Thực đơn
trang chủKỹ thuật

Dòng diode thuận và ngược là gì? Sự khác biệt giữa diode "chuyển tiếp" và diode "ngược". Tiếp giáp P-N đứng yên

Thiết kế đơn giản nhất trong họ chất bán dẫn là điốt, chỉ có hai điện cực giữa chúng có khả năng dẫn dòng điện theo một hướng. Loại dẫn điện này trong chất bán dẫn được tạo ra do cấu trúc bên trong của chúng.

Tính năng của thiết bị

Nếu không biết các đặc điểm thiết kế của diode thì không thể hiểu được nguyên lý hoạt động của nó. Cấu trúc diode bao gồm hai lớp có độ dẫn điện khác nhau.

Diode bao gồm các phần tử chính sau:
  • Khung. Nó được chế tạo dưới dạng xi lanh chân không, vật liệu có thể là gốm sứ, kim loại, thủy tinh và các vật liệu bền khác.
  • cực âm. Nó nằm bên trong quả bóng và có tác dụng tạo ra sự phát xạ điện tử. Thiết bị catốt đơn giản nhất là một sợi dây mỏng phát sáng trong quá trình hoạt động. Điốt hiện đại được trang bị các điện cực được làm nóng gián tiếp, được chế tạo dưới dạng hình trụ kim loại với đặc tính là lớp hoạt động có khả năng phát ra electron.
  • Máy sưởi. Đây là một phần tử đặc biệt ở dạng sợi được làm nóng bằng dòng điện. Lò sưởi được đặt bên trong một cực âm được làm nóng gián tiếp.
  • Cực dương. Đây là điện cực thứ hai của diode, có tác dụng nhận các electron phát ra từ cực âm. Cực dương có điện thế dương so với cực âm. Hình dạng của cực dương thường giống với cực âm, hình trụ. Cả hai điện cực đều tương tự như bộ phát và đế của chất bán dẫn.
  • Pha lê. Nguyên liệu sản xuất của nó là germanium hoặc silicon. Một phần của tinh thể là loại p thiếu electron. Phần còn lại của tinh thể có độ dẫn điện loại n với lượng electron dư thừa. Ranh giới nằm giữa hai phần này của tinh thể được gọi là điểm nối p-n.

Những đặc điểm thiết kế này của diode cho phép nó dẫn dòng điện theo một hướng.

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động của một diode được đặc trưng bởi các trạng thái khác nhau của nó và các tính chất của chất bán dẫn khi ở các trạng thái này. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các loại kết nối diode chính và những quá trình nào xảy ra bên trong chất bán dẫn.

Điốt đứng yên

Nếu diode không được kết nối với mạch thì các quá trình đặc biệt vẫn xảy ra bên trong nó. Có sự dư thừa điện tử ở vùng "n", tạo ra điện thế âm. Điện tích dương tập trung ở vùng “p”. Cùng với nhau, các điện tích như vậy tạo ra một điện trường.

Vì các điện tích trái dấu hút nhau nên các electron từ “n” chuyển sang “p”, lấp đầy các lỗ trống. Kết quả của các quá trình như vậy, một dòng điện rất yếu xuất hiện trong chất bán dẫn và mật độ của chất trong vùng “p” tăng lên một giá trị nhất định. Trong trường hợp này, các hạt phân tán đồng đều trong toàn bộ thể tích không gian, nghĩa là xảy ra sự khuếch tán chậm. Kết quả là các electron quay trở lại vùng “n”.

Đối với nhiều thiết bị điện, hướng dòng điện không thực sự quan trọng; mọi thứ đều hoạt động tốt. Đối với một diode, hướng của dòng điện có tầm quan trọng rất lớn. Nhiệm vụ chính của diode là truyền dòng điện theo một hướng, điều này được tạo điều kiện thuận lợi nhờ tiếp giáp p-n.

Chuyển mạch ngược

Nếu các điốt được kết nối với nguồn điện theo sơ đồ hiển thị thì dòng điện sẽ không đi qua điểm nối p-n. Cực dương của nguồn điện được kết nối với vùng “n”, và cực âm được kết nối với vùng “p”. Kết quả là các electron từ vùng “n” di chuyển đến cực dương của nguồn điện. Các lỗ bị thu hút bởi cực âm. Khoảng trống xuất hiện ở điểm chuyển tiếp; không có hạt mang điện.

Khi điện áp tăng, các lỗ trống và electron hút nhau mạnh hơn và không có hạt mang điện ở điểm nối. Khi bật diode ngược lại, không có dòng điện chạy qua.

Sự gia tăng mật độ vật chất gần các cực tạo ra sự khuếch tán, tức là xu hướng phân bố vật chất khắp thể tích. Điều này xảy ra khi tắt nguồn.

Hiện tại ngược

Chúng ta hãy nhớ lại công việc của các hạt mang điện thiểu số. Khi diode tắt, một lượng nhỏ dòng điện ngược chạy qua nó. Nó được hình thành từ những người vận chuyển thiểu số di chuyển theo hướng ngược lại. Chuyển động này xảy ra khi cực của nguồn điện bị đảo ngược. Dòng điện ngược thường không đáng kể vì số lượng hạt tải điện thiểu số rất ít.

Khi nhiệt độ của tinh thể tăng lên, số lượng của chúng tăng lên và gây ra sự gia tăng dòng điện ngược, điều này thường dẫn đến hư hỏng mối nối. Để hạn chế nhiệt độ hoạt động của chất bán dẫn, vỏ của chúng được gắn trên bộ tản nhiệt làm mát loại bỏ nhiệt.

Kết nối trực tiếp

Hãy hoán đổi các cực điện giữa cực âm và cực dương. Ở phía "n", các electron sẽ di chuyển ra khỏi cực âm và chảy về phía điểm nối. Ở phía “p”, các lỗ mang điện dương sẽ bị đẩy ra khỏi cực nguồn dương. Do đó, các electron và lỗ trống sẽ bắt đầu chuyển động nhanh về phía nhau.

Các hạt có điện tích khác nhau tích tụ gần điểm nối và một điện trường được hình thành giữa chúng. Các electron đi qua tiếp giáp p-n và di chuyển đến vùng “p”. Một số electron kết hợp lại với các lỗ trống và phần còn lại chuyển sang cực dương của nguồn điện. Một dòng điện điốt chuyển tiếp phát sinh, bị giới hạn bởi các đặc tính của nó. Nếu vượt quá giá trị này, diode có thể bị hỏng.

Trong mạch một chiều của diode, điện trở của nó không đáng kể, ngược lại với mạch ngược. Người ta tin rằng dòng điện không chạy ngược qua diode. Kết quả là chúng tôi phát hiện ra rằng điốt hoạt động theo nguyên lý của một van: vặn núm sang trái - nước chảy, sang phải - không có nước. Vì vậy, chúng còn được gọi là van bán dẫn.

Điện áp chuyển tiếp và ngược lại

Khi diode mở ra, có điện áp chuyển tiếp chạy qua nó. Điện áp ngược là giá trị khi diode đóng và dòng điện ngược chạy qua nó. Điện trở của diode ở điện áp thuận rất nhỏ, ngược lại với điện áp ngược, tăng lên hàng nghìn kOhms. Điều này có thể được xác minh bằng cách đo bằng đồng hồ vạn năng.

Điện trở của tinh thể bán dẫn có thể thay đổi tùy theo điện áp. Khi giá trị này tăng thì điện trở giảm và ngược lại.

Nếu điốt được sử dụng để hoạt động với dòng điện xoay chiều, thì với nửa sóng dương của điện áp hình sin, nó sẽ mở và với nửa sóng âm, nó sẽ đóng lại. Tính chất này của điốt được sử dụng để chỉnh lưu điện áp. Vì vậy, các thiết bị như vậy được gọi là bộ chỉnh lưu.

Đặc điểm điốt

Các đặc tính của diode được thể hiện bằng đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của dòng điện, điện áp và cực tính của nó. Trục tọa độ dọc ở phần trên xác định dòng điện thuận, ở phần dưới - dòng ngược.

Trục ngang bên phải biểu thị điện áp thuận và trục ngang bên trái biểu thị điện áp ngược. Nhánh thẳng của đồ thị biểu thị dòng điện đi qua của diode và chạy gần với trục tung, vì nó biểu thị sự gia tăng dòng điện thuận.

Nhánh thứ hai của đồ thị hiển thị dòng điện khi diode đóng và chạy song song với trục hoành. Đồ thị càng dốc thì diode chỉnh lưu dòng điện càng tốt. Khi điện áp chuyển tiếp tăng, dòng điện tăng dần. Khi đạt đến vùng nhảy, cường độ của nó tăng mạnh.

Nhánh ngược của đồ thị cho thấy khi điện áp ngược tăng thì dòng điện thực tế không tăng. Tuy nhiên, khi đạt đến giới hạn cho phép, dòng điện ngược sẽ tăng mạnh. Kết quả là diode sẽ quá nóng và hỏng.

D iốt- thiết kế đơn giản nhất trong dòng thiết bị bán dẫn vinh quang. Nếu bạn lấy một tấm bán dẫn, ví dụ như germanium, và đưa tạp chất chấp nhận vào nửa bên trái của nó và tạp chất cho vào nửa bên phải, thì ở một bên, bạn sẽ nhận được chất bán dẫn loại P, mặt khác, loại N. . Ở giữa tinh thể bạn sẽ nhận được cái gọi là Ngã ba P-N, như thể hiện trong Hình 1.

Hình tương tự cho thấy ký hiệu đồ họa thông thường của một diode trong sơ đồ: cực âm (điện cực âm) rất giống với dấu “-”. Sẽ dễ nhớ hơn theo cách đó.

Tổng cộng, trong một tinh thể như vậy có hai vùng có độ dẫn khác nhau, từ đó có hai đầu ra phát ra, do đó thiết bị thu được được gọi là điốt, vì tiền tố “di” có nghĩa là hai.

Trong trường hợp này, diode hóa ra là một chất bán dẫn, nhưng các thiết bị tương tự đã được biết đến trước đó: ví dụ, trong thời đại ống điện tử có một diode ống gọi là kenotron. Giờ đây, những điốt như vậy đã là lịch sử, mặc dù những người theo đuổi âm thanh “ống” tin rằng trong bộ khuếch đại ống, ngay cả bộ chỉnh lưu điện áp cực dương cũng phải dựa trên ống!

Hình 1. Cấu trúc diode và ký hiệu diode trên sơ đồ

Tại điểm nối của chất bán dẫn có độ dẫn P và N, hóa ra Ngã ba P-N, đó là cơ sở của tất cả các thiết bị bán dẫn. Nhưng không giống như một diode, chỉ có một chuyển tiếp, chúng có hai điểm nối P-N, và ví dụ, chúng bao gồm bốn điểm nối cùng một lúc.

Tiếp giáp P-N đứng yên

Ngay cả khi tiếp giáp P-N, trong trường hợp này là diode, không được kết nối ở bất cứ đâu, các quá trình vật lý thú vị vẫn xảy ra bên trong nó, được minh họa trong Hình 2.

Hình 2. Diode đứng yên

Ở vùng N có quá nhiều electron nên nó mang điện tích âm và ở vùng P điện tích dương. Các điện tích này cùng nhau tạo thành một điện trường. Vì các điện tích khác nhau có xu hướng hút nhau, các electron từ vùng N xâm nhập vào vùng P tích điện dương, lấp đầy một số lỗ trống. Kết quả của chuyển động đó là một dòng điện, mặc dù rất nhỏ (vài nanoampe), xuất hiện bên trong chất bán dẫn.

Kết quả của chuyển động này là mật độ của chất ở phía P tăng lên, nhưng đến một giới hạn nhất định. Các hạt thường có xu hướng lan tỏa đều trong toàn bộ thể tích của một chất, cũng giống như mùi nước hoa lan tỏa khắp phòng (khuếch tán) nên sớm muộn gì các electron cũng quay trở lại vùng N.

Nếu đối với hầu hết người tiêu dùng điện, hướng của dòng điện không quan trọng - bóng đèn sáng lên, gạch nóng lên, thì đối với một diode, hướng của dòng điện đóng một vai trò rất lớn. Chức năng chính của diode là dẫn dòng điện theo một hướng. Đặc tính này được cung cấp bởi ngã ba P-N.

Xoay ngược lại diode

Nếu một nguồn điện được nối với một diode bán dẫn, như trong Hình 3, thì sẽ không có dòng điện nào đi qua điểm nối P-N.

Hình 3. Kết nối ngược diode

Như có thể thấy trên hình, cực dương của nguồn điện được nối với vùng N và cực âm được nối với vùng P. Kết quả là các electron từ vùng N lao về cực dương của nguồn. Đổi lại, các điện tích dương (lỗ trống) trong vùng P bị hút bởi cực âm của nguồn điện. Do đó, trong khu vực tiếp giáp P-N, như có thể thấy trong hình, một khoảng trống được hình thành, đơn giản là không có gì để dẫn dòng điện, không có hạt mang điện.

Khi điện áp của nguồn điện tăng lên, các electron và lỗ trống ngày càng bị điện trường của pin thu hút, trong khi ở vùng tiếp giáp P-N ngày càng có ít hạt mang điện. Do đó, khi chuyển mạch ngược, không có dòng điện chạy qua diode. Trong những trường hợp như vậy, người ta thường nói rằng Diode bán dẫn bị khóa điện áp ngược.

Sự gia tăng mật độ vật chất gần các cực của pin dẫn đến sự xuất hiện của sự khuếch tán, - mong muốn phân bố vật chất đồng đều trong toàn bộ khối lượng. Đây là điều xảy ra khi pin bị ngắt kết nối.

Dòng điện ngược điốt bán dẫn

Đây là lúc đã đến lúc phải nhớ đến các phương tiện truyền thông không chính thống thường bị lãng quên. Thực tế là ngay cả ở trạng thái đóng, một dòng điện nhỏ chạy qua diode, được gọi là dòng điện ngược. Cái này hiện tại ngược và được tạo ra bởi các sóng mang nhỏ, có thể di chuyển giống hệt như các sóng mang chính, chỉ theo hướng ngược lại. Đương nhiên, chuyển động như vậy xảy ra dưới điện áp ngược. Dòng điện ngược thường nhỏ do số lượng hạt tải điện thiểu số ít.

Khi nhiệt độ của tinh thể tăng lên, số lượng hạt tải điện thiểu số tăng lên, dẫn đến dòng điện ngược tăng lên, có thể dẫn đến phá hủy tiếp giáp P-N. Vì vậy, nhiệt độ hoạt động của các thiết bị bán dẫn - điốt, bóng bán dẫn, vi mạch bị hạn chế. Để tránh quá nhiệt, các điốt và bóng bán dẫn mạnh mẽ được lắp đặt trên các bộ tản nhiệt - Bộ tản nhiệt.

Bật diode theo chiều thuận

Thể hiện trong hình 4.

Hình 4. Kết nối trực tiếp của diode

Bây giờ chúng ta hãy thay đổi cực tính của nguồn: nối cực âm với vùng N (cực âm) và cực dương với vùng P (cực dương). Với sự bao gồm này trong vùng N, các electron sẽ bị đẩy khỏi cực âm của pin và di chuyển về phía tiếp giáp P-N. Ở vùng P, các lỗ tích điện dương sẽ bị đẩy ra khỏi cực dương của pin. Các electron và lỗ trống lao về phía nhau.

Các hạt tích điện có cực tính khác nhau tập trung gần điểm nối P-N và xuất hiện một điện trường giữa chúng. Do đó, các electron vượt qua tiếp giáp P-N và tiếp tục di chuyển qua vùng P. Trong trường hợp này, một số electron tái hợp với các lỗ trống, nhưng phần lớn chúng lao về cực dương của pin, dòng điện Id chạy qua diode.

Dòng điện này được gọi là dòng điện một chiều. Nó bị giới hạn bởi dữ liệu kỹ thuật của diode, một giá trị tối đa nhất định. Nếu vượt quá giá trị này thì có nguy cơ hỏng diode. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hướng của dòng điện thuận trong hình trùng với hướng được chấp nhận rộng rãi, ngược lại với hướng chuyển động của các electron.

Cũng có thể nói rằng khi bật theo hướng thuận, điện trở của diode tương đối nhỏ. Khi bật ngược lại, điện trở này sẽ lớn hơn rất nhiều lần, không có dòng điện chạy qua diode bán dẫn (dòng ngược không đáng kể không được tính đến ở đây). Từ tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng diode hoạt động giống như một van cơ học thông thường: quay theo một hướng - nước chảy, quay theo hướng khác - dòng chảy dừng lại. Đối với thuộc tính này, diode nhận được tên cổng bán dẫn.

Để hiểu chi tiết tất cả các khả năng và tính chất của một diode bán dẫn, bạn nên làm quen với nó đặc tính volt ampe. Bạn cũng nên tìm hiểu về các thiết kế diode và đặc tính tần số, ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Điều này sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.

Ngày xuất bản: 23/12/2017

Bạn có biết điện áp ngược là gì không?

Điện áp ngược


Điện áp ngược là một loại tín hiệu năng lượng được tạo ra khi đảo cực của dòng điện. Điện áp này thường xảy ra khi diode phân cực ngược được đặt vào, khiến diode phản ứng bằng cách hoạt động theo hướng ngược lại. Chức năng đảo ngược này cũng có thể tạo ra điện áp đánh thủng bên trong diode, vì điều này thường làm đứt mạch có điện áp được đặt vào.

Điện áp ngược xảy ra khi nguồn kết nối tín hiệu nguồn vào mạch được đặt theo cách đảo ngược. Điều này có nghĩa là nguồn dây dương được nối với đất hoặc dây dẫn âm của mạch điện và ngược lại. Việc truyền điện áp này thường không được dự định trước vì hầu hết các mạch điện không có khả năng xử lý điện áp.

Khi đặt điện áp tối thiểu vào mạch hoặc diode, nó có thể làm cho mạch hoặc diode hoạt động ngược lại. Điều này có thể gây ra phản ứng như động cơ quạt hộp quay không chính xác. Phần tử sẽ tiếp tục hoạt động trong những trường hợp như vậy.

Tuy nhiên, khi lượng điện áp đặt vào mạch quá lớn, tín hiệu cho mạch nhận được gọi là điện áp đánh thủng. Nếu tín hiệu đầu vào đã bị đảo ngược vượt quá điện áp cho phép để mạch duy trì, mạch có thể bị hỏng ngoài phần còn lại có thể sử dụng được. Điểm mà mạch bị hỏng liên quan đến giá trị điện áp đánh thủng. Điện áp đánh thủng này có một vài tên gọi khác, điện áp đỉnh ngược hoặc điện áp đánh thủng ngược.

Điện áp ngược có thể gây ra điện áp đánh thủng, điều này cũng ảnh hưởng đến hoạt động của các thành phần khác trong mạch. Ngoài các điốt gây hư hỏng và các chức năng của mạch điện áp ngược, nó còn có thể trở thành đỉnh điện áp ngược. Trong những trường hợp như vậy, mạch không thể chứa lượng điện năng đầu vào từ tín hiệu đã bị đảo ngược và có thể tạo ra điện áp đánh thủng giữa các chất cách điện.

Điện áp đánh thủng này có thể xảy ra trên các thành phần mạch điện, có thể gây hư hỏng các thành phần hoặc dây cách điện. Điều này có thể biến chúng thành dây dẫn tín hiệu và làm hỏng mạch bằng cách dẫn điện áp đến các phần khác nhau của mạch mà lẽ ra không nhận được, gây mất ổn định trong toàn mạch. Điều này có thể gây ra hồ quang điện áp từ bộ phận này sang bộ phận khác, cũng có thể đủ mạnh để đốt cháy các bộ phận mạch khác nhau và gây cháy.

bài chuyển hướng

Khỏe mạnh

Thi công cải tạo nội thất

Trong vòng đời của một tòa nhà, công việc cải tạo là cần thiết vào những giai đoạn nhất định để cập nhật nội thất. Hiện đại hóa cũng là cần thiết khi thiết kế hoặc chức năng nội thất tụt hậu so với thời hiện đại.

Xây dựng nhiều tầng

Có hơn 100 triệu đơn vị nhà ở ở Nga và hầu hết trong số đó là “nhà dành cho một gia đình” hoặc nhà tranh. Ở các thành phố, vùng ngoại ô và nông thôn, nhà riêng là loại hình nhà ở rất phổ biến.
Việc thực hiện thiết kế, xây dựng và vận hành các tòa nhà thường là nỗ lực tập thể giữa các nhóm chuyên gia và ngành nghề khác nhau. Tùy thuộc vào quy mô, độ phức tạp và mục đích của một dự án xây dựng cụ thể, nhóm dự án có thể bao gồm:
1. Nhà phát triển bất động sản cung cấp vốn cho dự án;
Một hoặc nhiều tổ chức tài chính hoặc nhà đầu tư khác cung cấp tài chính;
2. Cơ quan quy hoạch và quản lý địa phương;
3. Dịch vụ thực hiện ALTA/ACSM và khảo sát xây dựng xuyên suốt dự án;
4. Người quản lý tòa nhà điều phối nỗ lực của các nhóm tham gia dự án khác nhau;
5. Kiến trúc sư, kỹ sư được cấp giấy phép thiết kế công trình và lập hồ sơ xây dựng;

Để điều chỉnh dòng điện xoay chiều tần số thấp, nghĩa là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều hoặc xung, chúng được sử dụng, nguyên lý hoạt động của nó dựa trên độ dẫn điện tử một phía của tiếp giáp p-n. Điốt loại này được sử dụng trong các bộ nhân, bộ chỉnh lưu, máy dò, v.v.

Điốt chỉnh lưu được sản xuất với một điểm nối phẳng hoặc điểm, và diện tích của điểm nối có thể dao động từ một phần mười milimét vuông đến vài centimet vuông, tùy thuộc vào dòng điện định mức được chỉnh lưu trong nửa chu kỳ đối với một diode nhất định.

Đặc tính dòng điện-điện áp (CVC) của diode bán dẫn có các nhánh thuận và nhánh ngược. Nhánh trực tiếp của đặc tính dòng điện-điện áp trên thực tế cho thấy mối liên hệ giữa dòng điện qua diode và điện áp thuận rơi qua nó, sự phụ thuộc lẫn nhau của chúng.

Nhánh ngược của đặc tính dòng điện-điện áp phản ánh hoạt động của diode khi đặt một điện áp phân cực ngược vào nó, trong đó dòng điện qua điểm nối rất nhỏ và thực tế không phụ thuộc vào cường độ điện áp đặt vào diode , cho đến khi đạt đến giới hạn mà tại đó xảy ra sự cố điện ở điểm nối và diode bị hỏng.

Điện áp ngược diode tối đa - Vr

Đặc tính đầu tiên và chính của diode chỉnh lưu là điện áp ngược tối đa cho phép. Đây là điện áp mà nếu đặt vào diode theo hướng ngược lại, người ta có thể tự tin nói rằng diode sẽ chịu được nó và thực tế này sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất tiếp theo của diode. Nhưng nếu vượt quá điện áp này thì không có gì đảm bảo rằng diode sẽ không bị hỏng.

Thông số này khác nhau đối với các điốt khác nhau, nó dao động từ hàng chục volt đến vài nghìn volt. Ví dụ, đối với diode chỉnh lưu phổ biến 1n4007, điện áp ngược không đổi tối đa là 1000V, còn đối với 1n4001 thì chỉ là 50V.


Dòng diode trung bình - Nếu

Diode chỉnh lưu dòng điện, vì vậy đặc tính quan trọng tiếp theo của diode chỉnh lưu sẽ là dòng điện trung bình của diode - giá trị trung bình của dòng điện một chiều được chỉnh lưu chạy qua điểm nối p-n trong suốt chu kỳ. Đối với điốt chỉnh lưu, thông số này có thể dao động từ hàng trăm mA đến hàng trăm ampe.

Ví dụ, đối với diode chỉnh lưu 2D204A, dòng chuyển tiếp tối đa chỉ là 0,4A và đối với 80EBU04 thì nó lên tới 80A. Nếu dòng điện trung bình có giá trị lớn hơn trong một thời gian dài so với giá trị được đưa ra trong tài liệu, thì không có gì đảm bảo rằng diode sẽ tồn tại.

Dòng xung diode tối đa - Ifsm (xung đơn) và Ifrm (xung lặp lại)

Dòng xung tối đa của một diode là giá trị dòng điện cực đại mà một diode chỉnh lưu nhất định chỉ có thể chịu được trong một thời gian nhất định, được chỉ định trong tài liệu cùng với thông số này. Ví dụ, một diode 10A10 có khả năng chịu được một xung dòng điện 600A với thời lượng 8,3ms.

Đối với các xung lặp lại, dòng điện của chúng phải sao cho dòng điện trung bình nằm trong phạm vi cho phép. Ví dụ, diode 80EBU04 sẽ chịu được các xung hình chữ nhật lặp đi lặp lại với tần số 20 kHz ngay cả khi dòng điện tối đa của chúng là 160 A, nhưng dòng điện trung bình không được vượt quá 80 A.

Dòng ngược diode trung bình - Ir (dòng rò)

Dòng điện ngược trung bình của một diode cho thấy dòng điện trung bình qua điểm nối theo hướng ngược lại trong một khoảng thời gian. Thông thường giá trị này nhỏ hơn microamp, tối đa là vài miliampe. Ví dụ: đối với 1n4007, dòng điện ngược trung bình không vượt quá 5 μA ở nhiệt độ điểm nối +25°C và không vượt quá 50 μA ở nhiệt độ điểm nối +100°C.

Điện áp chuyển tiếp trung bình của diode - Vf (giảm điện áp tiếp điểm)

Điện áp chuyển tiếp trung bình của diode ở giá trị dòng điện trung bình được chỉ định. Đây là điện áp được đặt trực tiếp vào điểm nối p-n của diode khi dòng điện một chiều có giá trị được chỉ định trong tài liệu đi qua nó. Thông thường không quá phân số, tối đa - đơn vị vôn.

Ví dụ: tài liệu về diode EM516 cung cấp điện áp chuyển tiếp 1,2V cho dòng điện 10A và 1,0V cho dòng điện 2A. Như bạn có thể thấy, điện trở của diode là phi tuyến.

Điện trở chênh lệch diode

Điện trở vi sai của diode biểu thị tỷ lệ giữa mức tăng điện áp tại điểm nối p-n của diode với mức tăng nhỏ của dòng điện qua điểm nối gây ra mức tăng này. Thông thường từ phân số của một ohm đến hàng chục ohm. Nó có thể được tính toán từ đồ thị sụt áp so với dòng điện thuận.

Ví dụ, đối với một diode 80EBU04, dòng điện tăng thêm 1A (từ 1 đến 2A) sẽ làm tăng mức giảm điện áp tiếp giáp là 0,08V. Do đó, điện trở vi phân của diode trong phạm vi dòng điện này là 0,08/1 = 0,08 Ohm.

Công suất tiêu tán trung bình của diode Pd

Công suất tiêu tán trung bình của một diode là công suất trung bình bị tiêu tán bởi thân diode trong một khoảng thời gian khi dòng điện chạy qua nó theo hướng thuận và ngược. Giá trị này phụ thuộc vào thiết kế của vỏ diode và có thể thay đổi từ hàng trăm miliwatt đến hàng chục watt.

Ví dụ, đối với diode KD203A, công suất tiêu tán trung bình của vỏ là 20 W, diode này thậm chí có thể được lắp đặt, nếu cần, trên bộ tản nhiệt để loại bỏ nhiệt.

Thiết bị diode bán dẫn.

Kết nối trực tiếp và đảo ngược của diode, đặc trưng cho điện áp thuận và ngược, dòng điện thuận và ngược của diode.

Biểu đồ kết nối trực tiếp được vẽ trong góc phần tư thứ nhất. Điều này cho thấy điện áp càng lớn thì dòng điện càng lớn. Hơn nữa, đến một thời điểm nhất định, điện áp tăng nhanh hơn dòng điện. Nhưng sau đó một bước ngoặt xảy ra, điện áp gần như không thay đổi nhưng dòng điện bắt đầu tăng. Đối với hầu hết các điốt, bước ngoặt này xảy ra trong khoảng 0,5...1 V. Chính điện áp này được cho là “giảm” trên điốt. Nghĩa là, nếu bạn kết nối một bóng đèn theo sơ đồ đầu tiên trong Hình. 3, và điện áp pin của bạn là 9 V, khi đó bóng đèn sẽ không còn nhận được 9 V mà là 8,5 hoặc thậm chí 8 (tùy thuộc vào loại diode). 0,5...1 V này là điện áp rơi trên diode. Dòng điện tăng chậm đến điện áp 0,5...1V có nghĩa là trong phần này thực tế không có dòng điện chạy qua diode, ngay cả theo hướng thuận.

Biểu đồ chuyển đổi ngược được vẽ trong góc phần tư thứ ba. Từ đó có thể thấy rằng trên một diện tích đáng kể, dòng điện hầu như không thay đổi và sau đó tăng lên như một trận tuyết lở. Nó có nghĩa là gì? Nếu bạn bật bóng đèn theo sơ đồ thứ hai trong hình. 3, thì nó sẽ không sáng, bởi vì diode không truyền dòng điện theo hướng ngược lại (chính xác hơn là như có thể thấy trên biểu đồ, nhưng dòng điện này quá nhỏ nên đèn sẽ không sáng). Nhưng diode không thể chịu được điện áp vô thời hạn. Ví dụ, nếu bạn tăng điện áp lên vài trăm volt, thì điện áp cao này sẽ “xuyên thủng” diode (xem điểm uốn ở nhánh ngược của đồ thị) và dòng điện sẽ chạy qua diode. Nhưng “sự cố” là một quá trình không thể đảo ngược (đối với điốt). Nghĩa là, sự “hỏng” như vậy sẽ dẫn đến hiện tượng cháy diode và nó sẽ ngừng hoàn toàn dòng điện truyền theo bất kỳ hướng nào hoặc ngược lại – nó sẽ truyền dòng điện theo mọi hướng.

Hình 3. Kết nối trực tiếp tiếp giáp p-n

Để các electron 1, 2, 3 khuếch tán vào lớp p, lớp này sẽ mất tính trung hòa điện trong giây lát, thu được điện tích âm dư thừa. Một điện trường xuất hiện giữa lớp p và đầu ra của nó, đẩy các electron 4, 5, 6 ra khỏi quỹ đạo gần nhất của liên kết cặp điện tử của chất bán dẫn loại p vào mạch ngoài. Tiếp theo, các electron 1, 2, 3 bắt đầu di chuyển khuếch tán qua các lỗ bên phải đến tiếp điểm bên phải.

Trong quá trình khuếch tán electron, lớp 1, 2, 3 n cũng mất tính trung hòa điện, thu được điện tích dương dư thừa. Một điện trường xuất hiện giữa lớp n và đầu ra của nó, hút các electron 7, 8, 9 từ mạch ngoài. Kết quả là, dòng điện một chiều chạy ở các điểm tiếp xúc bên trái và bên phải, cũng như xuyên qua cấu trúc. Độ lớn của dòng điện thuận được xác định bởi diện tích tiếp giáp pn và phụ thuộc vào điện áp chuyển tiếp đặt vào và điện trở giới hạn.

Hình 4. Chuyển mạch ngược của tiếp giáp p-n

Sơ đồ mạch cho kết nối ngược của điểm nối pn được hiển thị trong Hình 4. Dưới tác dụng của điện áp ngược, các hạt mang điện đa số 1 và 2 di chuyển ra xa ranh giới tiếp giáp, do đó tiếp giáp p-n mở rộng. Một trường hãm mạnh được tạo ra đối với đa số hạt mang, do đó việc khuếch tán hạt mang là không thể. Trường tác dụng tại thời điểm chuyển tiếp đang tăng tốc đối với các hạt tải điện thiểu số, do đó xảy ra hiện tượng trôi dạt hạt tải điện. Dòng trôi có ba thành phần: dòng nhiệt, dòng nhiệt và dòng rò.

Dòng phát nhiệt được tạo ra bởi các sóng mang thiểu số 5 và 6, được tạo ra trong vùng chuyển tiếp và phụ thuộc vào nhiệt độ Itr(T) = Itr(T0)eT, trong đó T0 là giá trị nhiệt độ ban đầu (250C); T - giá trị nhiệt độ hiện tại; T - thay đổi nhiệt độ; - hệ số nhiệt độ. Dòng sinh nhiệt chiếm ưu thế trong điốt silicon, có chiều rộng tiếp giáp p-n lớn hơn so với điốt germanium.

Dòng nhiệt được tạo ra bởi các hạt mang điện thiểu số 3 và 4, được tạo ra trong các lớp bán dẫn gần điểm nối. Dòng nhiệt chiếm ưu thế tại các điểm nối p-n germanium. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ It(T) = It(T0)eT. Có một nguyên tắc nhỏ để ước tính dòng điện phụ thuộc vào nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng 100C thì dòng điện ngược tăng theo hệ số 2.

Dòng điện rò rỉ được tạo ra bởi các hạt mang điện thiểu số được tạo ra trên bề mặt của các lớp. Dòng điện này không phụ thuộc vào nhiệt độ vì được xác định bởi trạng thái bề mặt của tinh thể bán dẫn. Đặc điểm chính của dòng điện rò rỉ là tính không ổn định theo thời gian, được gọi là hiện tượng rão.

Tổng giá trị của dòng điện mang thiểu số ở nhiệt độ lên tới 400C nhỏ hơn nhiều so với dòng khuếch tán: Ipr/Ibr = 104 - 105. Từ mối quan hệ này, suy ra rằng tiếp giáp p-n bậc không đối xứng có đặc tính van.