Tyrimas - tunelinis diodas ir tiristoriai

Darbo tikslas. Tyrinėti ir pagrįsti tunelinio diodo, valdomo ir nevaldomo tiristorių veikimo principus ir savybes, išmatuoti tų elektroninių elementų statines VACh, kai kuriuos parametrus, išmokti apskaičiuoti parametrus iš VACh, patyrinėti ir pagrįsti darbą elektroninėse grandinėse (jų kaip elementų su neigiamąja diferencialine varža ir kaip elektroninių jungiklių darbą).. Tuneliniai diodai Tuneliniai diodai yra germanio diodai su labai legiruotomis N+ ir P+ sritimis ir labai plona PN sandūra. Elektronai gali su mažu energijos lygiu peršokti užtvarinį sluoksnį tiesiogine kryptimi. Tunelinės srovės didžiausia reikšmė tiesiogine kryptimi gaunama nuo 50 mV iki 100 mV (1 pav.). Paskui tunelinė srovė mažėja. Krintančioje charakteristikos dalyje tunelinis diodas turi neigiamą diferencialinę varžą. Kai uA ~ 0,4 V, tunelinio diodo srovė sutampa su paprasto germanio diodo srove. Dėl Zenerio efekto atvirkštinėje charakteristikos dalyje tunelinis diodas yra laidus. Keičiantis diodo įtampai, srovė tuneliniame diode nusistovi per labai trumpą laiko tarpsnį (t ~ 100 ps). Parinkus darbo tašką neigiamos diferencialinės varžos srityje, galima gauti labai aukšto dažnio generatorių. 1 pav. Tunelinio diodo voltaraperinė charakteristika Tunelinio diodo energijos juostų diagramos parodytos 2 paveiksle. Dėl labai didelio priemaišų tankio N puslaidininkyje Fermio lygmuo yra laidumo juostoje, P puslaidininkyje Fermio lygmuo yra valentinėje juostoje. Kai išorinė įtampa neprijungta, Fermio lygmuo yra bendras visam PN dariniui (2 pav., a). Prijungus atvirkštinę įtampą, prieš elektronų užimtus valentinės juostos lygmenis atsiranda laisvų laidumo juostos lygmenų (2 pav., b) ir elektronai gali iš P srities valentinės juostos tuneliniu būdu skverbtis į N srities laidumo juostą. Galima stipri atvirkštinė tunelinio diodo srovė. Prijungus tiesioginę įtampą, prieš elektronų užimtus laidumo juostos lygmenis atsiranda laisvi valentinės juostos lygmenys. 2 paveiksle, c, parodyta energijos juostų diagrama pasiekus didžiausią tokių lygmenų skaičių. Toliau didėjant tiesioginei įtampai, tunelinė srovė silpnėja, sumažėja sandūroje esančio potencialo barjero aukštis ir pradeda tekėti difuzinė srovė (2 pav., d). 2 pav. Tunelinio diodo energijos juostų diagramos: nesant išorinės įtampos (a), prijungus atvirkštinę įtampą (b), prijungus mažesnę tiesioginę įtampą (c), prijungus didesnę tiesioginę įtampą (d) TIRISTORIAI Tiristorius yra puslaidininkinis komponentas, sudarytas iš ne mažiau kaip keturių NPNP sričių ir skirtas stiprioms srovėms ir aukštoms įtampoms komutuoti. Pagal išvadų skaičių tiristoriai skirstomi į diodinius tiristorius, arba dinistorius, ir triodinius tiristorius, arba trinistorius. Trinistoriai su simetrinėmis voltamperinėmis charakteristikomis vadinami triakais. Įvairių tiristorių grafiniai schemų ženklai parodyti 3 paveiksle. Ketursluoksnė NPNP tiristoriaus struktūra su trimis nuosekliai sujungtomis PN sandūromis parodyta 4 paveiksle. Katodo išvadas jungiamas prie N srities, anodas -prie P srities. Valdymo elektrodas dažniausiai jungiamas prie vidurinės P srities. Dinistoriaus struktūroje nėra valdymo elektrodo išvado. 3 pav. Tiristorių grafiniai schemų ženklai: dinistoriaus (a), trinistoriaus (b), triako (c); A - anodas, K - katodas, VE - valdymo elektrodas 4 pav. Tiristoriaus struktūra (a) ir supaprastintas tiristoriaus struktūros variantas (b) Jei prie valdymo elektrodo įtampa neprijungta (dinistoriaus variantas), o prie anodo prijungta teigiama maitinimo šaltinio įtampa, vidurinė PN sandūra yra įjungta atvirkštine kryptimi ir tiristoriaus struktūra teka silpna šalutinių krūvininkų srovė, tiristorius yra uždaras (5 pav., b). Voltamperinės charakteristikos tiesioginės šakos pradinė dalis atitinka puslaidininkinio diodo voltamperinės charakteristikos atvirkštinę šaką (6 pav., a). Toliau didinant anodo įtampą, vidurinėse P ir N srityse pradeda kauptis krūvininkai: P srityje -skylės, o N srityje - elektronai. Šie susikaupę krūvininkai sukuria priešingą išorinei įtampai tiesioginės krypties elektrinį lauką. Dėl to vidurinė sandūra pradeda atsidaryti, stiprėja jos srovė. Tiesioginei įtampai pasiekus įjungimo įtampą, tiristorius pradeda įsijungti. Tiristoriaus srovė stiprėja, o tiesioginė įtampa mažėja, taigi tiristoriaus diferencialinė varža yra neigiama. Įsijungus tiristoriui, jo voltamperinė charakteristika yra panaši į diodo voltamperinės charakteristikos tiesioginę šaką. Jei prie tiristoriaus valdymo elektrodo bus prijungta tiesioginė įtampa, tai katodo ir valdymo elektrodo PN sandūra pradės tekėti papildoma srovė. Iš N katodo į P sritį bus injektuojami šalutiniai krūvininkai ir tiristorius įsijungs esant mažesnei anodo įtampai. Kuo didesnė valdymo elektrodo srovė, tuo mažesnė tiristoriaus įjungimo įtampa. Įsijungus tiristoriui, jo valdymoo elektrodo srovė gali būti nutraukta - tiristorius liks įsijungęs. Tam, kad tiristorius pereitų iš laidumo būsenos į nelaidumo, galima silpninti anodo srovę iki tokio dydžio, kai krūvininkai jau nebesikaupia ir jų perteklius rekombinuoja, mažinti anodo įtampą, kad ji taptų mažesne negu įtampa, reikalinga sandūroms palaikyti atviroms, prijungti tiristoriui atvirkštinę įtampą. Jei tiristoriaus anodinė srovė silpna, tiristorių į nelaidumo būseną galima perjungti labai stipria priešingos krypties valdymo srove. Tačiau stiprios valdymo srovės gali sugadinti tiristorių. 5 pav. Tiristoriaus energijos juostų diagramos nesant išorinės įtampos (a) ir jai esant (b) 6 pav. Tiristoriaus voltamperinių charakteristikų šeima (a) ir modelis (b) Jei prie tiristoriaus anodo ir katodo prijungta atvirkštinė įtampa, tai vidurinė PN sandūra įjungta tiesiogine kryptimi, o kitos dvi PN sandūros - atvirkštine kryptimi. Tiristorius bus uždarytas, jo voltamperinės charakteristikos atvirkštinė šaka panaši į puslaidininkinio diodo atvirkštinę šaką. Veikiant didelei atvirkštinei įtampai, atvirkštinė srovė padidėja dėl pramušimo reiškinių. Tiristoriaus dviejų tranzistorių modelis parodytas 6 paveiksle, b. Tiristorių apibūdina šie svarbiausieji parametrai: didžiausia įjungimo įtampa (kai neteka valdymo srovė); įjungimo įtampa; išjungimo srovė; didžiausia leistinoji atvirkštinė įtampa; tiesioginė atviro tiristoriaus įtampa (kai juo teka nurodyta tiesioginė srovė); didžiausia leistinoji tiesioginė srovė; uždaro tiristoriaus srovė (kai veikia nurodyta tiesioginė įtampa); įjungimo trukmė; išjungimo trukmė; didžiausias darbo dažnis. Simetrinis diodinis tiristorius, arba diakas - puslaidininkinis įtaisas, kuris turi du išvadus ir persijungia iš uždarosios būsenos į atvirąją, kai tarp jo išvadų prijungta įtampa viršija įsijungimo įtampą. Diako voltamperinė charakteristika simetrinė - jis gali įsijungti abiem kryptimis. Simetrinis trinistorius, arba triakas, turi tris išvadus ir gali būti įjungiamas bet kurio poliarumo valdymo signalu, veikiant bet kurio poliarumo anodinei įtampai. Elementų duomenys. Тип прибора Uобр.,п, Uобр.,max, В Uзс.,п, Uзс.,max, В Iос.,и, А Iос.,ср., Iос.,п., А Uос.,и, Uос., В Uу.,нот, В Iзс.,п., Iзс., мА КУ102Б 5* 100* 5 0,05* 0,2

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!