
Диоды кремниевые сплавные Д231, Д232, Д233, Д231Б, Д232Б, Д233Б, Д234Б, Д231А, Д232А (общие данные)
Диоды германиевые сплавные Д302, Д303, Д304, Д305 (общие данные)
Стабилитроны кремниевые сплавные Д808, Д809, Д810, Д811, Д813 (общие данные)
Диоды германиевые сплавные ДГ-Ц21, ДГ-Ц22, ДГ-Ц23, ДГ-Ц24, ДГ-Ц25, ДГ-Ц26, ДГ-Ц27 (общие данные)

Германиевые диоды-вольт-амперная характеристика, как работает диод

Как и любой полупроводниковый диод, германиевый состоит из двух, контактирующих друг с другом, частей с различными легирующими примесями. Место контакта – это особая область, в ней образуется так называемый потенциальный барьер, определяющий все свойства прибора.

Для того, чтобы диод вообще мог работать, приходится принимать особые меры по очистке германия Ge от примесей. Материал должен иметь почти идеальную кристаллическую решетку, в которую вводятся легирующие донорные (с избытком электронов) или акцепторные (с недостатком электронов) примеси. После донорного легирования говорят о n-проводимости, а после акцепторного – о p-проводимости.

Как работает диод

В качестве n-примесей для германия используют сурьму Sb, а в качестве p-примесей – галлий Ga. Атомы сурьмы при этом проявляют валентность, равную пяти, а атомы галлия – трем. Что это означает? При соединении с четырехвалентным германием в n-материале появляются лишние электроны, а в p-материале вакантные места для них, называемые просто дырками. На границе между  p и n материалами возникает разность потенциалов, диффузионный ток и потенциальный барьер, имеющий свойства односторонней проводимости. Этот слой называют p-n переходом.

Нужно отметить, что концентрации легирующих примесей чрезвычайно малы и должны дозироваться с высокой точностью

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

На рисунке изображена зависимость тока через германиевый диод средней мощности от приложенного к нему напряжения и графический символ для принципиальных схем (К – катод, А – анод).

В области прямого тока диод отпирается когда преодолен потенциальный барьер и в дальнейшем ток возрастает приблизительно по экспоненте (уравнение Шокли для идеального диода). Чрезмерный прямой ток может вызвать тепловой пробой. Обратный ток характеризуется очень малой величиной, порядка единиц-десятков мкА. Однако при слишком большом обратном напряжении может возникнуть электрический пробой. Оба вида пробоя необратимо разрушают p-n переход и прибор становится непригодным.

Область применения и история

Германиевые диоды применяются для выпрямления переменных напряжений, переменных составляющих пульсирующих напряжений, в различных нелинейных схемах: амплитудные детекторы, частотные и фазовые дискриминаторы, смесители, ограничители напряжения, логарифмирующие цепи обратных связей операционных усилителей (компрессоры, экспандеры аналоговых сигналов, логарифмирующие усилители для измерений в децибелах).

В связи с переходом на цифровые методы обработки сигналов, данные области применения германиевых (да и кремниевых) диодов сокращаются. Что касается кремния, то он начал интенсивно вытеснять германий из полупроводниковой промышленности уже в 1970-х годах, еще в доцифровую эпоху.

Исторически именно германий был первым промышленным материалом для изготовления диодов и транзисторов. Германиевые приборы резко потеснили электронные лампы, поскольку имеют значительно меньшие габариты и не потребляют энергии для нити накала. К недостаткам полупроводникового диода следует отнести тепловой шум носителей заряда, чем не страдали лампы. Однако, в большинстве случаев, этим оказалось возможно пренебречь.

Самые первые приборы содержали кристалл германия и металлическое острие, упирающееся в этот кристалл. (Нетрудно догадаться, что германий должен иметь p-тип проводимости.) В месте контакта возникал полупроводниковый p-n барьер. Сборка заключалась в стеклянный или металлостеклянный корпус. Такой диод имел очень маленькую собственную емкость и хорошо работал в качестве детекторов, в области высоких частот и малых сигналов.

Мощные германиевые диоды, выпрямители

Для изготовления полупроводникового перехода в диодах, – это основа основ работы прибора, – используются несколько основных методов: диффузия (сплавление n и p-легированных материалов) и планарная эпитаксия. Первый метод считается устаревшим и сейчас не применяется. При его использовании не удавалось снизить емкость запертого перехода, и это значительно ограничивало верхнюю рабочую частоту диода. На низкой частоте, например, промышленной 50-60 Гц, диоды вполне успешно работали в мощных выпрямителях.

Позже появился метод ионного легирования тонких кристаллов (планарная эпитаксия) и удалось значительно повысить диапазон частот, так как при новом методе паразитная емкость, о которой только что говорилось, оказалась, соответственно, ниже. Это никак не повлияло на мощность приборов, о чем еще будет сказано дальше.

Устройство диодов

Об устройстве первых диодов уже говорилось. Диффузионные приборы изготавливали вплавлением капли материала n-проводимости в каплю большего размера из материал p-проводимости или наоборот. “Большая капля” часто охлаждалась теплоотводом в мощных приборах. Для защиты диода от повреждений его заключали в герметичный, по возможности теплоотводящий корпус из металла со стеклянным изолятором и вторым электродом.

Планарные диоды часто имеют совсем другую, более современную конструкцию. Это тонкий плоский кристалл на охлаждающей подложке, подвергнутый сложной фото- и химической обработке, и облученный ионами из легирующей пушки. “Фото” – это уже устарело, используют не свет, а жесткие УФ-лучи или рентген.

Принцип напоминает традиционную фотографию: засвечивание и легирование производится через шаблоны с последующими травлениями (подобными проявке для фото). Мощные диоды могут получать, соединяя параллельно несколько других. Это делает тепловую нагрузку равномерной по подложке. Фактически это та же технология, по которой производят микросхемы. Поэтому современные мощные диоды выполняют в корпусах из реактопластов с металлическими теплоотводами.

Параметры германиевого диода

Возьмем, для примера, типичный германиевый диод средней мощности. Он имеет следующие характеристики, важные для практики:

1. Наибольший прямой ток, Iпр.                            = 10 А
2. Прямое напряжение, Uпр.                                   = 0.35 В
3. Максимальная рабочая температура, °C            = 70
4. Наибольшее обратное напряжение, Uоб.          = 50 В
5. Обратный ток, Iобр.                                             = < 2.5 мА
6. Емкость, Cd.                                                          = не нормируется
7. Максимальная рабочая частота, Fmax.               = 1000 Гц

Следует отметить, что силовые германиевые диоды в настоящее время не используются и являются большой редкостью. Они полностью вытеснены кремниевыми, как имеющими несравнимо лучшие характеристики, особенно по времени переключения, что очень важно при имеющейся тенденции постоянного возрастания рабочих частот силовых преобразователей самого различного назначения.

Похожее

Навигация по записям

Диоды — справочник электронных компонентов » Радиоэлектроника

Диоды, выпрямительные диоды, высокочастотные диоды, импульсные диоды

Выпрямительные диоды малой мощности

Выпрямительные диоды средней мощности

Высокочастотные диоды

Импульсные диоды

Выпрямительные столбы, мосты

Диоды:

Диодиками именуют полупроводниковые приборы, владеющие однобокой проводимостью тока и одним p-n переходом.

На нынешний момент человеком придумано огромное количество видов диодов, отличающихся по конструкции, материалам из которых сделаны и предназначению. В современной электронике более всераспространены полупроводниковые диоды.

В большинстве случаев их изготавливают из кремния. Этот материал обладает рядом плюсов, делающих его фактически безупречным при изготовлении полупроводниковых частей. Во-1-х, кремний один из часто встречающихся в природе частей, потому продукция, из него сделанная стоит относительно не недешево. Во-2-х, кремний обладает высочайшей рабочей температурой, способен выдерживать больше плотности тока и оборотные напряжения. Но к недочетам кремниевых диодов можно отнести приметное падение напряжения при протекании через их прямого тока.

По технологии производства диоды делятся на две огромные группы, плоскостные и точечные. 1-ые созданы для работы с токами большой силы, до нескольких тыщ ампер, точечные же напротив имеют огромную частоту работы и малую емкость перехода, другими словами обеспечивают высшую точность работы, но теряют при всем этом в пропускной возможности и могут работать только с токами силой менее 100мА.

Зависимо от особенностей конструкции и назначения выделяют несколько главных групп диодов. Диоды шоттки используются во вторичных импульсных источниках питания. Такие диоды способны выпрямлять относительно огромные токи, значение которых может доходить до 10-ов ампер.

Еще одна разновидность диодов — стабилитроны. Их задачка не давать напряжению подняться выше данного значения на определенном участке электронной схемы. Данная деталь может делать как ограничивающие, так и защитные функции, но применяться они могут исключительно в цепях с неизменным током. При подключении следует быть внимательным и соблюдать полярность диодика. Также можно подключать несколько стабилитронов поочередно, чтоб повысить уровень стабилизируемого напряжения либо его деления.

Тиристор это диодик, который имеет два размеренных состояние, 1-ое — закрытое, при котором проводимость его стремится к минимуму, а 2-ое открытое, где состояние проводимости, напротив, стремится к собственному максимуму. Таким макаром, тиристор представляет собой собственного рода ворота, которые под действием сигнала (управляющего электрода) позволяют перебегать ему из открытого в закрытое состояние.

%PDF-1.4
%
5198 0 объект
>
эндообъект

внешняя ссылка
5198 81
0000000016 00000 н
0000005903 00000 н
0000006072 00000 н
0000006110 00000 н
0000006843 00000 н
0000007493 00000 н
0000007546 00000 н
0000007661 00000 н
0000007778 00000 н
0000007891 00000 н
0000008187 00000 н
0000008667 00000 н
0000009267 00000 н
0000010363 00000 н
0000011384 00000 н
0000012484 00000 н
0000013761 00000 н
0000014609 00000 н
0000015550 00000 н
0000016308 00000 н
0000047620 00000 н
0000087219 00000 н
0000110579 00000 н
0000151636 00000 н
0000194237 00000 н
0000219914 00000 н
0000260545 00000 н
0000275473 00000 н
0000276218 00000 н
0000280328 00000 н
0000280358 00000 н
0000285992 00000 н
00002 _{00000 н
0000293648 00000 н
0000298073 00000 н
0000304280 00000 н
0000310486 00000 н
0000314076 00000 н
0000316511 00000 н
0000316844 00000 н
0000328748 00000 н
0000328825 00000 н
0000328861 00000 н
0000328938 00000 н
0000330401 00000 н
0000341830 00000 н
0000342165 00000 н
0000342234 00000 н
0000342353 00000 н
0000343816 00000 н
0000345279 00000 н
0000356708 00000 н
0000373438 00000 н
0000373835 00000 н
0000373912 00000 н
0000373948 00000 н
0000374025 00000 н
0000375488 00000 н
0000389445 00000 н
0000389783 00000 н
0000389852 00000 н
0000389971 00000 н
0000391434 00000 н
0000392897 00000 н
0000406854 00000 н
0000428482 00000 н
0000428904 00000 н
0000434783 00000 н
0000440662 00000 н
0000539071 00000 н
0000973582 00000 н
0000978425 00000 н
0001017043 00000 н
0001020036 00000 н
0001023029 00000 н
0001102340 00000 н
0001507214 00000 н
0001514040 00000 н
0001543481 00000 н
0000005644 00000 н
0000001960 00000 н
трейлер
]/Предыдущая 7127638/XRefStm 5644>>
startxref
0
%%EOF}

5278 0 объект
>поток
ч·W{TSgprNxXЄh%B}L +HW. [uA)z~’
Tgw/ }I

Учебное пособие по диодам: Руководство по использованию и применению

Диоды

очень универсальны по своей природе и считаются одним из ключевых компонентов в электронике. Это в основном используется в цепях питания, цепях защиты, модификаторах формы волны, преобразователях сигналов и т. Д. Это часть II учебника по диодам, в котором объясняется « , как использовать диод », « Каковы общие области применения диода », « Объяснение того, как он работает в практических схемах ». .

Этот урок будет очень эффективным, если вы знаете, как работает диод и какие принципы лежат в его основе. Если вы новичок в диоде, я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с частью I этого руководства по диодам, где работа и конструкция диодов подробно объясняются специально для студентов-электронщиков, энтузиастов или всех, кто интересуется базовой электроникой. Для облегчения навигации я добавил ссылки ниже, чтобы перейти к нужному разделу.

ЧАСТЬ I

1. Что такое диод?
2. Как это работает?
3. VI Характеристики диода
4. Краткое описание диода

ЧАСТЬ II

1. Руководство по использованию диодов
2. Применение диодов

РУКОВОДСТВО ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ДИОДОВ:

Диоды

действуют как односторонний клапан, пропуская ток только в одном направлении.Учитывая это, справедливо сказать, что диод следует использовать, когда вы хотите заблокировать обратный ток. Помимо направления тока, есть и другие факторы, которые следует учитывать при использовании диода в ваших цепях.

• Приложенное прямое напряжение смещения должно превышать прямое напряжение диода, чтобы пропустить через него прямой ток (0,7 В для кремниевых и 0,3 для германиевых диодов)
• Обратное напряжение смещения не должно превышать максимальное обратное напряжение диода, иначе вы в конечном итоге повредите диод.
• Вы не должны пытаться форсировать ток, превышающий номинальный максимальный прямой ток в диоде
• Если схема, которую вы создаете, чувствительна ко времени, учитывайте время переключения/переходное время диода при проектировании, так как каждый диод имеет некоторую емкость при подаче сигнала переменного тока.

ПРИМЕНЕНИЕ ДИОДА:

Диоды

являются универсальным электронным устройством и широко используются в электронных схемах. Я перечислил наиболее важные и широко используемые области, в которых диоды играют жизненно важную роль в функционировании схемы.

1. Выпрямители
2. Диод маховика
3. Цепь ограничения
4. Цепь зажима
5. Байпасные и блокировочные диоды

ВЫПРЯМИТЕЛЬ:

Диоды

являются основным компонентом выпрямителя. Функция выпрямителя заключается в преобразовании входящего сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока . Полупериодный, двухполупериодный и мостовой выпрямитель — три важных типа выпрямителя. Однако из них широко используется мостовой выпрямитель, поскольку он имеет преимущество перед другими типами.

Выше показана схема мостового выпрямителя. Он использует 4 диода, соединенных встречно друг к другу. Это широко используется в источниках питания, где он преобразует входящий сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Из всех выпрямителей мостовой выпрямитель имеет больше преимуществ, чем другие, поэтому мы рассмотрим его работу здесь. Работа этой схемы начинается с источника питания переменного тока, который поступает на понижающий трансформатор для преобразования сигнала переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.Пониженный сигнал переменного тока затем проходит через диоды D1, D2, D3 и D4, расположенные в мостовой конфигурации.

Вот что здесь происходит, сигнал переменного тока состоит из положительного полупериода и отрицательного периода. Во время положительного полупериода диоды D1 проводят ток, так как он смещен в прямом направлении и течет через нагрузочный резистор R и обратно к отрицательной клемме источника переменного тока через диод D2. Точно так же, когда отрицательный полупериод переменного тока проходит через мостовой выпрямитель, ток течет через диод D4 и через нагрузочный резистор R.Затем он возвращается на диод D3 к положительной клемме источника питания. Результирующий выходной сигнал показан выше. Для дальнейшего преобразования этого чистого сигнала постоянного тока используется сглаживающий конденсатор. Назначение конденсатора состоит в том, чтобы сгладить этот выходной сигнал, чтобы на выходе был устойчивый сигнал постоянного тока.

Мостовой выпрямитель имеет заметные преимущества по сравнению с двухполупериодным и полуволновым.

• Выходное напряжение мостового выпрямителя будет около 0,67 В _макс. входного напряжения.
• Частота пульсаций выходного сигнала будет вдвое больше частоты входного сигнала, что позволяет легко устранить пульсации, используя небольшие сглаживающие конденсаторы вместо громоздких.

ДИОД МАХОВИКА:

По-видимому, Диод экономит много бытовой техники в вашем доме, чем вы думаете. Индуктивные компоненты, такие как двигатель, реле, генерируют обратный ток, когда они выключены. Этот ток течет в обратном направлении в цепь, что может повредить как цепь, так и прибор.

Если бы вы знали о работе индуктора, вы бы знали, что индуктор производит обратный ток, когда подаваемое на него напряжение отключается. Когда переменный ток или переменный ток протекает через индуктор, вокруг него возникает магнитный поток. Этот магнитный поток пытается поддерживать постоянный ток и противодействовать любому изменению тока, создавая отрицательную ЭДС на индукторе. Это свойство индуктора вступает в игру при использовании диода маховика с индуктивными компонентами.

В приведенной выше схеме двигатель представляет собой индуктивное устройство, к которому подключен диод маховика.Этот диод ничего не делает, пока на наш двигатель здесь не подается напряжение. Когда напряжение отключается, ток перестает течь, и, как мы знаем, индуктор ненавидит изменение тока, и в результате на его клеммах возникает противоположная ЭДС. В отсутствие подаваемого напряжения эта ЭДС индукции начинает заставлять значительный ток течь в цепь в обратном направлении. Этот ток, если его допустить в цепь, повредит другие компоненты в нашей цепи.

В этом случае, когда вы добавляете диод маховика параллельно индуктивному компоненту.ЭДС обратной индукции будет смещать диод маховика в прямом направлении, и через диод начнет протекать обратный ток. Обратный ток продолжает течь через диод до тех пор, пока магнитный поток, развивающийся на катушке индуктивности, не схлопнется и ЭДС индукции на ней не станет равной нулю. Таким образом, диод защищает другие компоненты цепи, обеспечивая безопасный путь обратного тока

.

ЗАЖИМНЫЕ ЦЕПИ:

Это цепи, которые используются для изменения формы входного сигнала и обеспечения защиты цепей от напряжения.Как следует из названия, эти схемы обрезают входной сигнал до определенного уровня напряжения, тем самым создавая модифицированный сигнал на выходе. Эти схемы работают на основе характеристик обратного смещения диода , где он блокирует протекание тока и, следовательно, напряжение на его клемме не изменяется . Помните об этом, и вы сможете без проблем понять приведенные ниже схемы.

а) ЦЕПЬ ЗАЖИМА ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЗАЖИМА:

На приведенной выше схеме показана цепь положительного ограничения.Здесь источник сигнала переменного тока подключен к резистору и диоду, соединенным последовательно. Во время положительного полупериода диод проводит ток, поэтому на выходе будет отображаться только 0,7 В, что является типичным прямым напряжением диода. Это связано с тем, что для того, чтобы диод проводил ток, входное напряжение должно превышать прямое напряжение. Другими словами, сигнал будет обрезан до +0,7 В. Между тем, во время отрицательного полупериода диод будет смещен в обратном направлении, и через него будет течь нулевой ток, оставляя напряжение на клеммах нетронутым.Таким образом, он служит положительной схемой клиппинга.

b) ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

На приведенной выше схеме показана цепь отрицательного ограничения. Направление диода здесь противоположно тому, что мы видели в положительном ограничителе. Таким образом, когда положительный цикл сигнала переменного тока проходит через него, он будет смещен в обратном направлении, блокируя протекание тока и оставляя напряжение нетронутым. Поэтому положительный цикл будет выставлен на выходе. Тогда как во время отрицательного полупериода диод будет смещен в прямом направлении, и через него будет течь ток.Следовательно, отрицательный полупериод сигнала обрезается до -0,7 В, что эквивалентно его прямому напряжению.

c) ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ И ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

На приведенной выше схеме показана цепь ограничения положительного и отрицательного сигналов. Это не что иное, как комбинация положительной и отрицательной схемы ограничения. Здесь вы видите два диода, расположенных параллельно друг другу, но в разных направлениях. Когда подается сигнал переменного тока, диод D1 отсекает положительный полупериод цепи, а диод D2 отсекает отрицательный полупериод сигнала.Таким образом, на выходе вы увидите сигнал, который обрезается в обоих полупериодах при уровне напряжения 0,7 В и -0,7 В.

d) ЦЕПЬ ОГРАНИЧЕНИЯ СМЕЩЕНИЕМ:

Бывают случаи, когда нам нужно обрезать цепь при уровне напряжения, превышающем прямое напряжение диода. В этих случаях мы можем использовать источник напряжения, чтобы обеспечить необходимое смещение и принудительно сдвинуть напряжение ограничения до желаемого уровня. В приведенной выше схеме, как вы можете видеть, пиковое напряжение сигнала переменного тока составляет V _p / -V _p , а при использовании источника напряжения VCC в положительной цепи ограничения напряжение, необходимое для сигнала переменного тока, чтобы заставить ток через диод увеличить с 0.7В до 0,7В + VCC. Например, использование источника 4 В в качестве VCC обрезает положительный полупериод при уровне напряжения 4,7 В. Это будет полезно, когда нам нужно ограничить сигнал желаемым уровнем напряжения. Мы также можем обрезать как положительные, так и отрицательные полупериоды на желаемом уровне и можем обрезать их на разных уровнях.

ЗАЖИМНЫЕ ЦЕПИ:

Это еще одна схема, использующая диод, которая работает с формой входного сигнала, но отличается от схемы ограничителя. Цепи ограничения используются для добавления уровня постоянного тока к входным сигналам переменного тока, а также для изменения пикового напряжения сигналов переменного тока (как положительного, так и отрицательного пика) до любого желаемого уровня.Уровень постоянного тока здесь относится к точке 0 В, в которой сигнал переменного тока переходит от положительного полупериода к отрицательному полупериоду и наоборот. Проще говоря, схемы ограничения могут сдвигать весь сигнал в положительную сторону или в отрицательную сторону.

a) ЦЕПЬ ПРИЖИМНОГО ЗАЖИМА:

Это схема ограничителя, которая сдвигает входной сигнал в положительную сторону, где самый низкий пик входного сигнала будет равен нулю. Посмотрите на приведенную выше форму сигнала, чтобы лучше понять, что схема положительного фиксатора делает с типичным входным сигналом переменного тока.

Прежде чем приступить к работе, необходимо выполнить условие, которому должна удовлетворять схема фиксатора, чтобы он работал. Постоянная времени RC R и C в этой схеме должна быть очень большой по сравнению с периодом времени входного сигнала. В идеале постоянная времени RC должна быть в 10 раз больше периода времени входного сигнала.

Вот как это работает. Когда отрицательный полупериод сигнала переменного тока проходит через цепь, диод будет смещен в прямом направлении, и ток будет течь в обратном направлении, заряжая конденсатор до пикового напряжения сигнала переменного тока, но с обратной полярностью.Когда сигнал переключается на положительный полупериод, разрядка конденсатора будет очень меньше, так как значение RC велико. Во время положительного цикла диод будет находиться в состоянии обратного смещения, и через него будет течь нулевой ток. Поскольку через диод не протекает ток, входной сигнал будет выставлен на RL без какого-либо падения напряжения. Но здесь конденсатор заряжается уже в обратной полярности.

Применение уравнения Кирхгофа к приведенной выше схеме в этот момент даст уравнение выходного напряжения как

В _или = В _с + В _i

Где Vc — напряжение конденсатора, а Vi — входное напряжение. Приведенный ниже расчет соответствует одному полному циклу входного сигнала, поэтому конденсатор всегда будет в заряженном состоянии.

Используя это уравнение, вы можете получить выходное напряжение и построить график выходного сигнала.

• Когда входной сигнал равен 0 В / I, напряжение конденсатора равно Vm, выходное напряжение будет V _o = V _m
• Позиция II / -V _m входного сигнала приведет к напряжению конденсатора V _m и, в свою очередь, даст выходное напряжение V _o = 0
• Когда вход находится в положении III / V _m , напряжение на конденсаторе будет равно V _m , поэтому выходное напряжение будет V _o = 2V _m

Приведенные выше значения напряжения приведут к смещению всего сигнала в положительную сторону, как показано на графике выше.Уровень постоянного тока в этом сигнале смещен к пиковому напряжению положительного полупериода пикового напряжения входного сигнала V _m . В то время как пиковое напряжение выходного сигнала будет в два раза больше пикового значения входного сигнала 2 В 90 108 м 90 109, а самый низкий пик будет лежать на нуле.

b) ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ЗАЖИМНАЯ ЦЕПЬ:

Цепь положительного фиксатора сдвигает сигнал в положительную сторону, тогда как отрицательный фиксатор сдвигает весь сигнал в отрицательную сторону. Схема аналогична положительному фиксатору, за исключением диода, который здесь перевернут.Когда положительный полупериод сигнала переменного тока проходит через диод цепи, он находится в состоянии прямого смещения и позволяет току течь через него. В этом случае конденсатор начинает заряжаться до максимального или пикового напряжения сигнала переменного тока. Конденсатор будет сохранять это напряжение до тех пор, пока диод не будет смещен в прямом направлении.

Как только сигнал переключится на отрицательную половину входящего сигнала, диод будет смещен в обратном направлении, и входное напряжение будет отображаться на выходе через резистор.

Приложение напряжения Кирхгофа к цепи даст выходное напряжение как

В _или = В _и – В _с

Где Vi — входное напряжение, а Vc — напряжение конденсатора.После начального полного цикла входного сигнала конденсатор всегда будет заряжен, и на нем всегда будет появляться напряжение.

Используя это уравнение, вы можете получить выходное напряжение и построить график выходного сигнала.

• Когда входной сигнал равен 0 В/I, напряжение на конденсаторе будет равно _В , выходное напряжение будет равно _{В o} = -В _м
• Позиция II / V _m входного сигнала приведет к напряжению конденсатора V _m и, в свою очередь, даст выходное напряжение V _o = 0
• Когда вход находится в положении III / -V _m , напряжение на конденсаторе будет V _m , поэтому выходное напряжение будет равно V _o = -2V _m

Приведенные выше значения напряжения означают, что весь сигнал на выходе сдвинут в отрицательную сторону. Здесь максимальное пиковое напряжение изменяется от V _m до нуля, а минимальное пиковое напряжение изменяется от -V _m до -2V _m .

ДИОД БАЙПАСА И БЛОКИРОВКИ:

Растущие потребности в электроэнергии создали огромный спрос на солнечную энергию, и справедливо сказать, что диоды делают использование систем солнечной энергии возможным и эффективным. На самом деле солнечный элемент — это не что иное, как фоточувствительный диод, который генерирует ток, когда на него падает солнечный свет. Но если оставить в стороне Солнечные элементы, использование обычных диодов с солнечными элементами и панелями очень необходимо.

БАЙПАСНЫЕ ДИОДЫ:

Это обычный диод, который обычно подключается параллельно солнечным элементам, но в режиме обратного смещения. Солнечные элементы обычно генерируют около 0,58 В на элемент, и они связаны с другими солнечными элементами для создания более высокого напряжения и тока. Вот из чего состоит типичная солнечная панель. Итак, что здесь происходит, так это то, что когда солнечный элемент в панели выходит из строя или падает тень на одиночный элемент, напряжение на этом элементе падает. Это заставляет ток от правильно функционирующих солнечных элементов течь в этот неисправный или отбрасывающий тень элемент.Это заставляет неисправную ячейку нагреваться и приводит к серьезным потерям мощности. Есть также шансы, что этот солнечный элемент столкнется с непоправимым повреждением.

Во избежание вышеописанной ситуации диоды в обратном смещении подключены параллельно солнечному элементу. Итак, здесь происходит то, что когда солнечный свет падает на эти солнечные элементы, каждый из этих отдельных элементов генерирует ток, и напряжение 0,58 В вырабатывается на всех элементах. Но когда одна ячейка из этой серии ячеек становится неисправной или затененной, напряжение на ячейке падает.Теперь вместо того, чтобы ток протекал в этот ослабленный солнечный элемент, параллельно подключенный диод образует путь с низким сопротивлением, по которому генерируемый ток течет через него. Это позволяет всему генерируемому току вытекать из солнечной панели, а не поступать в неисправный элемент, избегая огромных потерь мощности, вызванных только одним солнечным элементом. И важно то, что «диод Шоттки» типа диода следует использовать в качестве обходного, поскольку он имеет падение напряжения всего от 0,1 до 0,2 В, а не кремниевые диоды, у которых падение напряжения составляет около 0.7в

В практических солнечных системах использование одного диода на солнечный элемент нецелесообразно и дорого. Поэтому вместо этого используется один обходной диод на цепочку или серию солнечных элементов. Таким образом, если какая-либо конкретная цепочка солнечных элементов выходит из строя или затененный ток может течь через обходные диоды, избегая больших потерь мощности.

БЛОКИРОВОЧНЫЕ ДИОДЫ:

По функциональности очень похож на обходные диоды. Также он широко используется с солнечными панелями и проектами с батарейным питанием.В большинстве солнечных систем солнечные панели используются для выработки тока, а этот ток используется для зарядки аккумулятора. Ток от батареи позже используется при необходимости (см. схему ниже). Проблема с такой настройкой заключается в том, что когда солнечный свет падает на панель, на ней возникает достаточное напряжение для зарядки аккумулятора. С другой стороны, когда наступает тень или наступает ночь, напряжение на панели будет равно нулю, и в этот момент батарея, подключенная к панели, имеет тенденцию иметь большее напряжение на ней.В результате это направит обратный ток в солнечную панель, что испортит солнечную панель и будет стоить серьезных денег.

Чтобы избежать описанного выше сценария, последовательно с солнечной панелью добавляется диод. Как вы знаете, диод пропускает ток только в прямом направлении, когда солнечная панель генерирует ток, который он пропускает через себя без сопротивления. Когда на панель ложится тень или наступает ночь, батарея пытается вернуть ток в панель. В этот момент диод заблокирует входящий ток и спасет солнечную панель.Это также позволяет избежать случайного разряда батареи. При выборе блокировочного диода всегда помните, что максимальное напряжение батареи не должно превышать номинальное обратное напряжение диода

.

Обратное напряжение диода > Максимальное напряжение батареи

ток батареи будет превосходить диод портя и солнечную панель и диод.

Это завершает часть II этого учебника по диодам. Надеюсь, что этот урок научил вас использовать диоды в цепи и их практическое применение.Если вы хотите узнать об основах диода, его конструкции и работе, ознакомьтесь с этим учебным пособием «Диод: конструкция и работа»

.

Это руководство является частью нашей серии руководств по электронным компонентам , которые мы публикуем на нашем веб-сайте. Вот некоторые из других руководств, которые будут вам полезны.

1. Резисторы: работа, применение и применение
2. Конденсаторы: работа, применение и применение

Катушки индуктивности

3. : работа, применение и применение
4. Диод: конструкция и работа

Надеюсь, приведенные выше уроки помогут вам стать лучше в электронике. Пожалуйста, следите за нами через наши каналы социальных сетей Facebook, Instagram, Pinterest, Twitter и подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать все обновления, касающиеся схем, проектов и учебных пособий, опубликованных на нашем веб-сайте. Приятного обучения 🙂

Связанный контент

Si Мощные PIN-диоды

Обзор

Описание

Серия высокомощных PIN-диодов доступна в корпусах на шпильках для поверхностного монтажа и в корпусах с изолированными шпильками. В этих микросхемах PIN-диодов используется материал с высоким удельным сопротивлением и собственная технология плавающей зоны, что обеспечивает низкие характеристики потерь и искажений в диапазоне ВЧ. Благодаря большой ширине основания слоя «I» эти диоды имеют очень высокие характеристики обратного напряжения при очень низком тепловом импедансе. Эти PIN-чипы пассивированы с помощью запатентованного процесса остекления под высоким напряжением, что обеспечивает стабильные устройства с низкой утечкой.

Характеристики

• Мощность в киловаттах
• Напряжение пробоя 2,5 кВ
• Низкие потери, низкий уровень искажений в диапазоне УВЧ
• Очень низкое тепловое сопротивление для рассеивания высокой мощности
• Доступна немагнитная упаковка
• Комплекты для поверхностного монтажа и изолированные шпильки
• Соответствует ROHS

Приложения

Основные приложения

Мощные PIN-диоды выполнены в виде переключающих элементов с частотами в диапазоне УВЧ.Приложения для этих устройств включают в себя антенные соединители, переключатели фильтров высокой мощности и переключатели магнитно-резонансной томографии (МРТ). Эти устройства предназначены для работы в условиях очень больших непрерывных и импульсных мощностей, где непрерывные и пиковые ВЧ-напряжения находятся в диапазоне киловольт, и предлагаются в прочном корпусе с низким тепловым импедансом, на шпильках и в корпусах с изолированными шпильками.

Ресурсы

Мощные диоды Листы данных

Справочник разработчиков PIN-диодов

Замечания по применению PIN-диода

Руководство по выбору PIN-диодов

Параметрический поиск

• « Предыдущий
• {{n+1}}
• Следующий »

Показано 2550100 на странице

Детали	Статус детали	упаковка Тип	Пакетодержатель	{{атрибут. имя | noComma}} ({{attribute.type}})

В этой категории нет параметрических данных! попробуйте другие категории

Semiconductor Documents

Sylvania
	Вот отсканированное изображение PDF исторического буклета продуктов Sylvania, 28 Использование соединительных транзисторов . Этот небольшой буклет 1955 года познакомил любителей и любителей с знаменитые переходные транзисторы 2N35, 2N34 и 2N68. это нам сегодня трудно оценить, насколько революционным было введение транзистора в мир хобби. 54 стр., 1,7 МБ
	Простой кварцевый диод Circuits — недатированная публикация Sylvania Electric. Продукты.Это 34-страничный буклет, содержащий несколько простых а скорее продвинутые вводные схемы. Примеры: размах телевизионного вольтметра, умножитель низкой частоты, Дискриминатор FM-TV, мостовой Т-фазный модулятор и германиевый триод источник питания; Всего 40 проектов. 38 страниц, 6,9 МБ
	Сильвании Электронный Ярлыки для любителей: 24 упрощенных применения кристаллических диодов для домашних любителей, экспериментаторов и моделистов — это Публикация 1951 года, в которой представлены проекты германиевых диодов с использованием 1N34, Детали 1Н55 и 1Н56.Проекты включают таймер, полярность устройство проверки, адаптер для измерения переменного тока, гаситель индуктивных ударов, зарядное устройство, реле, дверной звонок, фотоэлемент, хрустальное радио, метроном, питание снабжение и др. 42 страницы, 1,4 МБ
	В 1952 году Sylvania опубликовала немного буклет под названием Перегибы схемы кристаллических диодов: больше новых применений германиевых диодов . Небольшой 36-страничный буклет наполнен простым схемы с использованием германиевых диодов 1Н34, 1Н35, 1Н54, 1Н56, 1Н58. Некоторые из опубликованных схем представляют не только исторический интерес. Они могут быть готовы к использованию на моем верстаке уже сегодня! 25 страниц, 1,4 МБ
	Вот буклет Sylvania, 40 вариантов использования германиевых диодов . Это могло предшествовать выше заголовков, хотя сам буклет нигде не имеет даты. Схемы, описанные в этой публикации, не являются вашими обычными хобби-демонстрационные схемы.Они включают схемы для таких такие вещи, как «Компактный ограничитель импульсного шума серии Shunt», «Низковольтный Bias Supply» и «Внешний модулятор для генераторов сигналов». 25 страниц, 886 КБ
	Сильвания опубликовала немало небольших буклеты для любителей электроники. Вот еще из 1958 года: Схемы TRANSISTOR , проверенные на работоспособность, содержащие 36 типичных схемы — люксметр, тахометр, охранная сигнализация, метроном, электронный орган и др. 65 страниц, 7,9 МБ
	Сильвании Справочник по транзисторным схемам для любителя: 30 полезных Battery-Powered Transistor Circuits , опубликованный в 1960 году, имеет 30 проектов, разработанных Sylvania Semiconductor Applications Engineering Group вместе с United Engineers, Inc. Projects включает обычный кристаллический приемник, аудиоусилитель и звуковой сигнал модели поезда наряду с новыми элементами, такими как проверка бета-транзисторов, метр, терменвокс, модулятор и фазоинвертор. 71 страница, 955 КБ
	Это перепечатка издания Sylvania 1951 года Бернардса из Лондон. Первоначально он продавался по цене «Два шиллинга и шесть пенсов». То Справочник конструкторов германиевых цепей действительно показывает революционное влияние полупроводников на любителей электроники время. 22 страницы, 10 МБ

Диоды TVS | Диоды для поверхностного монтажа

Littelfuse предлагает широкий ассортимент TVS-диодов, в том числе варианты с высоким пиковым током и импульсной мощностью до 10 кА и 30 кВт соответственно. Littelfuse поддерживает наши продукты более чем 80-летним опытом защиты цепей и прикладными знаниями, полученными в результате работы с нашими ведущими в отрасли клиентами. Вы можете узнать больше о нашем ассортименте диодов для телевизоров, просмотрев наше руководство по выбору диодов для телевизоров.

Диод для подавления переходного напряжения (также известный как диод TVS) представляет собой защитный диод, предназначенный для защиты электронных схем от переходных процессов и угроз перенапряжения, таких как EFT (электрически быстрые переходные процессы) и ESD (электростатический разряд).Диоды TVS представляют собой кремниевые лавинные устройства, обычно выбираемые из-за их быстрого времени отклика (низкое напряжение фиксации), меньшей емкости и низкого тока утечки. Диоды Littelfuse TVS доступны как в однонаправленной (однополярной), так и в двунаправленной (двухполярной) конфигурации диодной схемы.

При выборе диодов TVS необходимо учитывать некоторые важные параметры, а именно: Обратное напряжение зазора (VR), пиковый импульсный ток (IPP) и максимальное фиксирующее напряжение (VC max). Просмотрите руководство по выбору диодов для TVS, чтобы узнать больше о том, как выбрать эти устройства, и о полном предложении диодов для TVS

от Littelfuse.

Что такое диоды TVS?

Диоды TVS

— это электронные компоненты, предназначенные для защиты чувствительной электроники от высоковольтных переходных процессов.Они могут реагировать на события перенапряжения быстрее, чем большинство других типов устройств защиты цепей, и предлагаются в различных форматах для поверхностного монтажа и монтажа в отверстиях печатной платы.

Они функционируют путем ограничения напряжения до определенного уровня (называемого «зажимным» устройством) с p-n переходами, которые имеют большую площадь поперечного сечения, чем у обычного диода, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждения.

Диоды TVS

обычно используются для защиты от электрических перенапряжений, например, вызванных ударами молнии, индуктивным переключением нагрузки и электростатическим разрядом (ЭСР), связанными с передачей данных по линиям передачи данных и электронным схемам.

Диоды TVS

Littelfuse подходят для широкого спектра приложений защиты цепей, но в первую очередь они предназначены для защиты интерфейсов ввода-вывода в телекоммуникационном и промышленном оборудовании, компьютерах и бытовой электронике.

Характеристики диода

Littelfuse TVS включают:

• Низкое добавочное сопротивление импульсным перенапряжениям
• Доступны однонаправленная и двунаправленная полярности
• Диапазон напряжения обратного зазора от 5 до 512 В
• Соответствие RoHS – матовое оловянное покрытие без содержания свинца
• Мощность для поверхностного монтажа от 400 Вт до 5000 Вт
• Номинальная мощность осевого кабеля от 400 Вт до 30 000 Вт (30 кВт)
• Защита от сильного тока доступна для 6 кА и 10 кА

Для получения информации о других технологиях подавления переходных процессов и их сравнении см. документ Littelfuse Application Note AN9768.

Диод TVS

Таблица выбора продуктов

Диоды TVS

используются для защиты полупроводниковых компонентов от высоковольтных переходных процессов. Их p-n переходы имеют большую площадь поперечного сечения, чем у обычных диодов, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждений. Littelfuse поставляет диоды TVS с пиковой мощностью от 400 Вт до 30 кВт и обратным напряжением зазора от 5 В до 495 В.

Вы можете получить дополнительные рекомендации по выбору диода TVS, посетив страницу определения и выбора диода TVS, нажав здесь

Название серии и ссылка на страницу	Тип упаковки	Напряжение обратного зазора (В R )	Диапазон пиковой импульсной мощности 2 (P PP )	Пиковый импульсный ток (I PP 8×20 мкс)	Рабочая температура
Поверхностный монтаж — стандартные приложения (400–5000 Вт):
СМАДЖ	ДО-214АС	5. 0-440	400 Вт	Неприменимо	от -85° до +302° F (от -65° до +150° C)
П4СМА	ДО-214АС	5,8-495	400 Вт
САКБ	ДО-214АА	5,0-50	500 Вт
SMBJ	ДО-214АА	5.0-440	600 Вт
П6СМБ	ДО-214АА	5,8-495	600 Вт
1КСМБ	ДО-214АА	5,8-136	1000 Вт
SMCJ	ДО-214АБ	5,0-440	1500 Вт
1. 5SMC	ДО-214АБ	5,8-495	1500 Вт
СМДЖ	ДО-214АБ	5,0-170	3000 Вт
5.0SMDJ	ДО-214АБ	12-170 (однонаправленный) 12-45 (двунаправленный)	5000 Вт
Осевые выводы — стандартные приложения (400–5000 Вт):
П4КЕ	ДО-41	5.8-495	400 Вт	Неприменимо	от -85° до +302° F (от -55° до +175° C)
СА	ДО-15	5,0-180	500 Вт
САК	ДО-15	5,0-50	500 Вт
П6КЕ	ДО-15	5. 8-512	600 Вт
1,5КЭ	ДО-201	5,8-495	1500 Вт
ЛКЭ	ДО-201	6,5-90	1500 Вт
3КП	Р600	5,0-220	3000 Вт
5КП	Р600	5.0-250	5000 Вт
Осевой вывод — высокая мощность:
15 кПа	Р600	17-280	15000 Вт	Не применимо	от -85° до +302° F (от -55° до +175° C)
20 кПа	Р600	20. 0-300	20000 Вт
30 кПа	Р600	28,0-288	30000 Вт
АК6	Радиальный вывод	58-430	нет данных	6000А	от -67° до +347° F (от -55° до +150° C)
АК10	Радиальный вывод	58-430	нет данных	10000А
Автомобильная промышленность:
SLD	Р600	10-24	2200 на основе импульса 1 мкс/150 мс	нет данных	от -85° до +302° F (от -65° до +175° C)

1. Подробную информацию о большинстве перечисленных здесь серий продуктов можно найти, нажав на название серии в крайнем левом столбце.
2. Максимальное напряжение фиксации (В _C ) см. в таблице электрических характеристик в паспорте каждой серии
3. Вы можете получить дополнительные рекомендации по выбору диодов TVS, ознакомившись с Руководством по выбору электронных продуктов Littelfuse.
4. Все продукты не содержат галогенов
5. Все продукты соответствуют требованиям RoHS

Временные угрозы – что такое временные угрозы?

Переходные процессы напряжения определяются как кратковременные выбросы электрической энергии и являются результатом внезапного высвобождения энергии, накопленной ранее или вызванной другими средствами, такими как тяжелые индуктивные нагрузки или молния.В электрических или электронных цепях эта энергия может высвобождаться предсказуемым образом посредством контролируемых переключений или случайным образом индуцироваться в цепь из внешних источников.

Повторяющиеся переходные процессы часто вызываются работой двигателей, генераторов или переключением компонентов реактивной цепи. С другой стороны, случайные переходные процессы часто вызываются молнией и электростатическим разрядом (ЭСР). Молнии и электростатические разряды обычно возникают непредсказуемо и могут потребовать тщательного мониторинга для точного измерения, особенно если они индуцируются на уровне печатной платы.Многочисленные группы по стандартизации электроники проанализировали возникновение переходных процессов с использованием общепринятых методов мониторинга или тестирования. Ключевые характеристики нескольких переходных процессов показаны в таблице ниже.

Таблица 1. Примеры переходных источников и магнитуда

Характеристики скачков переходного напряжения

Всплески переходного напряжения обычно имеют «двойную экспоненциальную» волну, как показано ниже для молнии и электростатического разряда.

Рис. 1. Форма волны переходного процесса молнии

Рис. 2. Форма волны теста ESD

Экспоненциальное время нарастания молнии находится в диапазоне от 1,2 мкс до 10 мкс (по существу от 10% до 90%), а продолжительность находится в диапазоне от 50 мкс до 1000 мкс (50% пиковых значений).С другой стороны, электростатический разряд — событие гораздо более короткой продолжительности. Время нарастания было охарактеризовано как менее 1,0 нс. Общая продолжительность составляет примерно 100 нс.

Почему переходные процессы вызывают все большую озабоченность?

Миниатюризация компонентов привела к повышенной чувствительности к электрическим нагрузкам. Микропроцессоры, например, имеют структуры и токопроводящие пути, которые не могут выдерживать большие токи от переходных процессов электростатического разряда. Такие компоненты работают при очень низком напряжении, поэтому колебания напряжения необходимо контролировать, чтобы предотвратить прерывание работы устройства и скрытые или катастрофические отказы.

Чувствительные микропроцессоры преобладают сегодня в широком диапазоне устройств. Все, от бытовой техники, такой как посудомоечные машины, до промышленных систем управления и даже игрушек, использует микропроцессоры для повышения функциональности и эффективности.

Большинство автомобилей в настоящее время также используют несколько электронных систем для управления двигателем, климатом, тормозами и, в некоторых случаях, системами рулевого управления, тяги и безопасности.

Многие вспомогательные или вспомогательные компоненты (такие как электродвигатели или аксессуары) в приборах и автомобилях представляют временную угрозу для всей системы.

Тщательный дизайн схемы должен учитывать не только сценарии окружающей среды, но и потенциальное воздействие этих связанных компонентов. В таблице 2 ниже показаны уязвимости различных технологий компонентов.

Таблица 2: Диапазон уязвимостей устройства.

Сравнение с другими диодными технологиями:

Диодные матрицы

Класс диода	Применение	Замечания
Обычный диод, выпрямитель	Регулятор мощности	Полезен для «управления» большими токами; преобразование переменного тока в постоянный. Обычно встречается в больших упаковках, таких как ТО-220.
Стабилитрон	Регулятор мощности	Используется для регулирования напряжения постоянного тока в источниках питания.Обычно встречается в упаковках среднего и большого размера (Axial, TO-220).
Кремниевый авансовый диод (SAD), подавитель переходных напряжений (TVS)	Защита от перенапряжения	Полезно для защиты цепей, подверженных воздействию мощных событий, таких как грозовые перенапряжения или переходные процессы напряжения от механического переключения электрических цепей (EFT). Обычно встречается в упаковках среднего размера (Axial, DO-214).
Диодная матрица	Защита от перенапряжения	относятся к более широкой категории кремниевых защитных матриц (SPA), предназначенных для защиты от электростатических разрядов. Обычно используется в небольших корпусах для поверхностного монтажа (SOIC-8, SOT-23, SC-70 и т. д.)
Диод Шоттки	Регулятор мощности	Полезен для высокочастотного (ВЧ) выпрямления, необходимого для импульсных источников питания.
Варакторный диод	ВЧ-тюнинг	Единственное известное применение диодов, в котором используется емкостная характеристика перехода.

Сравнение по рабочим характеристикам:

Сравнение по конструкции устройства:

Диод Шоттки образован переходом металл-полупроводник. Электрически он проводит основную несущую и обладает быстрой реакцией с более низким током утечки и напряжением прямого смещения (VF). Диоды Шоттки широко используются в высокочастотных цепях.

Стабилитроны состоят из сильно легированного полупроводникового перехода P-N. Есть два физических эффекта, которые можно назвать состоянием Зенера (эффект Зенера и эффект Лавины). Эффект Зенера возникает, когда к PN-переходу прикладывается низкое обратное напряжение, которое проводит ток из-за квантового эффекта.Лавинный эффект возникает, когда к PN-переходу прикладывается обратное напряжение более 5,5 В, во время которого сгенерированная электронно-дырочная пара сталкивается с решеткой. Зенеровские диоды, основанные на эффекте Зенера, широко используются в качестве источников опорного напряжения в электронных схемах.

Диод TVS состоит из специально разработанного полупроводникового перехода P-N для защиты от перенапряжения. PN-переход обычно имеет покрытие для предотвращения преждевременного возникновения электрической дуги в непроводящем состоянии. Когда происходит переходное напряжение, диоды TVS проводят, чтобы зафиксировать переходное напряжение, используя эффект лавины. Диоды TVS широко используются в качестве устройства защиты цепи от перенапряжения в телекоммуникациях, общей электронике и цифровых потребительских рынках для защиты от молнии, электростатического разряда и других переходных процессов напряжения.

SPA расшифровывается как Silicon Protection Arrays . Это массив интегрированных PN-переходов, SCR или других кремниевых защитных структур, упакованных в многоконтактную структуру.SPA можно использовать в качестве интегрированного решения для защиты от электростатического разряда, молнии и электронного электронного письма для телекоммуникаций, общей электроники и цифровых потребительских рынков, где существует множество возможностей защиты. Например, его можно использовать для защиты портов HDMI, USB и Ethernet от электростатического разряда.

Глоссарий диодов TVS

Зажимное устройство
TVS — это фиксирующее устройство, которое ограничивает скачки напряжения за счет лавинного пробоя с низким импедансом прочного кремниевого PN-перехода. Он используется для защиты чувствительных компонентов от электрических перенапряжений, вызванных наведенной молнией, индуктивным переключением нагрузки и электростатическим разрядом.

Диапазон рабочих температур
Минимальная и максимальная рабочая температура окружающей среды цепи, в которой будет применяться устройство. Рабочая температура не учитывает влияние соседних компонентов, это параметр, который должен учитывать разработчик.

Емкость
Свойство элемента цепи, позволяющее ему накапливать электрический заряд.При защите цепей емкость в выключенном состоянии обычно измеряется на частоте 1 МГц с приложенным смещением 2 В.

Напряжение обратного зазора (В _R )
В случае однонаправленного TVS-диода это максимальное пиковое напряжение, которое может быть приложено в «направлении блокировки» без значительного протекания тока. В случае двунаправленного переходного процесса он применяется в любом направлении. Это то же определение, что и максимальное напряжение в выключенном состоянии и максимальное рабочее напряжение.

Напряжение пробоя (В _BR )
Напряжение пробоя, измеренное при заданном испытательном постоянном токе, обычно 1 мА. Обычно указывается минимум и максимум.

Пиковый импульсный ток (I _PP )
Максимальный импульсный ток, который можно применять повторно. Обычно это двойной экспоненциальный сигнал 10×1000 мкс, но также может быть 8×20 мкс, если указано.

Максимальное напряжение фиксации (V _C или V _CI )
Максимальное напряжение, которое может быть измерено на защитном устройстве при воздействии максимального пикового импульсного тока.

Пиковая импульсная мощность (P _PP )
Выраженное в ваттах или киловаттах, для экспоненциального переходного процесса длительностью 1 мс (см. рис. 1, стр. 23) это I _PP , умноженное на V _CL .

К разработке подложек графен-кремниевых фотодетекторов на диодах Шоттки

Графен-кремниевые фотодетекторы на диодах Шоттки обладают такими полезными свойствами, как высокая чувствительность и детектирующая способность, работа в широком спектре длин волн и высокая скорость работы.В прошлом для изготовления устройств использовались различные маршруты и архитектуры. Устройства обычно основаны на удалении слоя оксида кремния с поверхности кремния путем влажного травления перед нанесением графена поверх кремния для формирования перехода графен-кремний Шоттки. В этой работе мы систематически исследуем влияние межфазного оксидного слоя, используемой технологии изготовления и кремниевой подложки на возможности обнаружения света графен-кремниевыми фотодетекторами на диодах Шоттки.Свойства устройств исследуются в широком диапазоне длин волн от ближнего УФ до короткого/среднего инфракрасного излучения, интенсивность излучения охватывает более пяти порядков, а также пригодность устройств для работы на высоких скоростях. Результаты показывают, что межфазный слой, в зависимости от требуемого приложения, на самом деле полезен для улучшения свойств фотодетектирования таких устройств. Далее мы демонстрируем влияние кремниевой подложки на спектральную характеристику и быстродействие.Изготовленные устройства работают в широком спектральном диапазоне длин волн от ближнего УФ до короткого/среднего инфракрасного (теплового) диапазона длин волн, демонстрируют высокие отклики фотовольтажа, приближающиеся к и время спада в десятки наносекунд.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент. ..

Что-то пошло не так. Попробуй снова?

Печатные диоды, работающие на частотах мобильных телефонов

Печатная электроника — это революционный подход к изготовлению механически гибких, недорогих, легких, крупногабаритных оптоэлектронных устройств, изготавливаемых в рулонах (1⇓–3).Эта прорывная технология основана на нетрадиционных электронных материалах (полупроводниках, диэлектриках, проводниках, пассивах), из которых можно приготовить чернила, а затем напечатать определенные узоры с использованием процессов, заимствованных из индустрии полиграфии (4, 5). Электронные и фотонные строительные блоки, такие как транзисторы, диоды, схемы, излучатели света, сборщики света, батареи и датчики, вскоре будут изготовлены и объединены для обеспечения таких приложений, как гибкие активные/пассивные дисплеи, пластиковые радиочастотные идентификационные метки (RFID). , беспроводные устройства, одноразовые диагностические устройства и складные солнечные батареи, и это лишь некоторые из них (6, 7), которые, по прогнозам, станут многомиллиардным рынком.Цель печатной электроники состоит не в том, чтобы заменить обычную электронную промышленность на неорганической основе, а в том, чтобы предложить возможности для новых продуктов и снизить затраты на производство данных устройств (таблица 1). Основным препятствием для реализации этой технологии являются материалы и, прежде всего, полупроводник (материал, переносящий заряд), поскольку полупроводники, напечатанные в условиях окружающей среды и при низкой температуре, обычно имеют плохие характеристики переноса заряда. Кроме того, сложно использовать газетные печатные машины для обработки тонких функциональных материалов, отстоящих друг от друга на несколько микрометров.Несмотря на вышеупомянутые проблемы, в PNAS Sani et al. (8) продемонстрировать первый полностью печатный диодный выпрямитель с питанием от мобильного телефона, который, таким образом, работает на сверхвысоких частотах (УВЧ) и обеспечивает прямую связь между печатным электрохромным дисплеем (электронной этикеткой) и мобильным телефоном, работающим в Глобальной системе для Диапазон мобильной связи (GMS).

Таблица 1.

Обычная и печатная электроника

Диод представляет собой электронный строительный блок, выполняющий несколько функций, в том числе функцию извлечения энергии из электромагнитного поля для обеспечения питания постоянным током электронных устройств без батарей (9).Это устройство может быть изготовлено с различной архитектурой, например, с вертикальным диодом и структурой диодного тонкопленочного транзистора, и для этого приложения использовались органические полупроводники (10, 11). Были продемонстрированы выпрямители на основе органических или гибридных полупроводников с диодной архитектурой, работающие на радиочастотах (РЧ) (например, 13,56 МГц, которая в настоящее время является стандартной несущей частотой для недорогих пассивных RFID-меток) (12, 13). Хотя РЧ подходит для нескольких приложений, метки или другие беспроводные устройства, работающие далеко от источника электромагнитного излучения, требуют рабочих скоростей в диапазоне УВЧ для миниатюризации антенны (14). По сравнению с диодным выпрямителем другие компоненты устройства менее требовательны к высокочастотным характеристикам. Например, транзисторы, используемые для модуляции данных, хотя и работают на той же входящей частоте базовой несущей, могут работать при значительно более высоких напряжениях, чем выпрямляющее устройство, и могут использовать полный период несущей волны. Остальные элементы схемы могут работать на гораздо более низких частотах, потому что тактовая частота данных значительно медленнее (максимум несколько 100 кГц), чем несущая частота.Несколько исследований были посвящены расширению рабочего диапазона диодов и выпрямителей до диапазона УВЧ с использованием органических, неорганических или гибридных полупроводников. Таким образом, реализация полностью печатных RF/UHF выпрямительных устройств считается узким местом для массового использования технологий беспроводных этикеток/меток в цепочке поставок. Поскольку рабочая частота диода масштабируется в зависимости от характеристик слоя диода, переносящего заряд, создание полупроводников с высокой подвижностью носителей и комбинаций материалов, обеспечивающих идеальные характеристики диода на УВЧ, является основной целью исследований в этой области.

Сани и др. (8) сообщают об уникальной комбинации материалов для печати высокоэффективных диодов. После тестирования в различных условиях лучшие устройства с точки зрения выходов, коэффициента выпрямления, выходного тока и частот отсечки состоят из использования в качестве проводящего слоя комбинации микрочастиц кремния (Si) и силицита ниобия (NbSi ₂ ) (мкПс). ) с органическим связующим (крестообразный СУ-8) (рис. 1 А и В ). Процесс изготовления начинается с узорчатых алюминиевых электродов на полиэтилентерфталатных (ПЭТ) подложках, на которые методом трафаретной печати наносится SU-8, а затем Si-μP.Для обеспечения хорошего контакта с нижним электродом Si-μP прессуются, а пленка подвергается УФ-отверждению. Та же последовательность повторяется для слоя NbSi2/SU-8, и устройство завершается трафаретной печатью углерода и, наконец, верхнего проводящего слоя Ag. При исключении устройств с низким током или плохим коэффициентом выпрямления статистический анализ показывает, что 77 % этих печатных устройств имеют частоту среза > 1 ГГц (∼1,6 ГГц для 33 %) и средний коэффициент выпрямления 100 при 1 В. Примечание. что современные печатные органические диоды работают на частоте <10 МГц (15) или на частоте 13.5 МГц для более сложных архитектур (16), тогда как печатные неорганические системы могут демонстрировать еще большую производительность (17⇓–19). Впечатляет, что Sani et al. (8) показывают, что эти устройства достаточно стабильны через 2 года после изготовления Sani et al. сообщают об уникальной комбинации материалов для печати высокопроизводительных диодов. или при работе на частоте 1,6 ГГц более 1 ч (>10 90 573 12 90 574 циклов). Далее авторы проверили возможности лучших диодов, изготовив антенно-диодно-электрохромную схему индикации (е-метку), которая питалась от мобильного телефона, работающего в диапазоне GMS (максимальная мощность = 2 Вт, частоты 0.9 и 1,8 ГГц). Несмотря на непревзойденные частоты и потери мощности из-за беспроводной передачи сигнала, в оптимальных устройствах дисплей включается в течение 10 с.

Рис. 1.

( A ) Поперечное сечение диодного выпрямителя, использованного Sani et al. (8). ( B ) Оптическое изображение напечатанного диода с выделенными компонентами материалов. ( C ) Схематическое изображение беспроводной системы питания дисплея электронной этикетки. ( D ) Изображение комплектного антенно-диодного устройства отображения и мобильного телефона в качестве источника РЧ.На рисунке также показано переключение дисплея из выключенного состояния (1), в частичное (2) и полностью включенное состояние (3) при совершении телефонного звонка.

Как и в любом новаторском исследовании, работа Sani et al. (8) поднимает новые вопросы и возможности для оптимизации. Очевидно, что печатный диод и общий выход схемы должны быть улучшены для коммерческого эффекта. Таким образом, было бы поучительно посмотреть, улучшится ли выход устройства при использовании более контролируемого распределения размеров микрочастиц Si/NbSi ₂ и может ли использование других полупроводниковых микро- или наноструктур обеспечить лучший вход.Еще одним достижением станет упрощение процесса печати, поскольку в этих экспериментах для проводящего слоя требуется четыре этапа трафаретной печати, два этапа прессования и два этапа фотоотверждения.