WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Увімкнення діода - Реферат

Увімкнення діода - Реферат

Реферат на тему:

Увімкнення діода

Перехідними процесами називають процеси, що передують процесам встановлення стаціонарного стану, який відповідає новим умовам. Увімкненням діода називают його перехід в стан з низьким опором, який відповідає напрузі, що прикладена в прямому напрямку. Вимкненням діода називають його перехід в стан з високим опором, який відповідає напрузі, що приклладена у зворотньому напрямку. Перемиканням діода називають його перехід з увімкненого у вимкнений стан.

На рис. 32 подані діаграми, що характеризують увімкнення та вимкнення діода імпульсом струму-(a).

Рис. 32. Форми сигналів, які характеризують перехідні процеси в структурі з pn переходом: а) струм через структуру, б) напруга на структурі, в) напруга на pn переході, г) напруга на опорі товщини.

Про процеси, які відбуваються в діоді, можна судити за змінами напруги на ньому - рис. 32 (б). В принципі, криві рис. 32 можна пояснити, подавши діод у виді еквівалентної схеми, яка складається з послідовно увімкненого pn перехода та резистора rs рис. 33 а. При цьому сам перехід можна подати у виді деякого нелінійного, залежного від напруги резистора та ємності, яка містить бар'єну та дифузійну ємності pn переходу. При цьому значення як бар'єної, так і дифузійної ємностей, залежать від напруги та часу (див. формули 65 , 70, 71 , та рис. 30). Опори товщі p та n областей залежать від концентрації вільних носіїв заряду, оскільки інжекція викликає збільшення їх концентрації, опір rs повинен залежати від величини струму інжекції та від часу, оскільки інжектовані носії дифундують вглибину матеріалу з кінцевою швидкістю.

Рис. 33. Еквівалентна схема діода.

Таким чином, як видно з рис. 33, поведінка діода може бути наближено описана еквівалентною схемою, яка містить, в крайньому випадку, три нелінійних елементи, кожен з яких має деяку частотну характеристику. Схемотехнічний розрахунок з використанням повної еквівалентної схеми достатньо складний, тому, в залежності від розв'язуваної задачі використовують неякий спрощений її варіант, як правило, з лінійними елементами.

У тих випадках, коли потрібен точний аналіз процесів, розв'язується нестаціонарне рівняння неперервності (31), як правило, з використанням чисельних методів.

У данному випадку розглянемо, що відбувається в pn переході та прилеглих до нього областях в різні моменти часу перехідного процесу (рис. 32) на основі розглянутої нами раніше дифузійної моделі інжекціїи. Згідно цієї моделі міжу напругою на pn переході і концентрацією носіїв на його межах існує однозначний зв'язок див. (46):

(75)

Звідки для напруги на переході отримаємо:

. (76)

Враховуючи, що струми на межі ОПЗ переважно дифузійні, отримаємо рівняння для повного струму та рівняння для граничних значень похідних:

(77)

Рівняння (75) - (77) дають можливість не тільки прогнозувати напрямок розвитку електронних процесів у біполярних приладах, а й виконувати прості оцінки.

Розглянемо, як змінюється концентрація дірок в n області в різні моменти увімкнення (в p області процеси будуть аналогічними з точністю до знаку носіїв заряду).

В момент часу 0, до подачі імпульсу струму, напруга на переході U = 0 і струм через перехід Jp = 0, у відповідності до рівняння (75) гранична концентрація np(0) = np0 і у відповідності до (77) ∂pn(0)/∂x = 0, тобто розподіл носіїв в цей момент такий, як вказано на рис. 33 (крива 0).

В наступний момент часу (1) через pn перехід почав протікати струм від зовнішнього генератора. Оскільки носії вглибину p області розповсюджуються дифузійно, то в перший момент часу інжектовані носії знаходяться поблизу межі, через яку вони були інжектовані (крива 1). При цьому ∂pn(0)/ ∂x = Jp(0) і, надалі, поки струм через перехід Jp(0) залишається постійним, градієнт концентрації на межі також залишається постійним (криві 1, 2, 3, 4 на рис. 33). По мірі інжекції носіїв заряду гранична концентрація носіїв будет зростати, це викличе зростання додатньої напруги на переході (див. (76)), при цьому буде зростати і напруга на переході (моменти 1, 2, 3 на рис. 32) до тих пір, поки не встановиться стационарний розподіл інжектованих носіїв pn(x) = pn(0)e-x/Lp (крива 4 на рис. 33 та відповідний момент 4 на рис. 32). Встановлення стаціонарного розподілу інжектованих носіїв відповідає завершенню перехідного процесу та переходові діода в увімкнений стан.

Рис. 33. Розподіл інжектованих носіїв заряду в різні моменти часу (див. рис. 32) при увімкненні діода.

Швидкість вмкнення pn переходу визначається швидкістю рекомбінації носіїв заряду після завершення інжекції. Чим є меншим час життя, тим швидше відбувається спад "післяінжекційної ерс" (напруги на pn переході післе завершення імпульсу струму):

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве