Leçon de physique sur le thème "Semi-conducteurs. Courant électrique par contact de semi-conducteurs de type p-n

Diodes Zener et stabilisateurs Les diodes Zener et stabilisateurs sont des dispositifs semi-conducteurs conçus pour stabiliser la tension. Le fonctionnement de la diode Zener est basé sur l'utilisation du phénomène de claquage électrique de la jonction p-n lorsque la diode est allumée en sens inverse. Le fonctionnement des stabilisateurs repose sur l'utilisation d'une faible dépendance de la branche directe de la caractéristique I-V de la diode et du courant qui la traverse. La caractéristique courant-tension d'une diode Zener dans le sens direct n'est pratiquement pas différente de la branche directe de n'importe quelle diode au silicium. Sa branche inverse a la forme d’une ligne presque parallèle à l’axe du courant. Par conséquent, lorsque le courant change sur une large plage, la chute de tension aux bornes de l'appareil ne change pratiquement pas. Cette propriété des diodes au silicium leur permet d'être utilisées comme stabilisateurs de tension. Diode Zener UGO.

Paramètres de base d'une diode Zener Paramètres de base d'une diode Zener : tension de stabilisation nominale U st.nom - chute de tension aux bornes de la diode au courant de stabilisation nominal I st nom ; écart admissible de la tension de la diode Zener par rapport à la valeur nominale U st ; courant de stabilisation minimum I st.min ; courant de stabilisation maximum I st.max. En cas de dépassement, le claquage thermique commence ; tension minimale de stabilisation Ust.min ; tension de stabilisation maximale U st.max ; résistance différentielle de la diode Zener r d = (U st.max - U st.min) / (I st.max - I st.min) ;

Les principaux paramètres de la diode Zener sont le coefficient de température de la tension de stabilisation (TKН) - le rapport entre la variation relative de la tension de stabilisation et la variation absolue de la température. environnement: TKН = U st / (U st.nom *T) ; Puissance dissipée maximale P max.

LED Une LED est un dispositif semi-conducteur émissif conçu pour convertir directement l'énergie électrique en lumière. Lorsqu'une tension continue est appliquée à la jonction p – n, on observe une injection intense de porteurs de charge majoritaires et leur recombinaison, au cours de laquelle les porteurs de charge disparaissent. Pour de nombreux semi-conducteurs, la recombinaison est de nature non radiative : l'énergie libérée lors de la recombinaison est abandonnée. réseau cristallin et se transforme en chaleur. Cependant, dans les semi-conducteurs fabriqués à base de carbure de silicium (SiC), de gallium (Ga), d'arsenic (As) et de certains autres matériaux, la recombinaison est radiative, l'énergie de recombinaison est libérée sous forme de quanta de rayonnement photonique.

Paramètres LED Paramètres principaux : tension directe constante U pr au courant direct maximum admissible I pr.max ; courant continu maximum admissible I pr.max ; luminosité de la diode B au courant direct maximum admissible I pr.max ; la puissance totale de rayonnement P est totale à un courant continu continu d'une certaine valeur ; largeur du diagramme de rayonnement lumineux.

Caractéristiques des LED Les principales caractéristiques des LED sont les caractéristiques spectrales et directionnelles. Les caractéristiques spectrales déterminent la dépendance de la luminosité relative du rayonnement sur la longueur de l'onde émise à une certaine température. La caractéristique de directivité détermine la valeur de l'intensité relative du rayonnement lumineux en fonction de la direction du rayonnement.

Photodiode Une photodiode est un détecteur de rayonnement photovoltaïque sans amplification interne dont l'élément photosensible contient une structure de jonction p-n. Lorsque la jonction pn d’une photodiode est éclairée dans le sens inverse, le nombre supplémentaire d’électrons et de trous augmente. Le nombre de porteurs de charge minoritaires qui traversent la jonction augmente. Cela conduit à une augmentation du courant dans le circuit. Le mode de fonctionnement d'une photodiode avec une source d'alimentation externe est appelé photodiode, et sans source externe, il est appelé mode valve. Dans la plupart des cas, la diode est allumée dans le sens inverse.

Principales caractéristiques d'une photodiode La caractéristique courant-tension I d = f (U) à Ф = const détermine la dépendance du courant de la photodiode sur la tension à ses bornes à valeur constante flux lumineux. Lorsqu'elle est complètement obscurcie (Ф = 0), un courant d'obscurité I tm traverse la photodiode. À mesure que le flux lumineux augmente, le courant de la photodiode augmente. La caractéristique lumineuse représente la dépendance du courant de la photodiode sur l'amplitude du flux lumineux à une tension constante sur la photodiode : I d = f(F) à U d = const. Sur une large plage de variations du flux lumineux, la caractéristique lumineuse de la photodiode s'avère linéaire. La caractéristique spectrale montre la dépendance de la sensibilité spectrale sur la longueur d'onde de la lumière incidente sur la photodiode.

Paramètres de base d'une photodiode Paramètres de base des photodiodes : sensibilité intégrale K, rapport du photocourant de la diode à l'intensité du flux lumineux incident provenant d'une source étalon (lampe à incandescence au tungstène avec une température de couleur du filament de 2854 K) ; tension de fonctionnement U p tension appliquée à l'appareil en mode photodiode. courant de tempo I gm courant circulant dans le circuit de diodes à tension de fonctionnement et sans éclairage. durabilité T D durée de vie minimale dans des conditions normales de fonctionnement.

Application des photodiodes Applications principales : dispositifs d'entrée et de sortie d'ordinateur ; photométrie; contrôle des sources lumineuses; mesure de l'intensité lumineuse, transparence de l'environnement ; régulation et contrôle automatiques de la température et d'autres paramètres, dont la modification s'accompagne d'une modification des propriétés optiques de la substance ou du milieu.

Diode Schottky La diode Schottky est une diode semi-conductrice réalisée à base d'un contact métal-semi-conducteur. Considérons le fonctionnement d'un contact métal-semi-conducteur. Les processus lors d'un tel contact dépendent du travail de travail des électrons. c'est-à-dire sur l'énergie qu'un électron doit dépenser pour sortir d'un métal ou d'un semi-conducteur. Laissez A m

Diode Schottky Flux d'électrons prédominant du métal vers le semi-conducteur. Les porteurs de charge majeurs (électrons) s'accumulent dans la couche semi-conductrice et cette couche s'enrichit. La résistance d'une telle couche est faible quelle que soit la tension d'alimentation. Soit A m > A n. "> A n."> " title="(!LANG : diode Schottky La libération des électrons du métal dans le semi-conducteur prédomine. Les principaux porteurs de charge (électrons) s'accumulent dans la couche semi-conductrice et cette couche s'enrichit. La résistance de une telle couche est faible quelle que soit la tension d'alimentation. Soit A m >."> title="Diode Schottky Flux d'électrons prédominant du métal vers le semi-conducteur. Les porteurs de charge majeurs (électrons) s'accumulent dans la couche semi-conductrice et cette couche s'enrichit. La résistance d'une telle couche est faible quelle que soit la tension d'alimentation. Soit A m >"> !}

Diode Schottky Les électrons quittent le semi-conducteur et une région se forme dans la couche limite qui est dépourvue de porteurs de charge majeurs et présente donc une résistance élevée. Une barrière de potentiel est créée dont la hauteur dépend fortement de la polarité de la tension appliquée. Cette transition a des propriétés rectificatrices. Cette transition a été étudiée par le scientifique allemand Walter Schottky et porte son nom. Les diodes basées sur cette jonction présentent les avantages suivants par rapport aux diodes basées sur une jonction pn : hautes performances, puisque dans le métal d'où proviennent les électrons du semi-conducteur, il n'y a pas de processus d'accumulation et de résorption des charges minoritaires des porteurs ; faible chute de tension directe (environ 0,2 – 0,4 V), qui s'explique par la faible résistance du contact métal-semi-conducteur.

diode Zener
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Stabilisateur de tension basé sur une diode Zener et les caractéristiques courant-tension des diodes Zener 1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh

Basé sur un stabilisateur de tension
diode Zener et caractéristiques courant-tension des diodes Zener 1-KS133A, 2KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh
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Caractéristiques courant-tension
1-KS133A, 2-KS156A, 3-KS182Zh, 4-KS212Zh
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Varicap : désignation et sa signification
Capacité maximale du variateur
est de 5 à 300 pF
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APPLICATION DES DIODES

En génie électrique :
1) dispositifs redresseurs,
2) dispositifs de protection.
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SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Fonctionnement d'un redresseur demi-onde

Tension de sortie du redresseur


u(t) = u(t) - u(t),
En valeur moyenne -
U = Um/π,


chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

Redresseur pleine onde monophasé
avec point médian
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Redresseur pleine onde monophasé avec point médian

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Fonctionnement du redresseur double alternance

également déterminé par la deuxième loi
Kirchhoff :
En valeur instantanée -
vous (t)= vous (t) - vous (t),
Sous forme de valeur effective –
U = 2Um/π
chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Pont redresseur monophasé

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Fonctionnement d'un pont redresseur double alternance

Dans ce circuit, la tension de sortie
déterminé par la deuxième loi de Kirchhoff :
En valeur instantanée -
vous (t)= vous (t) - 2u (t),
Sous forme de valeur effective –
U = 2Um/π,
tout en ignorant la chute de tension aux bornes
diodes en raison de leur petite taille.
chaleur
entrée
chaleur
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diode

SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Fréquence d'ondulation
f1п = 3 fс
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SCHÉMAS DU REDRESSEUR

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Circuit de commande de pont triphasé

La composante constante dans ce circuit
assez gros
m
, alors Ud 0 =0,955Uл m,
U 2 U Péché
d0
2
m
où : U2 – valeur efficace du linéaire
tension d'entrée du redresseur,
m – nombre de phases du redresseur.
Ul m - valeur d'amplitude de linéaire
tension
Les amplitudes des pulsations harmoniques sont petites,
et leur fréquence de pulsation est élevée
Um1 = 0,055Uл m (fréquence f1п = 6 fс)
Um2 = 0,013Uл m (fréquence f2п = 12 fс)
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FILTRES RÉSEAU

Capacitif (C – filtres)
Inductif (L – filtres)
LC - filtres
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Capacitif (C – filtre)

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Capacitif (C – filtre)

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Capacitif (C – filtre)

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Inductif (L – filtre)

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Inductif (L – filtre)

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Transistors bipolaires
Transistor bipolaire
appelé semi-conducteur
appareil avec deux jonctions p-n.
Il a une structure à trois couches
type n-p-n ou p-n-p
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Structure et notation
transistor bipolaire
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Structure du transistor bipolaire

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Modes de fonctionnement des transistors
On distingue les modes transistor suivants :
1) mode de coupure de courant (mode fermé
transistor) lorsque les deux jonctions sont polarisées
sens inverse (fermé); 2)mode
saturation (mode transistor ouvert),
lorsque les deux transitions sont biaisées vers l'avant
sens, les courants dans les transistors sont maximaux et
ne dépend pas de ses paramètres : 3) mode actif,
lorsque la jonction de l'émetteur est polarisée en direct
sens, collecteur - dans le sens opposé.
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Régime avec un socle commun

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Circuit avec une base commune et sa caractéristique courant-tension
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Circuit d'émetteur commun (CE)

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Circuit avec un collecteur commun (OK)

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Circuit avec OE(a), sa caractéristique courant-tension et circuit avec OK(b)

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Caractéristiques et circuits équivalents des transistors

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Circuit émetteur commun

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Oscillogrammes en entrée et sortie d'un amplificateur avec OE

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Circuit émetteur commun

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Thyristors

Les structures multicouches comportant trois jonctions p-n sont appelées thyristors.
Thyristors à deux bornes
(deux électrodes) sont appelés
les dinisteurs,
avec trois (trois électrodes) -
thyristors.
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Propriétés des thyristors

La propriété principale est
possibilité d'être à deux
états d'équilibre stable :
aussi ouvert que possible, et
aussi fermé que possible.
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Propriétés des thyristors

Vous pouvez allumer les thyristors
impulsions de faible puissance le long du circuit
gestion.
Éteindre - changer la polarité
tension du circuit d'alimentation ou
diminuer le courant anodique à
valeurs inférieures au courant de maintien.
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Application des thyristors

Pour cette raison, les thyristors sont classés comme
changement de classe
dispositifs semi-conducteurs, principalement
dont l'application est
commutation sans contact
circuits électriques.
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Structure, désignation et caractéristiques courant-tension du dinistor.

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Lorsque le dinistor est allumé directement, la source
l'alimentation En polarise les jonctions p-n P1 et P3 vers
vers l'avant, et P2 - dans le sens opposé,
le dinistor est à l'état fermé et
toute la tension qui lui est appliquée chute
à la transition P2. Le courant de l'appareil est déterminé
courant de fuite Iut dont la valeur
est de l'ordre des centièmes
microampère à plusieurs microampères
(section OA). Différentiel
toi
résistance dinistor Rdiff = l dans la section
L’OA est positive et assez importante. Son
la valeur peut atteindre plusieurs centaines
mégaohm Sur la section AB Rdiff<0 Условное
La désignation du dinistor est indiquée sur la Fig.b.
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Structure des thyristors

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Désignation du thyristor

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Conditions de mise sous tension du thyristor

1. Tension directe sur le thyristor
(anode +, cathode -).
2. Ouverture d'impulsion de contrôle
le thyristor devrait suffire
pouvoir.
3. La résistance à la charge doit
être moins que critique
(Rcr = Umax/Isp).
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Transistors à effet de champ
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Transistors à effet de champ (unipolaires)

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Transistor à effet de champ à grille isolée

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COMMENTAIRES Préparé par Stepanov K.S.

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RETOUR

L'influence de la cause sur l'effet,
provoquant cette cause est appelé
retour.
Des commentaires qui renforcent

positif (POS).
Affaiblissement des commentaires
l'effet de la conséquence s'appelle
négatif (NOS).
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Schéma fonctionnel du système d'exploitation

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Retour de courant en série

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Retour de courant en série

Gain de l'amplificateur
Tu es dehors
direction de la flèche
K
Tu es dans
Coefficient de transmission inverse
connexions dans le sens de la flèche
U os
Tu es dehors
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Retour de courant en série

β montre quelle partie de la sortie
la tension est transmise à l'entrée.
Généralement
1
U dans U dans U oc U dans U dehors
U dehors KU dans K (U dans U dehors)
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Retour de courant en série

Ainsi
Alors
K
K
1K
Tu es dehors
K
KKK
Tu es dans
U os
U sur Z n
K
1
Zн
K
1K
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Retour de courant en série

Impédance d'entrée
Puisque dans le schéma
Alors
Z po (1 K) Z po
U os (je sors, je rentre)
U in U in (je sors, je rentre)
Z dans Z dans (1 K I)
Sortie Z (entrée 1 K)
Z dehors
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Retour de courant en série

Où KI est le facteur d’amplification actuel. Il
doit être inférieur à zéro, c'est-à-dire amplificateur
doit être inversé.
K dans Zin * Kin /(Rg Zin)
Chez OOS K à<0
Utilisé lorsque vous en avez besoin
grand Zout. Alors un tel amplificateur
équivalent à un générateur de courant. À
un OOS profond est juste
>>Zout
Z dehors
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Retour de tension série

Système d'exploitation série
tension
Par
Augmente l'entrée et diminue
impédance de sortie
Z dehors
Z dehors
1 K po
Z dans
Rg Z dans
où Kv – coefficient de transmission
amplificateur en mode veille
Émetteur suiveur – Lumineux
exemple de OOS séquentiel
tension
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Retour de courant parallèle

Parallèle
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OOS par courant

Retour de tension parallèle

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ÉLÉMENTS LOGIQUES Préparé par Stepanov K.S.

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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Éléments logiques - appareils,
destiné au traitement
informations sous forme numérique
(séquences de signaux hauts -
Niveaux "1" et bas - "0" en binaire
logique, la séquence "0", "1" et "2" dans
logique ternaire, séquence "0",
"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" et "9" dans
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Physiquement, des éléments logiques
peut être accompli
mécanique,
électromécanique (sur
relais électromagnétiques),
électronique (sur diodes et
transistors), pneumatiques,
hydraulique, optique, etc.
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

Après la preuve du théorème en 1946
John von Neumann sur l'économie
systèmes positionnels exponentiels
le calcul est devenu connu
avantages du binaire et du ternaire
systèmes numériques par rapport à
système de nombres décimaux.
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ÉLÉMENTS LOGIQUES

La dualité et la trinité permettent
réduire considérablement le nombre
opérations et éléments effectuant
ce traitement, par rapport à
portes logiques décimales.
Les éléments logiques fonctionnent
fonction logique (opération) avec
signaux d'entrée (opérandes,
données).
Stepanov Konstantin Sergueïevitch

ÉLÉMENTS LOGIQUES

Opérations logiques avec un
opérande sont appelés unaires, avec
deux - binaire, avec trois -
ternaire (triaire,
trinaire), etc.
Stepanov Konstantin Sergueïevitch

ÉLÉMENTS LOGIQUES

Parmi les opérations unaires possibles avec
la sortie unaire présente un intérêt pour
les implémentations représentent les opérations
en outre, les négations et les répétitions
l'opération de négation a une grande
signification que l'opération de répétition, Stepanov Konstantin SergeevichUne règle mnémonique Pour l'équivalence avec tout

Le résultat sera :

un nombre pair de « 1 » est valide,

un nombre impair de « 1 » est valide,
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Addition modulo 2 (2XOR, inégal). Inversion d'équivalence.

UN
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0
0
1
1
B
0
1
0
1
f(AB)
0
1
1
0

Règle mnémonique

Pour une somme modulo 2 avec n'importe quel
le nombre d'entrées ressemble à ceci :
Le résultat sera :
"1" si et seulement si à l'entrée
un nombre impair de « 1 » est valide,
"0" si et seulement si à l'entrée
un nombre pair de « 1 » est valide,
Stepanov Konstantin Sergueïevitch

Merci de votre attention
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Chapitre 2 Diodes semi-conductricesSemi-conducteur
diode
est
toi-même
dispositif semi-conducteur avec une jonction p-n et deux
conclusions. La plupart des diodes sont basées sur
jonctions p-n asymétriques. Parallèlement, l'un des domaines
diode, généralement (p+) fortement dopée et appelée émetteur,
autre
(n)
légèrement allié
–
base.
Jonction P-n
placé dans la base car il est légèrement allié.
Structure, symbole et nom des conclusions
montré sur la fig. 3.1. Entre chaque zone extérieure
semi-conducteur et sa sortie il y a un contact ohmique,
qui sur la Fig. 3.1 est représenté par une ligne grasse.
Selon la technologie de fabrication, il existe :
diodes ponctuelles, en alliage et microalliage, à diffusion
base, épitaxie, etc.
Par
fonctionnel
but
diodes
divisé:
redresseur, universel, impulsion, diodes Zener et
stabilisateurs, varicaps, tunnel et inversés, ainsi que diodes micro-ondes, etc.

Classification des diodes par objectif fonctionnel et leur UGO

2.1. Caractéristique courant-tension de la diode

La caractéristique courant-tension d'une diode réelle présente un certain nombre de différences par rapport à la caractéristique courant-tension d'une jonction p-n (Fig. 3.2).
Pour le biais direct, la résistance volumétrique doit être prise en compte
zones de la base rb et de l'émetteur re de la diode (Fig. 3.3.), généralement rb >> re. Une chute
la tension aux bornes de la résistance de volume à partir du courant de diode devient
significative à des courants dépassant plusieurs milliampères. En plus,
une partie de la tension chute aux bornes de la résistance. Par conséquent
la tension directement à la jonction p-n sera inférieure à la tension,
appliqué aux bornes externes de la diode. Cela entraîne un déplacement de la ligne
branches de la caractéristique courant-tension vers la droite (courbe 2) et une dépendance presque linéaire de la valeur appliquée
tension.
La caractéristique courant-tension de la diode, prenant en compte la résistance volumique, s'écrit par l'expression
φU
je je 0 e T 1
UφIrb
je je 0 e T 1
où Upr est la tension appliquée aux bornes ; r est la résistance totale de la base et
électrodes à diode, généralement r = rb.
Lorsque la diode est polarisée en inverse, le courant de la diode ne reste pas constant égal à I0
ceux. une augmentation du courant inverse est observée.
Cela s'explique par le fait que le courant inverse de la diode est constitué de trois composantes :
Iobr =I0 + Itr + Iut
U φ Irb
T
Je I0 e
1
où I0 est le courant thermique de la transition ;
Itr – courant de génération thermique. Il augmente avec l'augmentation de la tension inverse.
Cela est dû au fait que jonction p-n se dilate, son volume augmente et
par conséquent, le nombre de porteurs minoritaires produits augmente
en raison de la génération thermique. Il est 4 à 5 ordres de grandeur supérieur au courant I0.
Iut – courant de fuite. C'est lié à la valeur finie de la conductivité de surface
cristal à partir duquel la diode est fabriquée. Dans les diodes modernes, c'est toujours
moins de courant thermique.

Diodes semi-conductrices

Une diode semi-conductrice est un semi-conducteur de conversion électrique
un appareil avec une jonction électrique et deux bornes, qui utilise
diverses propriétés jonction pn(conductivité unidirectionnelle, claquage électrique,
effet tunnel, el. capacité).
Diode redresseur
Diode germanium Diode silicium
Diode Zener
Varicap
Diode tunnel
Diode inversée

2.2. Circuit équivalent à diode

Il s'agit d'un circuit composé d'éléments électriques qui prennent en compte
processus physiques se produisant dans la jonction p-n et l'influence
éléments structurels pour les propriétés électriques.
Circuit équivalent substitutions p-n transition à petit
signaux, lorsque les propriétés non linéaires de la diode peuvent être ignorées
montré sur la fig. .
Ici CD est la capacité totale de la diode, selon le mode ; Rp = Rdiff
- résistance de transition différentielle dont la valeur
déterminé en utilisant la caractéristique courant-tension statique de la diode à un fonctionnement donné
points (Rdiff = U/I|U=const) ; rb - électricité distribuée
résistance de la base de la diode, de ses électrodes et de ses bornes, Rth –
résistance aux fuites.
Parfois, le circuit équivalent est complété par une capacité entre les bornes
diode SV, les capacités Svh et Svyh (représentées en pointillés) et
inductance des bornes BT.
Le circuit équivalent pour les gros signaux est similaire
le précédent. Cependant, il prend en compte les propriétés non linéaires de la jonction p-n en remplaçant la résistance différentielle par
source de courant dépendante de la source I = I0 (eU/ T – 1).

2.3. L'influence de la température sur la caractéristique courant-tension de la diode

I0(T)=I(To)2(T-To)/T*,
La température ambiante a un impact significatif sur
caractéristique courant-tension de la diode. Avec de légers changements de température
le cours des branches directes et inverses de la caractéristique courant-tension change.
À mesure que la température augmente, la concentration de substances non basiques augmente
porteurs dans un cristal semi-conducteur. Cela conduit à une augmentation du courant inverse
transition (due à une augmentation du courant de ses deux composantes : I® et Itr), ainsi que
réduisant la résistance volumétrique de la zone de base. En augmentant
température, le courant de saturation inverse augmente environ 2 fois à
germanium et 2,5 fois pour les diodes au silicium tous les 10 °C. Dépendance
le courant inverse en fonction de la température est approximé par l'expression
I0(T)=I(To)2(T-To)/T*,
où : I(T0)-le courant est mesuré à la température T0 ; T – température actuelle ; T*
- température de doublement du courant inverse - (5-6) 0С – pour Ge et (9-10) 0С – pour Si.
L'augmentation maximale admissible du courant inverse de la diode détermine
la température maximale admissible de la diode, qui est de 80-100°C
pour les diodes au germanium et 150 - 200 °C pour les diodes au silicium.
Le courant de fuite dépend faiblement de la température, mais peut
change avec le temps. Par conséquent, cela détermine principalement le temps
instabilité de la branche inverse de la caractéristique courant-tension.
À mesure que la température augmente, la branche directe de la caractéristique courant-tension se déplace vers la gauche et
devient plus raide (Fig. 3.3). Ceci s'explique par la croissance d'Irev (3,2) et
en diminuant rb, ce dernier réduit la chute de tension à la base, et
la tension directement à la jonction augmente à une tension constante
sur des broches externes.
Pour évaluer l’instabilité en température de la branche directe, nous introduisons
coefficient de température de tension (TKN) t = U/ T, montrant
comment la tension directe sur la diode change-t-elle avec un changement de température de
10C à courant direct fixe. Dans la plage de température de -60 à
+60 "С t -2,3 mV/°С.

2.4. Diodes de redressement

Diodes de redressement - conçues pour redresser les basses fréquences
Courant alternatif et sont couramment utilisés dans les alimentations. Sous lissage
comprendre la transformation du courant bipolaire en courant unipolaire. Pour le lissage
La principale propriété des diodes est utilisée : leur conductivité unidirectionnelle.
Comme diodes de redressement dans les alimentations pour redresser les grands
courants utilisant des diodes planaires. Ils ont grande surface contacter les zones p et n
et une grande capacité barrière (capacité Xc=1/(ωC), qui ne permet pas
redresser à hautes fréquences. De plus, ces diodes ont une grande valeur
courant inverse.
Les principaux paramètres caractérisant les diodes de redressement sont
sont (figure 2.1) :
- courant direct maximum Ipr max ;
- chute de tension aux bornes de la diode à une valeur donnée du courant direct Ipr (Upr
0,3...0,7 V pour les diodes au germanium et Upr 0,8...1,2 V pour les diodes au silicium) ;
- tension inverse constante maximale admissible de la diode Urev max ;
- courant inverse Irev à une tension inverse donnée Urev (valeur
le courant inverse des diodes au germanium est de deux à trois ordres de grandeur supérieur à celui de
silicium);
- capacité barrière de la diode lorsqu'une tension inverse lui est appliquée
d'une certaine taille;
- Fmax - plage de fréquences dans laquelle la diode peut fonctionner sans
réduire le courant redressé ;
- plage de température de fonctionnement (les diodes au germanium fonctionnent dans la plage de 60...+70°C, les diodes au silicium - dans la plage de -60...+150°C, ce qui s'explique par de petites
courants inverses des diodes silicium).
Puissance dissipée moyenne de la diode Рср Д – puissance moyenne sur la période
dissipé par la diode lorsque le courant circule dans les sens direct et inverse.
Le dépassement des valeurs maximales autorisées entraîne une forte réduction de la période
service ou panne de diode.
En améliorant les conditions de refroidissement (ventilation, utilisation de radiateurs), il est possible
augmenter la puissance de sortie et éviter les pannes thermiques. Application de radiateurs
Cela vous permet également d'augmenter le courant direct.

Redresseur demi-onde monophasé
Onde pleine monophasée
redresseur à mi-point
Industrie
sont émis
silicium
diodes de redressement pour des courants allant jusqu'à des centaines d'ampères et inverses
tensions pouvant atteindre des milliers de volts. S'il est nécessaire de travailler à
tensions inverses dépassant l'Urev admissible pour
une diode, puis les diodes sont connectées en série. Pour
augmenter
redressé
actuel
Peut
appliquer
connexion parallèle de diodes.
1) Redresseur demi-onde. Transformateur
sert à réduire l’amplitude de la tension alternative.
La diode sert à redresser le courant alternatif.
2) Redresseur double alternance. Schéma précédent
présente un inconvénient important. Cela consiste dans le fait que ce n'est pas
une partie de l’énergie de la source d’énergie primaire est utilisée
(demi-cycle négatif). La carence est éliminée dans
circuit redresseur double alternance.
Dans le premier demi-cycle positif (+), le courant
se déroule ainsi : +, VD3, RH↓, VD2, - .
Dans le second – négatif (-) comme ceci : +, VD4, RH↓ , VD1,- .
Dans les deux cas, il
circule à travers la charge en un seul
direction ↓ - de haut en bas, c'est-à-dire le redressement se produit
actuel.
Pont redresseur monophasé

2.5. Diodes d'impulsion

Les diodes à impulsions sont des diodes conçues pour fonctionner en mode commutation dans des circuits à impulsions.
Dans de tels circuits, ils agissent comme des interrupteurs électriques. La clé électrique a deux états :
1. Fermé lorsque sa résistance est nulle Rvd =0.
2. Ouvert lorsque sa résistance est infinie Rvd=∞.
Les diodes satisfont à ces exigences en fonction de la polarité de la tension appliquée. Ils ont peu
résistance aux déplacements vers l'avant direction, et super résistance lorsqu’elle est polarisée dans la direction opposée.
1. Un paramètre important des diodes de commutation est leur vitesse de commutation. Facteurs
limitant la vitesse de commutation des diodes sont :
a) capacité de la diode.
b) le taux de diffusion et le temps associé d'accumulation et de résorption des porteurs de charge minoritaires.
Dans les diodes pulsées, une vitesse de commutation élevée est obtenue en réduisant la surface de la jonction p-n, ce qui réduit
valeur de capacité de la diode. Cependant, cela réduit le courant direct maximum de la diode (Idirect max.). Impulsion
les diodes sont caractérisées par les mêmes paramètres que les redresseurs, mais ont également des paramètres spécifiques associés à
vitesse de commutation. Ceux-ci incluent : Temps d'établissement de la tension directe sur la diode (tset) : tset. –
temps pendant lequel la tension sur la diode, lorsque le courant direct est activé, atteint sa valeur stationnaire avec
précision spécifiée. Ce temps est associé au taux de diffusion et consiste en une diminution de la résistance de la surface de base sur
du fait de l'accumulation de porteurs de charge minoritaires injectés par l'émetteur. Au début, il est élevé, car petit
concentration de porteurs de charge. Après application d'une tension directe, la concentration de porteurs de charge minoritaires dans la base
augmente, cela réduit la résistance directe de la diode. Temps de récupération de la résistance inverse de la diode
(trecovery) : défini comme le temps pendant lequel la diode inverse le courant après la commutation
La polarité de la tension appliquée du direct vers l'inverse atteint sa valeur stationnaire avec un
précision. Ce temps est associé à la résorption depuis la base des porteurs de charge minoritaires accumulés au cours de l'écoulement
courant continu. restaurer – temps pendant lequel le courant inverse traversant la diode lors de sa commutation atteint son
valeur stationnaire, avec une précision donnée I0, généralement 10% du courant inverse maximum. trestore= t1.+ t2. , Où
t1. – temps de résorption pendant lequel la concentration de porteurs de charge minoritaires à la limite de la jonction pn devient
zéro, t2. – temps de décharge de la capacité de diffusion, lié à la résorption des charges minoritaires dans le volume du culot de la diode. DANS
En général, le temps de récupération est le temps nécessaire pour éteindre la diode, comme une clé.

2.7. Diodes Zener et stabilisateurs

Une diode Zener est une diode semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux faiblement
silicium dopé, qui est utilisé pour stabiliser la constante
tension. La caractéristique courant-tension d'une diode Zener à polarisation inverse présente une section de petite taille.
dépendance de la tension au courant qui la traverse. Cette zone apparaît derrière
calcul du claquage électrique (Fig. 1.5).
La diode Zener est caractérisée par les paramètres suivants :
Tension nominale de stabilisation Ust. tension nominale
sur une diode Zener en mode fonctionnement (à un courant de stabilisation donné) ;
courant de stabilisation nominal Ist.nom – courant traversant la diode Zener à
tension nominale de stabilisation ;
courant minimum de stabilisation Ist min - plus petite valeur actuel
stabilisation, dans laquelle le mode de panne est stable ;
courant de stabilisation maximal admissible Ist max - courant le plus élevé
stabilisation, dans laquelle le chauffage des diodes Zener ne dépasse pas les limites admissibles.
Résistance différentielle
Rst - rapport d'incrément de tension
stabilisation à l'incrément du courant de stabilisation qui la provoque : Rst =
TKN – coefficient de température de la tension de stabilisation :
TKN
Oust / Ist.
U st.nom.
100%
U st.nom. T
– changement relatif de tension sur la diode Zener réduit à un
degré.
Ust.nom.< 5В – при туннельном пробое.
Ust.nom. > 5V – lors d'une panne d'avalanche.
Les paramètres des diodes Zener incluent également le courant direct maximal autorisé
Imax, courant d'impulsion maximal admissible Ipr et max, courant d'impulsion maximal admissible.
puissance dissipée P max.

Stabilisateur de tension paramétrique (Fig. 9.). Il sert à fournir
tension constante aux bornes de la charge (Un) lorsque la tension constante change
alimentation (Upit) ou résistance de charge (Rн).
La charge (consommateur) est connectée en parallèle avec la diode Zener. Contraignant
la résistance (Rogr) sert à établir et à maintenir le mode correct
stabilisation. Habituellement, Rogr est calculé pour le point médian de la caractéristique courant-tension de la diode Zener (Fig. 5).
Le circuit assure la stabilisation de la tension grâce à la redistribution des courants IVD et
DANS
Analysons le fonctionnement du circuit.
D'après la deuxième loi, on écrit le rapport : Upit = (IVD + IN) Rogr + Un
Changer la tension d'alimentation en Upit entraîne l'apparition d'un incrément
tension aux bornes de la charge à Un et courants IVD = Un/rst, IH = Un/ Rn. Écrivons-le
équation originale pour les incréments :
Upit = (Un/rst + Un/ Rn) Rogr+ Un = Un(1/rst + 1/Rn) Rogr+ Un.
Résolvons-le par rapport à Un, nous obtenons Un = Un/
Puisque Rogr/rst est grand, Un est petit. Plus il y a de Rogr et moins il y a de premier, moins il y a de
changements dans la tension de sortie.
Calcul du circuit (généralement Usupply et RN sont spécifiés) :
Sélection de la diode Zener VD1 à partir des conditions :
et Ist.nom.>In.
2)Calcul
Rolim.
Tu es dedans. U st.nom.
Je st.nom.
U st.nom. Tu es dehors
Types de diodes Zener :
1. Précision. Ils ont une petite valeur TKN et une valeur normalisée
Ust.nom. Un petit TKN est obtenu en se connectant en série avec une diode Zener
(VD2), comportant des diodes TKN positives (VD1) dans le sens direct, dont le TKN
négatif. Puisque le TKN total est égal à leur somme, il s'avère petit en
taille.
2. Diode Zener à deux nœuds. Il se compose de deux diodes Zener incluses
contre-séquentiellement et est utilisé pour stabiliser l'amplitude des variables
stresser.
Les stabilisateurs sont des diodes semi-conductrices dans lesquelles
La stabilisation de tension utilise la branche directe de la caractéristique courant-tension. Tel
Dans les diodes, la base est fortement dopée en impuretés (rb→0), et donc leur direct
la branche est presque verticale. Les paramètres du stabilisateur sont similaires
Paramètres de la diode Zener. Ils sont utilisés pour stabiliser les petits
tension (Ust.nom. ≈0,6V), courant stabilisateur – ​​de 1mA à plusieurs
dizaines de mA et TKN négatif.

2.9. Diodes tunnel et inverses

A la frontière du fortement dopé (dégénéré) structures pn avec concentration d'impuretés
il y a un effet tunnel. n 10 20 él/cm 3
Cela se manifeste par le fait qu'avec la polarisation directe, la caractéristique courant-tension apparaît sur la branche directe
section descendante AB avec résistance négative Rdiff = U/ I|AB=r- 0.
La ligne pointillée sur le graphique montre la caractéristique courant-tension de la diode.
Cela permet l'utilisation d'une telle diode dans des amplificateurs et des générateurs électriques.
vibrations dans la gamme des micro-ondes, ainsi que dans les appareils pulsés.
Avec la polarisation inverse, le courant dû à la rupture du tunnel augmente fortement à faible
tensions
Les principaux paramètres d'une diode tunnel sont les suivants :
courant de crête et tension de crête Ip, Up - courant et tension au point A ;
courant et tension de vallée IB - courant et tension au point B ;
rapport actuel Iп/Iв ;
tension de crête - tension directe correspondant au courant de crête ;
tension de solution Up - tension continue, supérieure à la tension de vallée, à
dans lequel le courant est égal au pic ; inductance LD - inductance série totale
diode dans des conditions données ; capacité spécifique Сд/Iп - rapport de la capacité du tunnel
diode au courant de crête ; résistance différentielle gdif - valeur réciproque
raideur de la caractéristique courant-tension ; fréquence de résonance de la diode tunnel fo - fréquence de conception, à
qui est la réactance totale de la jonction pn et l'inductance du boîtier
la diode tunnel passe à zéro ; fréquence résistive limite fR - calculée
fréquence à laquelle la composante active de l'impédance est en série
le circuit constitué d'une jonction p-n et d'une résistance de perte devient nul ; bruit
constante de la diode tunnel Ksh - la valeur qui détermine le facteur de bruit de la diode ;
la résistance de perte de la diode tunnel Rn est la résistance totale du cristal,
connexions de contact et conclusions.
Les paramètres maximaux admissibles incluent la constante maximale admissible
courant direct de la diode tunnel Ipr max, courant d'impulsion direct maximal admissible
Ipr. et courant inverse constant maximum admissible Irev max,
la puissance micro-onde maximale admissible Rmicro-onde max dissipée par la diode.

Circuit générateur vibrations harmoniques sur
TD est montré sur la Fig. . Finalité des éléments : R1,
R2 – résistances, définissez le point de fonctionnement du tunnel
diode au milieu de la caractéristique I-V avec un négatif
résistance; Lk, Ck – circuit oscillatoire ; SBL
capacité
blocage,
Par
variable
composant il connecte une diode tunnel
parallèle au circuit oscillatoire.
Diode tunnel connectée en parallèle
oscillatoire
contour
compense
son
négatif
résistance
résistance
pertes du circuit oscillatoire, et donc oscillations
cela peut continuer indéfiniment.
Les diodes inversées sont un type
diodes tunnel. La concentration d'impuretés en eux
un peu moins que dans ceux des tunnels. En raison de ce,
eux
absent
parcelle
Avec
négatif
résistance. Sur une branche droite jusqu'aux contraintes
0,3-0,4V
disponible
pratiquement
horizontal
zone à faible courant continu (Fig.), tandis que
Comment
actuel
inverse
branches
début
Avec
petit
tension, due à une panne de tunnel, fortement
augmente. Dans ces diodes, pour les petites variables
des signaux,
direct
bifurquer
Peut
compter
Pas
conduit le courant et l'inverse conduit. Ainsi
le nom de ces diodes.
Convertit
diodes
sont utilisés
Pour
redressement de signaux micro-ondes de petites amplitudes (100300) mV.

2.10. Marquage des diodes semi-conductrices

Le marquage est composé de six éléments, par exemple :
KD217A
ou K C 1 9 1 E
123456
123456
1 - Lettre ou chiffre indiquant le type de matériau à partir duquel la diode est réalisée :
1 ou G – Ge (germanium) ; 2 ou K – Si (silicium) ; 3 ou A – GeAs.
2 - lettre, indique le type de diode en fonction de sa fonction :
D-diode ; C – diode Zener, stabilisateur ; B – varicap; je – diode tunnel; UN -
Diodes micro-ondes.
3. Objectif et propriétés électriques.
4 et - 5 indiquent le numéro de série de développement ou les propriétés électriques
(dans les diodes Zener - c'est la tension de stabilisation ; dans les diodes - ordinale
nombre).
6. - Lettre, indique la division des diodes en groupes paramétriques (en
diodes de redressement – ​​division selon le paramètre Urev.max, en diodes Zener
division selon TKN).

Discipline : Génie électrique et électronique

Conférencier : Pogodin Dmitry Vadimovich
Candidat en Sciences Techniques,
Professeur agrégé du Département de RIIT
(Département de radioélectronique et
informations et mesures
technologie)
électrique et électronique

Contenu.1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Définition.
Champ d'application.
Principe d'opération.
Types d'appareils et leur désignation.
CVC.
Facteur de rectification.
Circuits en pont pour diodes de commutation.
Diodes Schottky.

Définition.

Une diode de redressement est
dispositif semi-conducteur avec
une jonction pn et deux
électrodes, qui servent
pour transformation
Entrée CA
constante.

Champ d'application.

Les diodes de redressement sont utilisées dans
circuits de commande, commutation, dans
chaînes de limitation et de découplage, en
alimentations pour conversion
(rectification) de la tension alternative dans
constante, dans les circuits de multiplication de tension et
Convertisseurs de tension continue,
où des exigences élevées ne sont pas imposées
paramètres de fréquence et de temps des signaux.

Principe de fonctionnement d'une diode de redressement

Le principe de fonctionnement de cet appareil est basé sur
caractéristiques de la jonction p-n. L'anode est connectée à p
couche, cathode à n couche. Près des croisements de deux
semi-conducteurs, il y a une couche dans laquelle il n'y a pas
porteurs de charges. C'est la couche barrière. Son
la résistance est élevée.
Lorsqu'une couche est exposée à un certain
tension alternative, son épaisseur devient
moins, puis disparaissent complètement.
Le courant qui augmente est appelé courant direct. Il
passe de l'anode à la cathode. Si la variable externe
la tension aura une polarité différente, alors
la couche barrière sera plus grande, la résistance augmentera.

Types d'appareils et leur désignation.

De par leur conception, il existe deux types de dispositifs : ponctuels et planaires.
Les plus courants dans l'industrie sont le silicium (désignation -
Si) et germanium (désignation - Ge). Les premiers ont une température de fonctionnement plus élevée.
L'avantage de ce dernier est la faible chute de tension avec le courant direct.
Le principe de désignation des diodes est un code alphanumérique :
- Le premier élément est la désignation du matériau dans lequel il est réalisé ;
- La seconde définit la sous-classe ;
- Le troisième indique les capacités de travail ;
- Le quatrième est le numéro de série du développement ;
- Cinquième – désignation du tri selon les paramètres.

Paramètres des diodes de redressement.

Gamme de fréquences des diodes de redressement
petit. Lors de la transformation industrielle
La fréquence de fonctionnement ca est de 50Hz,
la fréquence limite des diodes de redressement n'est pas
dépasse 20 kHz.
Selon la droite moyenne maximale autorisée
les diodes de courant sont divisées en trois groupes : les diodes à faible courant
puissance (Ipr.av. ≤ 0,3 A), diodes de taille moyenne
puissance (0,3 A< Iпр.ср. < 10 А) и мощные
diodes (de puissance) (Ipr.av. ≥ 10 A). Diodes milieu et
une puissance élevée nécessite une évacuation de la chaleur, donc
ils ont des éléments structurels pour l'installation
au radiateur.

Paramètres des diodes de redressement.

Les paramètres de diode incluent
plage de température ambiante (pour
diodes au silicium généralement de −60 à +125 °C)
et la température maximale du boîtier.
Parmi les diodes de redressement, une attention particulière doit être portée à
mettre en évidence les diodes Schottky créées sur la base
contact métal-semi-conducteur et
caractérisé par un travail plus élevé
fréquence (pour 1 MHz et plus), faible direct
chute de tension (inférieure à 0,6 V).

Caractéristiques voltampères

Caractéristique courant-tension (caractéristique voltampère)
la diode de redressement peut être
présenter graphiquement. Du graphique
On peut voir que la caractéristique courant-tension du dispositif est non linéaire.
Dans le quadrant initial du courant-tension
caractéristiques de sa succursale directe
reflète la conductivité la plus élevée
appareil lorsqu'il y est attaché
différence de potentiel directe. Inverse
branche (troisième quadrant) de la caractéristique courant-tension reflète
situation de faible conductivité. Ce
se produit à la différence inverse
potentiels.
Caractéristiques réelles courant-tension
soumis à la température. AVEC
augmentation de température directe
la différence de potentiel diminue.

Facteur de rectification

Le facteur de rectification peut être calculé.
Il sera égal au rapport du courant direct
appareil à l’opposé. Ce calcul est acceptable
pour l'appareil parfait. Signification
le coefficient de rectification peut atteindre
plusieurs centaines de milliers.
Plus c'est gros, mieux c'est
le redresseur fait son travail
travail.

Circuits en pont pour diodes de commutation.

Pont de diodes - circuit électrique,
destiné à la conversion
("rectification") en alternance
courant en pulsation. Ce lissage
appelé pleine onde.
Soulignons deux options pour inclure les ponts
schémas :
1. Monophasé
2. Triphasé.

Circuit en pont monophasé.

Une tension alternative est fournie à l'entrée du circuit (pour plus de simplicité, nous allons
considérons sinusoïdale), dans chacun des demi-cycles le courant
passe par deux diodes, les deux autres diodes sont fermées
Rectification demi-onde positive
Rectification demi-onde négative

le résultat d'une telle transformation à la sortie du circuit en pont
le résultat est une tension pulsée deux fois la fréquence
tension d'entrée.
DANS
a) tension initiale (tension d'entrée), b)
rectification demi-onde, c) pleine onde
redressage

Circuit en pont triphasé.

Dans un circuit en pont redresseur triphasé, il en résulte
la tension de sortie est obtenue avec moins d'ondulation que
dans un redresseur monophasé.

Diodes Schottky

Les diodes Schottky sont produites à l'aide d'une jonction métal-semi-conducteur.
Dans ce cas, les substrats en silicium n à faible résistance (ou
carbure de silicium) avec une fine couche épitaxiale de haute résistivité
la même chose qu'un semi-conducteur.
Structure des diodes UGO et Schottky :
1 – cristal de silicium initial à faible résistance
2 – couche épitaxiale de haute résistivité
‖
‖‖‖
Silicium
‖‖‖
3 – région de charge d’espace
4 – contacts métalliques

Une diode semi-conductrice est un dispositif électronique non linéaire doté de deux bornes. En fonction de la structure interne, le type, la quantité et le niveau de dopage des éléments internes de la diode et les caractéristiques courant-tension des propriétés des diodes semi-conductrices sont différents.

Diode de redressement allumée base p-n transition La base de la diode de redressement est une jonction électron-trou conventionnelle ; la caractéristique courant-tension d'une telle diode a une non-linéarité prononcée. En polarisation directe, le courant de diode est une injection, de grande amplitude, et représente la composante de diffusion du courant porteur majoritaire. Lorsqu'il est polarisé en inverse, le courant de diode est de faible amplitude et représente la composante de dérive du courant porteur minoritaire. En état d'équilibre, le courant total dû aux courants de diffusion et de dérive des électrons et des trous, égal à zéro. Riz. Paramètres d'une diode semi-conductrice : a) caractéristique courant-tension ; b) la conception du boîtier caractéristique courant-tension est décrite par l'équation

Rectification dans une diode L'une des principales propriétés d'une diode semi-conductrice basée sur une jonction p-n est la forte asymétrie de la caractéristique courant-tension : conductivité élevée avec polarisation directe et faible avec polarisation inverse. Cette propriété de diode est utilisée dans les diodes de redressement. La figure montre un schéma illustrant le redressement du courant alternatif dans une diode. - Coefficient de redressement d'une diode idéale basée sur une jonction p-n.

Résistance caractéristique Il existe deux types de résistance caractéristique des diodes : la résistance différentielle rD et la résistance en courant continu RD. La résistance différentielle est définie comme la résistance CC. Dans la section directe de la caractéristique courant-tension, la résistance CC est supérieure à la résistance différentielle RD > rD, et dans la section inverse, elle est inférieure à RD rD, et dans la section inverse, elle est moins que RD

Diodes Zener Une diode Zener est une diode semi-conductrice dont la caractéristique volt-ampère présente une région de forte dépendance du courant sur la tension dans la section inverse de la caractéristique volt-ampère. La caractéristique courant-tension de la diode Zener a la forme illustrée sur la figure. Lorsque la tension sur la diode Zener, appelée tension de stabilisation Ustab, est atteinte, le courant traversant la diode Zener augmente fortement. La résistance différentielle Rdiff d'une diode Zener idéale dans cette section de la caractéristique courant-tension tend vers 0 dans les appareils réels, la valeur de Rdif est : Rdif 2 50 Ohm ;

L'objectif principal d'une diode Zener est de stabiliser la tension aux bornes de la charge lorsque la tension dans le circuit externe change. À cet égard, une résistance de charge est connectée en série avec la diode Zener, amortissant le changement de tension externe. Par conséquent, une diode Zener est également appelée diode de référence. La tension de stabilisation Ustab dépend du mécanisme physique qui provoque une forte dépendance du courant à la tension. Il existe deux mécanismes physiques responsables de cette dépendance du courant à la tension : l'avalanche et le claquage tunnel de la jonction pn. Pour les diodes Zener avec mécanisme de claquage tunnel, la tension de stabilisation Ustab est faible et s'élève à moins de 5 volts : Ustab 8 V.

Varicaps Varicap est une diode semi-conductrice dont le fonctionnement est basé sur la dépendance de la capacité barrière de la jonction p-n sur la tension inverse. Les Varicaps sont utilisés comme éléments à capacité contrôlée électriquement dans les circuits pour régler la fréquence d'un circuit oscillatoire, diviser et multiplier les fréquences, moduler la fréquence, déphaseurs contrôlés, etc. En l'absence de tension externe, une barrière de potentiel et un champ électrique interne existent à la jonction p-n. Si une tension inverse est appliquée à la diode, la hauteur de cette barrière de potentiel augmentera. La tension inverse externe repousse les électrons plus profondément dans la région n, entraînant une expansion de la région d’appauvrissement. zones p-n transition, qui peut être représentée comme le condensateur plat le plus simple, dans lequel les plaques sont les limites de la région. Dans ce cas, conformément à la formule de la capacité d'un condensateur plat, avec l'augmentation de la distance entre les plaques (causée par une augmentation de la valeur de la tension inverse), la capacité de la jonction p-n diminuera. Cette réduction n'est limitée que par l'épaisseur de la base, au-delà de laquelle la transition ne peut s'étendre. Une fois ce minimum atteint, la capacité ne change pas avec l'augmentation de la tension inverse.

Dans un semi-conducteur de type n+, tous les états de la bande de conduction jusqu'au niveau de Fermi sont occupés par des électrons, et dans un semi-conducteur de type p+, par des trous. Diagramme de bande d'une jonction p+ n+ formée de deux semi-conducteurs dégénérés : Calculons la largeur géométrique de la jonction p n dégénérée. Nous supposerons que dans ce cas l'asymétrie de la jonction pn est préservée (p+ est une région plus fortement dopée). Alors la largeur de la transition p+ n+ est petite : Nous allons estimer la longueur d'onde de De Broglie de l'électron à partir de relations simples :

Ainsi, la largeur géométrique de la transition p+ n+ s’avère comparable à la longueur d’onde de De Broglie de l’électron. Dans ce cas, dans une jonction p+ n+ dégénérée, on peut s’attendre à la manifestation d’effets de mécanique quantique, dont l’un est le tunneling à travers une barrière de potentiel. Avec une barrière étroite, la probabilité d’infiltration par un tunnel à travers la barrière est non nulle. Une diode inverse est une diode tunnel sans section de résistance différentielle négative. Haute non-linéarité voltampère Les caractéristiques à basse tension proche de zéro (de l'ordre du microvolt) permettent d'utiliser cette diode pour détecter des signaux faibles dans la gamme des micro-ondes. Caractéristique voltampère d'une diode inversée au germanium a) caractéristique courant-tension totale ; b) section inverse de la caractéristique courant-tension à différentes températures