Extras din curs
1. DIODE
Jonctiunea PN este componenta electronică activă cu rol fundamental în functionarea
dispozitivelor semiconductoare. O diodă constituită dintr-o jonctiune PN, a cărei functionare se
bazează pe efectul redresor, este numită diodă redresoare, spre deosebire de acelea care utilizează
un efect special (Zener, avalansă, tunel etc.), denumite diode speciale.
1.1. Diode redresoare
Diodele redresoare (rectifier diodes) sunt dispozitive electronice semiconductoare din siliciu,
utilizate în circuitele de conversie c.a.-c.c., de limitare a amplitudinii tensiunilor etc.
Dioda redresoare este un dipol constituit dintr-o jonctiune PN abruptă, legată la doi electrozi
externi, numiti anod (A) si catod (K). În fig. 1.1.1, sunt reprezentate simbolul grafic si structura
schematică a unei diode redresoare.
Fig. 1.1.1. Simbolul grafic si structura schematică a unei diode redresoare
În functie de polaritatea tensiunii uAK aplicate la bornele diodei, componenta se poate găsi
în una din cele două stări si anume :
- în stare de conductie, atunci când dioda este polarizată în sens direct ( uAK〉0 );
- în stare de blocare, atunci când dioda este polarizată în sens invers ( uAK 〈0 ).
În stare de conductie, dioda este caracterizată printr-un curent direct important, care circulă de la anod
spre catod. Dimpotrivă, o diodă blocată este parcursă numai de un curent rezidual, de intensitate foarte
scăzută, care circulă de la catod spre anod. Dioda redresoare se comportă ca o supapă
semiconductoare, care permite trecerea curentului într-un singur sens, de la anod spre catod (sensul
indicat de săgeata din simbolul grafic).
1.1.1. Caracteristica statică
Comportarea diodei în cele două stări poate fi descrisă printr-o singură relatie functională, care
leagă curentul prin diodă de tensiunea aplicată la bornele componentei, de forma
Relatia (1.1.1), care evidentiază principiul de functionare al unei diode redresoare, este denumită
ecuatia caracteristică a diodei teoretice.
Curentul IS este curentul invers de saturatie al diodei. O diodă ideală în stare de blocare este
caracterizată prin curent rezidual nul. În mod practic, curentul invers de saturatie al unei diode
redresoare este neglijabil fată de curentii directi care apar în circuitele de utilizare. Pentru diodele
redresoare din Si, curentul IS este de ordinul picoamperilor-nanoamperilor, în cazul componentelor
de mică putere, si poate atinge câtiva miliamperi, în cazul componentelor de putere mare.
În general, diodele reale nu respectă ecuatia caracteristică a diodei teoretice. Ecuatia
caracteristică a unei diode reale este de forma
A K
P N
stratul
anodului
stratul
catodului
Întrucât factorul empiric n de corectie are valori între 1 si 2, din motive de simplificare a scrierii, se
va folosi modelul diodei teoretice (1.1.1), pentru toate diodele.
În regim static, comportarea diodei redresoare este descrisă de ecuatia caracteristică
în care curentul si tensiunea la borne sunt invariabile în timp.
Caracteristica statică a diodei teoretice se obtine prin reprezentarea grafică a relatiei (1.1.3),
pentru o temperatură constantă a mediului ambiant. Comportarea diodei în stare de conductie
(UAK 〉4UT ) poate fi descrisă cu ajutorul modelului simplificat,
iar în cazul unei polarizări inverse, cu UKA〉4UT , dioda în stare de blocare poate fi descrisă prin
relatia
IA ≅ −IS. (1.1.5)
Caracteristica statică a unei diode reale se abate de la aceea a diodei teoretice. La
polarizarea directă, diferentele sunt evidentiate în fig. 1.1.2. Prin aplicarea unor tensiuni inverse
mari, curentul invers creste brusc si abrupt, datorită multiplicării în avalansă a purtătorilor de
sarcină. Tensiunea la care se produce acest fenomen se numeste tensiune de avalansă sau de
străpungere si se notează cu VRA (Reverse Avalanche Voltage) sau VBR (Breakdown Voltage).
Atunci când se produce efectul de avalansă, curentul care parcurge dioda este
IA = −M⋅ IS , (1.1.6)
Această străpungere electrică este distructivă pentru toate diodele redresoare reale, motiv pentru
care tensiunea inversă permisă este limitată la o valoare inferioară celei de străpungere.
Fig. 1.1.2. Caracteristica statică a diodei reale
Caracteristica statică a diodei este foarte sensibilă la temperatură, ca urmare a dependentei
puternice a curentului rezidual IS si a tensiunii termice UT de temperatura jonctiunii. Pentru
diodele din Si, cresterea relativă a curentului IS este de circa 7%/oC. În practică, se admite că IS îsi
dublează valoarea, la fiecare crestere a temperaturii cu 10oC. Tensiunea termică creste liniar cu
temperatura. La cresterea temperaturii, se constată o deplasare a caracteristicii statice a diodei ca în
fig. 1.1.3a:
- ramura de conductie se deplasează în zona tensiunilor directe mai mici;
- ramura de blocare se deplasează în zona curentilor reziduali mai mari.
Preview document
Conținut arhivă zip
- Cursuri Circuite Integrate Digitale
- amplificatoare operationale.pdf
- Capitolul 5.pdf
- Microsoft Word - capitolul 1_Diode.pdf
- TRANZISTOARE BIPOLARE.pdf
- tranzistoare unipolare.pdf