Вольтамперная характеристика диода
Вольтамперная характеристика (ВАХ) диода аналогична вольтамперной характеристике p-n-перехода и имеет две ветви – прямую и обратную.
ВАХ диода представлена на рисунке 5.
Если диод включен в прямом направлении ("+" – к области р, а "-" – к области n), то при достижении порогового напряжения Uпор диод открывается и через него протекает прямой ток. При обратном включении ("-" к области р, а "+" – к области n) через диод протекает незначительный обратный ток, то есть фактически диод закрыт. Следовательно, можно считать, что диод пропускает ток только в одном направлении, что позволяет использовать его в качестве выпрямительного элемента.
Значения прямого и обратного токов отличаются на несколько порядков, а прямое падение напряжения не превышает единиц вольт по сравнению с обратным напряжением, которое может составлять сотни и более вольт. Выпрямительные свойства диодов тем лучше, чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении и чем меньше падение напряжения при заданном прямом токе.
Рисунок 5 – Условно-графическое обозначение (УГО) и вольтамперная характеристика диода при различных температурах |
Параметрами ВАХ являются: динамическое (дифференциальное) сопротивление диода переменному току и статическое сопротивление постоянному току.
Статическое сопротивление диода постоянному току в прямом и обратном направлении выражается соотношением:
, (2)
где U и I задают конкретные точки на ВАХ диода, в которых производится вычисление сопротивления.
Динамическое сопротивление переменному току определяет изменение тока через диод с изменением напряжения вблизи выбранной рабочей точки на характеристике диода:
. (3)
Поскольку типичная ВАХ диода имеет участки с повышенной линейностью (один на прямой ветви, один – на обратной), rд вычисляется как отношение малого приращения напряжения на диоде к малому приращению тока через него при заданном режиме:
. (4)
Чтобы вывести выражение для rд, удобнее принять в качестве аргумента ток I, а напряжение считать его функцией и, логарифмируя уравнение (1), привести его к виду:
. (5)
Тогда:
. (6)
Отсюда следует, что с ростом прямого тока rд быстро уменьшается, так как при прямом включении диода I >>IS.
На линейном участке ВАХ при прямом включении диода статическое сопротивление всегда больше динамического сопротивления: Rст>rд. При обратном включении диода Rст<rд.
Таким образом, электрическое сопротивление диода в прямом направлении намного меньше, чем в обратном. Следовательно, диод обладает односторонней проводимостью и используется для выпрямления переменного тока.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 2350;