5) полупроводниковые стабилитроны;

6) варикапы.

4. Параметры выпрямительных диодов.

Плоскостные выпрямительные диоды различаются по мощности и диапазону частот. По мощности они делятся на три группы: маломощные, средней мощности, большой мощности. Маломощные диоды имеют предельный ток I_п = 10–100 мА, диоды средней мощности – I_п = 0,1–10 А, большой мощности – I_п ³ 10 А. Чем больше предельный ток, тем меньше граничная частота работы диода. Например, диод с предельным током 500 А имеет граничную частоту работы 600 Гц. Маломощные диоды имеют граничную частоту в пределах десятков, сотен килогерц.

Полупроводниковые диоды имеют два вида параметров: характеризующие параметры и предельные. Характеризующие параметры определяют значения электрических, тепловых и механических величин в заданной точке вольтамперной характеристики.

4.1. Основные характеризующие параметры диода.

R – сопротивление постоянному току, которое определяется как для прямой, так и для обратной ветви: R = .

R_i – дифференциальное сопротивление, которое называется еще внутренним, или динамическим: R_i = . Оно определяется для линейного рабочего участка прямой ветви: R_i = (рис.6).

U_пор – пороговое напряжение, которое определяется по спрямленному линейному участку (рис. 6).

Р – мощность, рассеиваемая на переходе, . Мощность Р нагревает переход, а тепло рассеивается в окружающую среду.

R_t – тепловое сопротивление, которое определяет способность диода рассеивать тепло, выделяемое на переходе. Значение установившегося теплового сопротивления переход-среда равно: R_{t пс уст} = ≠ [град/Вт].

u_пр – прямое падение напряжения; представляет собой мгновенное значение напряжения для значения прямого тока: I_пр = (2¸3)I_пред .

U_проб – обратное напряжение, при котором диод теряет вентильные свойства.

4.2. Предельные параметры диода.

I_пред – предельный ток – это максимально допустимое среднее значение тока в однополупериодной схеме выпрямления однофазного тока. Его значение зависит от типа охладителя и скорости охлаждающего воздуха или воды. По значению тока различают диоды малой, средней и большой мощности. К мощным диодам относятся диоды с током I_пред ³ 10 А.

U_п – повторяющееся напряжение – это максимально допустимое импульсное напряжение, которое прикладывается к диоду в обратном направлении. По значению U_п определяется класс вентиля (класс = U_п /100). Выпрямительные диоды выполняются от 1 до 22 класса. Класс вентиля берется по импульсному напряжению, т.к. нагрузка выпрямителя носит индуктивный характер, а прерывание тока в индуктивности создает перенапряжение, которое складывается с синусоидальным напряжением.

U_неп – неповторяющееся напряжение – это максимально допустимое импульсное напряжение, которое прикладывается однократно к вентилю в аварийной ситуации. Повторное приложение напряжения U_неп снижает класс вентиля. Для вентиля большой мощности U_неп @U_п +200 В.

I_уд – ударный ток, который определяется для вентилей большой мощности – это максимально допустимая амплитуда одной полуволны, имеющей длительность 10 миллисекунд (рис. 8).

Рис.8. Ударный ток

[q_pn ] – максимально допустимая температура p-n-перехода, которая для кремниевых диодов составляет величину 120 – 125⁰ С.

Р_доп – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на переходе.

Рис.9. Кривая максимально допустимой мощности рассеивания

Мощность Р_доп рассеивается при максимально допустимой температуре p-n-перехода: Р_доп = ([q_pn ] – Т_окр )/R_t [Вт], где Т_окр – температура окружающей среды. Построение линии Р_доп = 1 Вт для диода с предельным током 10 А показано на рис.9. Для построения кривой составляется таблица 1. В ней задается значение тока, по которому вычисляется значение напряжения U = Р_доп /I.

Таблица 1 – Значения тока и напряжения для P_доп = 1 Вт

5. Схема замещения диода

.

Схема замещения диода приведена на рис.10, где r_э и r_б – омические сопротивления слоев эмиттера и базы;

r_pn – дифференциальное сопротивление p-n-перехода. Омические сопротивления слоев определяются известным выражением: .