Электронные элементы в контрольно-измерительной аппаратуре и системах автоматики

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, предназначенный для преобразования одних электрических величин в другие электрические величины и имеющий два вывода, называют полупроводниковым диодом. Острая вершина треугольника указывает на направление протекания прямого тока через диод.

Выпрямительными называют полупроводниковые диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление переменного тока с помощью полупроводникового диода основано на его односторонней электропроводности. Она заключается в том, что диод оказывает очень малое сопротивление току, протекающему в одном (прямом) направлении, и очень большое сопротивление току, протекающему в другом (обратном) направлении.

Выпрямление переменного напряжения (тока) с помощью диода показано на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема простейшего однополупериодного выпрямителя (а) и графики напряжения на его входе и выходе (б).

В течение положительного полупериода входного напряжения U диод V включен в прямом направлении, сопротивление его мало и на нагрузке R_u напряжение U₂ практически равно входному напряжению. При отрицательном полупериоде входного напряжения диод включен в обратном направлении, его сопротивление оказывается значительно больше, чем сопротивление нагрузки, и почти все входное напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке близко к нулю. В данной схеме для получения выпрямленного напряжения используется лишь один полупериод входного напряжения, поэтому такой выпрямитель называется однополупериодным.

Полупроводниковые диоды, используемые для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, называют стабилитронами. В них используется участок обратной ветви вольтамперной характеристики в области электрического пробоя (рис. 2.14, а).

В этом случае при изменении тока, протекающего через стабилитрон, ОТ /_ст. min ДО /_ст. max НапрЯЖСНИС НЭ HCM ПОЧТИ НС ИЗМСНЯСТСЯ. ЕСЛИ нагрузка /?" подключена параллельно стабилитрону (рис. 2.14, б), напряжение на ней также будет оставаться постоянным в указанных пределах изменения тока, протекающего через стабилитрон.

Рис. 2.14. Вольтамперная характеристика стабилитрона (а) и схема простейшего стабилизатора напряжения (б).

С помощью этих стабилитронов стабилизируют напряжения примерно от 3,5 В и выше.