Теоретические сведения

Полупроводниковым диодом называют прибор, состоящий из одного р - n -перехода. Переходный слой между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность p -типа, а другая n -типа, называется р - n -переходом. Так как кон­центрация электронов в n -области больше, чем в р -области, электроны диффундируют из n -области в р -область. Аналогичным образом дырки диффундируют из р -области в n -область. По мере диффузии пограничный слой р -области обедняется дырками и в нем возникает отрицательный объемный заряд за счет иони­зированных атомов акцепторной примеси. Пограничный слой n -области обедняется электронами и в нем возникает положи­тельный объемный заряд за счет ионизированных атомов доно­ров. Область р - n -перехода, имеющая пониженную концентрацию основных носителей, называется запирающим слоем. За счет по­ложительного объемного заряда в пограничном слое n -области электрический потенциал этой области становится выше, чем по­тенциал р -области.

Между п и р-областями возникает разность потенциалов, ко­торая называется контактной. Поскольку электрическое поле р - n -перехода препятствует диффузии основных носителей в со­седнюю область, то считают, что между р и n -областями уста­новился потенциальный барьер.

При прямом включении р - n -перехода, когда «+» источника питания подается на область р, а «-» — на область п, потенци­альный барьер уменьшается. Вследствие этого, диффузия основных носителей через р - n -переход значительно облегчается иво внешней цепи возникает ток. При обратном включении р - n -перехода, когда «+» источника подается на область п, а «-» — на область р, потенциальный барьер возрастает. В этом случае переход основных носителей из одной области в другую затрудняется и уменьшается ток во внешней цепи. Зависимость тока, протекающего через р - n -переход, от приложенного к нему напряжения, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ). Вольтамперная характеристика р - n -перехода (полупроводникового диода) представлена на рис. 1.

Рис. 1

К основным параметрам полупроводникового диода относятся:

- дифференциальное сопротивление

;

- статическое сопротивление (сопротивление постоянному току)

.

Эти параметры можно определять непосредственно из ВАХ (рис. 1).

Выпрямитель – это устройство, предназначенное для преобразо­вания переменного напряжения в постоянное.

Схема однополупериодного однотактного выпрямителя приведена на рис. 2, временные диаграммы - на рис. 3. Подробное описание работы схемы изложено в стендовом варианте данной лабораторной работы № 2.

Рис. 2. Схема однополупериодного выпрямителя

Наличие реактивного элемента или источника электродвижущей силы (э.д.с.)на стороне постоянного тока существенно изменяет режим работы выпрямителя. Электрическая схема выпрямителя с реактивной реакцией (активно-индуктивной нагрузкой) приведена на рис. 4, а временные диа-граммы ее работы – на рис. 5.

Рис. 3. Временные диаграммы однополупериодного

выпрямителя

Рис. 4. Однополупериодный выпрямитель

с индуктивной реакцией

Рис. 5. Временные диаграммы выпрямителя

с индуктивной реакцией

Подробное описание работы данной схемы, также и последующих схем, изложено в стендовом варианте лабораторной работы № 2.

Схема однофазного двухтактного выпрямителя (схема Греца) приведена на рис. 6, временные диаграммы – на рис. 7. В инженерной практике ее называют чаще двухполупериодным мостовым выпрямителем [20].

Рис. 6. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя

Рис. 7. Временные диаграммы схемы

мостового выпрямителя

В работе исследуется схема Греца с активно-емкостной нагрузкой (парал-лельно нагрузочному резистору подключен конденсатор), временные диа-граммы этой схемы приведены на рис. 8, а описание работы также смотрите в стендовом варианте лабораторной работы.

Рис. 8. Временные диаграммы схемы Греца

Дата добавления: 2015-12-07