Диод. Назначение, структура, условные обозначения

Содержание

Слайд 2

1 Диод

1 Диод

Слайд 3

Диод –– ПП прибор, имеющий один p–n переход и предназначенный для

Диод –– ПП прибор, имеющий один p–n переход и предназначенный для

выпрямления ~ U в = U.

1.1 Назначение, структура, условные обозначения

Слайд 4

Рисунок 1.1 – Структурная схема (а), условные графическое и буквенное (б)

Рисунок 1.1 – Структурная схема (а), условные графическое и буквенное (б)

обозначения диода

А — анод диода.

К — катод диода.

Слайд 5

ВАХ является основной характеристикой диода. Она определяет зависимость тока, протекающего через

ВАХ является основной характеристикой диода. Она определяет зависимость тока, протекающего через

диод IA, в функции приложенного напряжения UA:

где индекс А — анод диода.

IA=f(UA),

IA

UA

1.2 Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода

Слайд 6

Рисунок 1.2 (предварительный)––ВАХ силового диода ВАХ в прямом и обратном направлениях

Рисунок 1.2 (предварительный)––ВАХ силового диода

ВАХ в прямом и обратном направлениях снимаются

при различных величинах U, приборами на разных пределах измерения и строятся на графике не в одинаковых масштабах.

(Цифры на осях могут быть произвольными).

Слайд 7

В прямом направлении ВАХсостоит из двух участков ОА и АВ.

В прямом направлении ВАХсостоит из двух участков ОА и АВ.

Слайд 8

На участке ОА, когда UF≤ 1,5 В, запирающий слой не скомпенсирован внешним напряжением (UА

На участке ОА, когда UF≤ 1,5 В, запирающий слой не скомпенсирован

внешним напряжением (UА
Слайд 9

При дальнейшем ↑ UF (участок АВ) запирающий слой исчезает (UА >

При дальнейшем ↑ UF (участок АВ) запирающий слой исчезает (UА >

Up–n), через p–n переход устремляются основные носители заряда, сопротивление диода резко падает, а ток практически линейно возрастает.
Слайд 10

Таким образом, при небольшом прямом напряжении UF, равном единицам Вольт, по

Таким образом, при небольшом прямом напряжении UF, равном единицам Вольт, по

диоду протекает прямой ток IF , равный сотням Ампер.
Сопротивление диода близко к нулю.
Слайд 11

В обратном направлении ВАХ также состоит из двух участков ОС и СD.

В обратном направлении ВАХ также состоит из двух участков ОС и

СD.
Слайд 12

На участке ОС при ↑ UR ток IR очень мал и

На участке ОС при ↑ UR ток IR очень мал и

возрастает медленно. Поэтому даже при больших UR, достигающих у силовых диодов нескольких тысяч В, IR не превышает тысячных долей А.
Сопротивление диода близко к ∞.
Слайд 13

Когда UR достигает некоторого предельного значения (т. С), которое называется напряжением

Когда UR достигает некоторого предельного значения (т. С), которое называется напряжением

пробоя, происходит резкое возрастание IR (участок СD). Диод пробивается и выходит из строя.
Слайд 14

Рисунок 1.2 ––ВАХ силового диода Покажем на ВАХ реального диода ВАХ

Рисунок 1.2 ––ВАХ силового диода

Покажем на ВАХ реального диода ВАХ идеального

диода.

В прямом направлении ВАХ проходит по оси ординат. Это означает, что RVD = 0.

В обратном направлении ВАХ проходит по оси абсцисс. Это означает, что RVD = ∞.

Слайд 15

2 Биполярный транзистор (БТ)

2 Биполярный транзистор (БТ)

Слайд 16

БТ называется ПП прибор, имеющий два p–n перехода и состоящий из

БТ называется ПП прибор, имеющий два p–n перехода и состоящий из

трех чередующихся p–n–p или n–p–n областей. Позволяют незначительными изменениями входного сигнала управлять большими величинами тока в выходной цепи.

2.1 Назначение

Слайд 17

Служат для усиления мощности электрических колебаний, а также для переключения, преобразования и генерирования электрических сигналов.

Служат для усиления мощности электрических колебаний, а также для переключения, преобразования

и генерирования электрических сигналов.
Слайд 18

В БТ входной (маленький) ток управляет выходным (большим) током.

В БТ входной (маленький) ток управляет выходным (большим) током.

Слайд 19

БТ различают на прямые (тип p–n–p), где главными носителями являются дырки,

БТ различают на прямые (тип p–n–p), где главными носителями являются дырки,

и обратные (тип n–p–n), где главными носителями являются электроны.

Рисунок 2.1– Структурные схемы (а, в) и условные обозначения (б, г) БТ p–n–p (а, б) и n–p–n (в, г)

2.2 Структура, переходы, условные обозначения

Слайд 20

Выводы или электроды БТ называются эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К).

Выводы или электроды БТ называются эмиттер (Э), база (Б), коллектор (К).

Они служат для подключения транзистора во внешнюю цепь.

Области, к которым подключены эти электроды, также носят эти названия.

Слайд 21

Область эмиттера служит для испускания основных носителей заряда.

Область эмиттера служит для испускания основных носителей заряда.

Слайд 22

Область базы –– для регулирования потока основных носителей.

Область базы –– для регулирования потока основных носителей.

Слайд 23

Область коллектора –– для приема основных носителей.

Область коллектора –– для приема основных носителей.

Слайд 24

По I закону Кирхгофа для токов БТ можно записать следующее выражение

По I закону Кирхгофа для токов БТ можно записать следующее выражение

= IK + IБ.

(2.1)

IК ≈ (90…99)%·IЭ;

IБ ≈ (1…10)%·IЭ.

2.3 Токи: направление, связь, процентное соотношение

Слайд 25

По стрелке и, пользуясь (2.1), можно легко определить направления токов в

По стрелке и, пользуясь (2.1), можно легко определить направления токов в

электродах транзистора.

Стрелка в обозначении БТ показывает эмиттер, а ее направление –– в какую сторону течет ток эмиттера.

Слайд 26

Переходы jЭ и jК называются, соответственно, эмиттерным и коллекторным переходами. 2.4 Напряжения: величины, направления

Переходы jЭ и jК называются, соответственно, эмиттерным и коллекторным переходами.

2.4 Напряжения:

величины, направления
Слайд 27

Для работы БТ между его электродами включаются источники напряжения, полярность которых

Для работы БТ между его электродами включаются источники напряжения, полярность которых

такова, что на переход jЭ подается напряжение в прямом направлении («+» на p-область, «–» на n-область), а на переход jК –– в обратном («–» на p-область, «+» на n-область).
Слайд 28

Так как p–n переход в прямом направлении имеет R ≈ 0,

Так как p–n переход в прямом направлении имеет R ≈ 0,

то к переходу jЭ достаточно приложить небольшое U (доли и единицы В). В обратном направлении R ≈ ∞. Поэтому на переход jК можно подавать достаточно большое U (десятки и сотни В).
Слайд 29

2.5 Устройство для переключения ламп Рисунок 2.2 ― Форма входного сигнала

2.5 Устройство для переключения ламп

Рисунок 2.2 ― Форма входного сигнала (а)

и схема импульсного усилителя (б) для переключения ламп
Слайд 30

Интервал 0 — 1.

Интервал 0 — 1.

Слайд 31

Интервал 1 — 2.

Интервал 1 — 2.

Слайд 32

3 Тиристор (ТС)

3 Тиристор (ТС)

Слайд 33

ТС называются ПП, состоящие из четырех или более чередующихся p и

ТС называются ПП, состоящие из четырех или более чередующихся p и

n областей, то есть имеющих три и более p–n переходов.

3.1 Назначение, структура, условное обозначение, устойчивые состояния

Слайд 34

1) закрытом, R ≈ ∞; 2) открытом, R ≈ 0. ТС

1) закрытом,

R ≈ ∞;

2) открытом,

R ≈ 0.

ТС может находиться только

в двух устойчивых состояниях:
Слайд 35

Применяются как переключающие элементы в регулируемых выпрямителях, инверторах, бесконтактных выключателях, преобразователях частоты и многих других.

Применяются как переключающие элементы в регулируемых выпрямителях, инверторах, бесконтактных выключателях, преобразователях

частоты и многих других.
Слайд 36

Функции, выполняемые тиристорами, аналогичны функциям, которые выполняют транзисторы в ключевом режиме. VS = VT в КР.

Функции, выполняемые тиристорами, аналогичны функциям, которые выполняют транзисторы в ключевом режиме.


VS = VT в КР.

Слайд 37

У БТ kI = 10…100. Используются в устройствах малой и средней

У БТ kI = 10…100. Используются в устройствах малой и средней

мощности.

У ТС kI = 105…106 –– в мощных преобразователях.

Слайд 38

Рисунок 3.1 –– Структурные схемы и условные обозначения динистора (а), тринисторов

Рисунок 3.1 –– Структурные схемы и условные обозначения динистора (а), тринисторов

с управлением по катоду (б) и аноду (в)
Слайд 39

Наибольшее применение в технике нашли незапираемые тринисторы с управлением по катоду,

Наибольшее применение в технике нашли незапираемые тринисторы с управлением по катоду,

поэтому мы будем рассматривать только их работу и называть их «ТИРИСТОРАМИ».
Слайд 40

Рисунок 3.2 –– ВАХ реального ТС 3.2 ВАХ тиристора

Рисунок 3.2 –– ВАХ реального ТС

3.2 ВАХ тиристора

Слайд 41

Рисунок 3.3 –– ВАХ идеального тиристора

Рисунок 3.3 –– ВАХ идеального тиристора

Слайд 42

Рисунок 3.4 –– ВАХ идеального диода и идеального ТС 3.4 Отличие

Рисунок 3.4 –– ВАХ идеального диода и идеального ТС

3.4 Отличие

ТС от диода

IF

UF

UR

RVD≈0

RVD≈∞

IF

UF

UR

RVS≈0

RVS≈∞

RVS≈∞

0

0

IG=0

IG= IGT

А

А

К

К

УЭ

+

+

+

+

+

IG= IGT

IG=0

Слайд 43

Открыть ТС –– подать на УЭ отпирающий импульс управления («+» на

Открыть ТС –– подать на УЭ отпирающий импульс управления («+» на

УЭ и «-» на катод).

Закрыть ТС –– подать между его анодом и катодом обратное напряжение.

3.5 Способы открытия и закрытия ТС

Слайд 44

Построить временную диаграмму выходного напряжения uBЫХ в схеме по рисунку &

Построить временную диаграмму выходного напряжения uBЫХ в схеме по рисунку &

при синусоидальном входном напряжении uBХ . Причем uBХ MAX < U(BO)MAX , а iG > iGT.

3.6 Схема работы ТС

(Диаграмма iG может быть изменена).

Слайд 45

Схема с тиристором

Схема с тиристором

Слайд 46

Диаграммы работы схемы с тиристором

Диаграммы работы схемы с тиристором

Слайд 47

4 Система обозначений силовых диодов и тиристоров

4 Система обозначений силовых диодов и тиристоров

Слайд 48

1 — вид ПП прибора (Д — диод, Т — тиристор);

1 — вид ПП прибора (Д — диод, Т — тиристор);

2

— подвид диода (отсутствует – обычный, Л – лавинный);
Слайд 49

3 — порядковый номер модификации конструкции; 4 — цифра, кодирующая габариты

3 — порядковый номер модификации конструкции;

4 — цифра, кодирующая габариты корпуса:

для штыревых – размер под ключ, для таблеточных – диаметр таблетки;

5 — обозначение конструктивного исполнения корпуса (1 или 2 — штыревое, 3 — таблеточное) ;

Слайд 50

6 — максимально допустимый средний прямой ток IFAV m, А; 7

6 — максимально допустимый средний прямой ток IFAV m, А;

7 —

класс диода К, показывает величину амплитуды повторяющегося напряжения —
URRM = 100∙К, В;

8 — импульсное прямое падение напряжения UFM, В;

9 — климатическое исполнение (У или УХЛ) и категория размещения (1, 2, 3, 4, 5);

Слайд 51

Диод — Д, обычный — , первой модификации конструкции — 1,

Диод — Д,
обычный — ,
первой модификации конструкции — 1,
размер

шестигранника под ключ 32 мм — 6,
штыревой конструкции с гибким выводом — 1,
максимально допустимый средний прямой ток IFAV m= 250 А — 250,
класс 18 (URRM=1800 В) — 18,
импульсное прямое напряжение UFM= 1,35 В — 1,35,
для умеренного и холодного климата — УХЛ и наружной установки под навесом (2).

Д161 — 250 — 18 — 1,35 — УХЛ2

Слайд 52

Тиристор — Т, Лавинный — Л, первой модификации конструкции — 1,

Тиристор — Т,
Лавинный — Л,
первой модификации конструкции — 1,
диаметр

корпуса таблетки d = 112 мм — 7,
таблеточный конструкции — 3,
максимально допустимый средний прямой ток IFAV m=3200 А — 3200,
класс 30 (URRM=3000 В) — 30,
импульсное прямое напряжение UFM = 2,2 В — 2,2,
для умеренного климата — У и внутренней установки — 3.

ТЛ173 — 3200 — 30 — 2,2 — У3