Для обычных широко распространенных корпусов 7?пс = 0,2ч-4-0,4 °СмВт.

Предельный режим использования диодов характеризуют максимально допустимое обратное напряжение 7обрмакс, максимальный выпрямленный ток /прмакс И максимальная температура перехода 7п макс-

При расчете режима выпрямителей используются дифференциальное сопротивление диода переменному току и статическое сопротивление постоянному току.

Дифференциальное сопротивление переменному току согласно уравнению (4.6):

диф = dU/dl = Тт/(/ + /с)- (4-10)

Оно определяет изменение тока через диод с изменением напряжения вблизи выбранной рабочей точки на характеристике диода. При подключении к диоду прямого напряжения (С/пр>0) прямой ток намного больше теплового (hpIo), поэтому

/-яифпр ~ ?г .,р = (йГ/е) = 0,026 . (4. И)

С ростом прямого тока Гдпфпр быстрб уменьшается и при /пр 10 мА составляет несколько ом. При обратном напряжении Uo6v<0 Гдиф обр велико (от десятков килоом до нескольких мегаом).

Статическое сопротивление диода постоянному току:

Гпрд =?up/Aip и Гобря= С/обр/обр- 2)>

в области прямых токов сопротивление Гпр д>д11ф, а в области обратных Гобрд<диф- В связи с тем что электрическое сопротивление диода в прямом направлении намного (в сотни, тысячи раз) меньше, чем в обратном, диод обладает односторонней проводимостью и используется для выпрямления переменного тока.

При повышении частоты переменного тока, подводимого к диоду, ухудшаются его выпрямительные свойства, поэтому для определения свойств выпрямительных диодов обычно указывают диапазон рабочих частот Af или максимальную частоту выпрямления /макс На частотах, больших /мако не успевают скомпенсироваться накопленные за время действия прямого полупериода неосновные носители заряда в базе, поэтому при последующем действии обратного

полупериода выпрямляемого напряжения электрический переход в диоде остается некоторое врехмя прямосмещенным и проводит ток (т. е. теряет свои выпрямительные свойства). Это свойство проявляется тем значительнее, чем больше импульс прямого тока или выше частота подводимого переменного напряжения.

На высоких частотах при преобразовании ВЧ сигналов (детектировании, смеши-° вании сигналов разных частот и т. д.), а

Рис. 4.4. Эквивалентная также при использовании диодов в импульс-схема диода ных режимах проявляется действие барь-

ерной и диффузионной емкостей. Шунтирующее влияние р-п-перехода этими емкостями уясняется из эквивалентной схемы диода на переменном токе при малом уровне инжекции (рис. 4.4). Помимо диффузионной Сдиф и барьерной Сдар емкостей, на схеме изображены сопротивление Го областей эмиттера и базы и дифференциальное сопротивление Гдиф перехода. В технических данных обычно приводят значения общей емкости диода Сд, которая, помимо барьерной и диффузионной емкостей, включает емкость корпуса прибора. Эту емкость измеряют между внещними токоотводами диода при заданных обратном напряжении смещения и частоте тока.

§ 4.4. Выпрямительные диоды, столбы и блоки

Назначение. Выпрямительные полупроводниковые диоды предназначены для выпрямления переменного тока в постоянный. Принцип работы выпрямительных диодов основан на свойстве о,а-носторонней проводимости электронно-дырочных переходов.

Параметры и структура. Выше были рассмотрены параметры номинального (нормального рабочего) и предельно допустимою режимов работы выпрямительных диодов. Величины выпрямленных тока и напряжения являются определяющими в получении требуемой мощности для питания нагрузки. Для получения больших выпрямленных токов выпрямительные диоды изготовляют с плоскостной структурой р-п-перехода, при которой обеспечивается относительно большая площадь контактирующих поверхностей р-и п-областей. Большая площадь контактирующих поверхностей плоскостных диодов увеличивает их рабочую емкость (до десятков пикофарад), за счет которой уменьшается рабочая частота до 50 кГц.

Значение допустимого обратного напряжения характеризует электрическую прочность диодов, от которой зависит надежность. Увеличение допустимого обратного напряжения достигается выбором исходного материала монокристалла полупроводника. Для этой цели предпочтительны кремний и его соединения, арсенид галлия и эпитаксиальные структуры p-i-n, в которых между р- и п-областями формируют эпитаксиальный слой t-полупроводника с очень малой концентрацией примесей и проводимостью, близкой к собственной. За счет эпитаксиального слоя увеличивается ширина р-п-перехода, повышается пробивное напряжение, снижается барьерная емкость.

Уменьшение падения напряжения в диодах в проводящем направлении достигается повышением концентрации примесей в эмиттере. За счет этого улучшается электропроводность структуры и снижаются потери.

Вентильные свойства диодов оцениваются коэффициентом выпрямления

*в=/пр/обр =добр/дпр. (4-13)

Во .й [>1 t> о 5

Рис. 4.5. Устройство выпрямительных диодов и блока: / - токоотводы; 2 - кристаллодержатель; 3 - кристалл; 4 - корпус; 5 - изолятор

определяемым как отношение прямого к обратному току при прямом и обратном напряжениях, равных соответственно -f-1 В и -1 В. Для хороших диодов кв ЮООч-10 ООО.

Классификация. По материалу исходного монокристалла полупроводника, используемому для формирования р-п-перехода, различают кремниевые, германиевые, арсенид-галлиевые, поликристаллические селеновые, титановые и другие выпрямительные диоды.

По величине моиности выпрямленного тока выпускаются диоды малой (Ро<0,3 Вт), средней (Ро = 0,3-=-10 Вт) и большой (Ро> >10 Вт) мощности. Диоды малой и средней мощности (рис.

4.5, а и б), изготовленные на основе монокристаллов германия, допускают работу со средними выпрямленными токами /пр=0,3-н -10А при обратных напряжениях i7o6p=50-400 В, а кремниевые соответственно /пр=0,1-=-0,4 А и f7o6p= 100-=-600 В.

Для получения более высоких выпрямленных напряжений допускается последовательное соединение однотипных диодов (рис.

4.6, а). При таком соединении следует учитывать неравенство обратных сопротивлений диодов, которое приводит к неравномерному распределению обратного напряжения. Под более высоким потенциалом окажется диод с наибольшим обратным сопротивлением. Это вызывает рост обратного тока и электрический пробой диода. За ним может последовать пробой остальных диодов.

Для выравнивания распределения обратных напряжений по. следовательно соединенные диоды шунтируют резисторами Rm. Сопротивления этих резисторов выбирают меньше обратного сопротивления диода, чтобы ток через шунт /ш (5-=-10)/обр диода.

Для увеличения выпрямленного тока допускается параллельное включение однотипных диодов ( ис. 4.6, б). При этом, чтобы рав-