Zbior Zadań z analogówki wersja 2.0.pdf
(
4627 KB
)
Pobierz
3.Diody półprzewodnikowe
Równanie Shockley'a (w zór 2.8) jest podstawą do aproksymacji charakterystyki diody modelami
Idwuodcinkowymi oraz wyznaczenia niektórych parametrów technicznych diody np. temperaturowego
Gryfu napięcia złącza (krzemowego):
= -2 ,3 ^ .
a r
yl=const
■
K
(3.1)
fWśród parametrów technicznych diody można wymienić:
■
U
br
-
graniczna wartość napięcia w kierunku zaporowym
{U
rsu
)\
UM
- dopuszczalna wartość napięcia wstecznego
(U
rru
\ U
ro
,
t
Q&‘UB
r
\
I
q
- dopuszczalny prąd średni wyprostowany w kierunku przewodzenia (nie mylić z
prądem zaporowym złącza).
Równanie 2.8 słuszne dla złącza idealnego nie opisuje pracy diody w zakresie przebicia. Parametr)
(techniczne diod wykorzystujących to zjawisko, czyli diod stabilizacyjnych są następujące:
Uz
- napięcie stabilizacji,
ri
- rezystancja dynamiczna w zakresie stabilizacji,
Izmin -
minimalny prąd diody w obszarze stabilizacji,
Pri
- maksymalna m oc strat,
podstawową zależnością opisującą działanie diod pojemnościowych jest równanie 3.5.
śDla fotodiod charakterystykę prądowo-napięciową możemy opisać równaniem:
f = / o l e* P - ^ - l - / /
i
cu
i
(3-2)
gdzie
I/}tsX
fotoprądem powstałym pod wpływem promieniowania.
(Przykładowe charakterystyki statyczne różnych diod pokazano na rysunku Rys. 3.1. Warto porównać
[pokazane tutaj charakterystyki z m odelową charakterystyką złącza pokazaną na Rys. 2.2.
SOOm ■ ■ . . ............................. .....
■
. ■
DEL niebieska
DEL zielona
DEL
czerwona
Dioda Si BZP620C5W
dioda Schouky’
ego
DELzółia
Dioda GcAAFI 53
10
1
lOOm
lOm
30.0m
20 Om
Im
I
00
)i
\l
lOOn
I
/
1.0
lOOm
lOn
|
0.5
/
/'
,/
- -—- -
15
/
Łr
*
•
•
r
•
00
UL
03
In
DELM tM b
Miodom
0S.CMWM
D«faS.BZW20C5V6
4
m
4
i
SdMMh/(f>
DELlttt
DwfcGcAAPUJ
30
33
40
45
- ■
20
23
ID
13
20
23
3.0
33
40
43
30
U, W
w
Rys.3.1. Statyczne charakterystyki prądowo-napięciowc typowych diod półprzewodnikowych w układzie liniowym- po
lewej stronie i (te same charakterystyki) w układzie logarytmiczno-liniowym - po prawej stronie
Podczas analizy układu z diodą zastępujemy element nieliniowy jego modelem. Uproszczony
algorytm postępowania przedstawiono na Rys. 3.2. Różne są sposoby opisu modelu: schemat
zastępczy, zestaw wzorów.
34
Elektronika. Zbiór zadań
Rys.3.2. Algorytm analizy układu z elementem nieliniowym w zakresie małego sygnału.
Opisane w rozdziale 2 właściwości idealnego złącza p-n pozwalają zbudować model diody
półprzewodnikowej. Dla prądu stałego jest on opisany równaniem Shockleya (Rys. 3.6). Pracę diody
przy prądzie zmiennym w zakresie małych sygnałów można opisać wykorzystując schemat zastępczyń
diody pokazany na Rys. 3.5. Obwód ten zawiera rezystancję szeregową
Rs,
rezystancję upływu
Ru
oraz
omówione w rozdziale
2
parametry dynamiczne:
z(l + Io)
oĄ
rjkT
\
3 4 )1
'
Jlgg§
CjQ
(.
JS
111
BI
gdzie v=l/2 lub v=l/3 dla odpowiednio: złącza skokowego lub liniowego.
Najczęściej spotykane modele diod półprzewodnikowych zebrano w tabeli 3.1.
3 .Diody
półprzewodnikowe
jmodel malosygnałowy (dla
składowej zmiennej)
Rys.3-4-Malosygnakrwymodel diody
model
malosygnałowy
uwzględnieniem
R,
i
R,
z
gd
— C/ __Cy
| j
|J£
Rys.3.5. Malosygnałowy schemat zastępczy (model) diody półprzewodnikowej
z uwzględnieniem /?; i gfl______________________
->
model
staloprądowy
nieliniowy
(uproszczony -
bez
R,
i
Ry)
M o
IB
Jo
h i
f
l i L
Rys.3-6-Slaloprądowy nieliniowy model diody
zawór idealny
/ o = 0A d l a t / D < 0 V
( /o = 0V d l a / o 2 0 A
U
d
Rył-?.7.Qdcinlunw»4inkmy model diody
z
napięciem progowym
//> = OAdlaUg S
Uq
*/p
Uq —Uq
dla
1p
> O
A
l
/0
= 0,7V dla diody Si
U0
=03V dla diody Ge
U0
= 0,4V dla diody m-s
t
/0
= l,*V dla diody GaAs |
W
/p y ł
R y ł.J t Odciafcowo-limowy modd diody t MpKCia* proy*™
Elektronika. /blAr tadtrt
i
//) • GA dla
U p & U
q
/ _ ■
ElŁZllSL
dla t/f l >
V
u*
a
T
z
rezystancją
dynamiczną
Rys.3.9. Od e i n k o w o * / rtaytanęjądynamiczną
Z
przebiciem
bez
rezystancji
dynamicznych
wygodny przy analizie
ograniczników
E i
Up
■ Ad
-U% <Up <U
q
O to
J
Up mU
d
/p
^
0
q
la
[Up
-
-Uz
d
Ip
<O
lo
A
Hf
(Jo
U
D
Rys.3.10. Odclnkowo-llnlowy model diody z przebiciem, bez rezystancji
dynamicznych
z przebiciem
I p
■ OA dla -Ł/g <
U p
£
U
q
Q dla
U p > U
q
rd
U p
■
~U2
dla
I p
< OA
j D . v j i ź y . z . d]a U D < _u
rZ
Ip
=
f
I
d
l/rz
-i/z
I
Ryi.3.1
1
. Odclnkowo-Hniowy modol diody z przebiciem
3.Diody półprzewodnikowe
37
Ł
a
DANIA
Dioda półprzewodnikowa
jest opisana równaniem Shockleya z parametrami
pA, i/=I i
pracuje w temperaturze
7=293 K. Zakładając, że dioda
jest spolaryzowana
napięciem
(,y=0.5
V, wyznaczyć prąd
I f
oraz rezystancję statyczną
R
i dynamiczną
rj
w tym punkcie
pracy. Przy jakim napięciu
f/j prąd
1
ulegnie podwojeniu?
Odpowiedź:
3,88 mA; rt=128,8
Ci; r r 6M
U ,-0,517
V.
Charakterystykę statyczną
diody opisanej równaniem Shocklę/a należy aproksymowić
charakterystyką dw uodcinkow ą
(Rys. 3.13) tak, aby charakterystyki aproksymowana i
aproksymująca miały tę sam ą
wartość oraz takie samo nachylenie dla prądu
MO
mA. Przyjąć:
7 pA. 7=1. 7~=293 K.
^=1
.. - a S M
2
0
l/,trA 1
5
ID
)
r
dggfr.
»
i
|
o
£/,V
I Rys 3.12. Aproksymacja charakterystyki statycznej diody
HpuraUeryslyka dwuodcinkową (zad!
32)
Rys. 3.13. Układ do ad. 3.3
B
j
.
Odpowiedź:
r,r2,5
O; {/o=0,55 V.
Dioda półprzewodnikowa opisana równaniem Shockle/a o parametrach /(plOnA,
7“1
jest
połączona równolegle z rezystancją
100 Q (Rys. 3.13). Zakładając że przez dwójnik ten
płynie prąd
i=l+Im
sm(<a)
A znaleźć taką wartość prądu stałego / aby napięcie zmienne na
diodzie wynosiło u=50/„sin(<uf) V.
Odpowiedź: 7=2,78 mA.
-
6
*-
i
3.14. Układ prostownika jednopolówkowego
«n
I
.
A
*«
\
4X
U,
f l
Rys. 3.15. Układ do zad. 3J
3.16. Układ prostownika jednopołówkowego z filtrem
Dla prądu
1=2
mA określono parametry małosygnałowego modelu diody (Rys. 3.12): S r
*
a
3
V l2 .6 fi, C ^320 pF. Znaleźć wartości tych parametrów jeśli prąd wzrośnie do
wartości
/i**3 mA.
Odpowiedź:
rdi**8,4
O; C ^ ^ S O pF; /?s**3 O.
Plik z chomika:
jacekplacekjacek
Inne pliki z tego folderu:
KiCad (PCB, PTH, Siatka, GitHub)#2 - YouTube (360p).mp4
(68208 KB)
KiPart_ Because Building Parts Sucks Donkeys! - YouTube (360p).mp4
(53352 KB)
Advanced KiCad Zones Tutorial (Copper Planes) - YouTube (360p).mp4
(42084 KB)
Mini Ploter CNC - Jak to jest zrobione_ #2 - YouTube (360p).mp4
(34707 KB)
Jak zrobić Laser z Nagrywarki DVD_ - ArtekDIY #13 - YouTube (360p).mp4
(27882 KB)
Inne foldery tego chomika:
Pliki dostępne do 08.07.2024
Android
Antyvirus
AstroFotografia
AudioBook
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin