Выпрямляющего электрического

Сопоставляя (9.2) с (9.3), видим, что при двухполупериодном выпрямлении постоянная составляющая напряжения в два раза больше, чем при однополупериодном выпрямлении при одинаковом амплитудном значении выпрямляемого напряжения. В то же время переменная составляющая выпрямленного напряжения при двухполупериодном выпрямлении значительно меньше, чем при однополупериодном выпрямлении.

Структурная схема однофазного выпрямительного устройства изображена на 9.1. На вход выпрямителя подается переменное напряжение «i, которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения и2- Кроме того, трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, что позволяет получать с помощью

Индуктивные фильтры. Индуктивный фильтр, состоящий из дросселя /,ф, включают последовательно с нагрузочным резистором ^н ( 9.9, а). Он, так же как емкостный фильтр, относится к типу однозвенных фильтров. Работу индуктивного фильтра удобно рассмотреть с помощью временных диаграмм, изображенных на 9.9, б. Анализ временных диаграмм показывает, что ток ?н нагрузочного резистора /?н получается сглаженным. Действительно, вследствие того что ток в цепи с дросселем во время переходного процесса, обусловленного положительной полуволной выпрямляемого напряжения ы2, зависит от постоянной времени T=L$/RH, длительность импульса тока увеличивается с ростом г. Коэффициент пульсаций определяется простым соотношением

1) значительно увеличить частоту переменного выпрямляемого напряжения, что должно привести к резкому уменьшению массы и габаритов трансформаторов, дросселей и конденсаторов;

3.68. Диод 2Ц2С, анодная характеристика которого изображена на 3.18, работает в простейшей однополупери-одной схеме выпрямления без фильтра ( 3.19). Источник выпрямляемого напряжения Г дает синусоидальное напряжение с амплитудой 250 В. Выпрямленное напряжение снимается с резистора нагрузки Ка=5 кОм. Требуется: а) построить рабочую характеристику диода; б) изобразить на том же графике в координатах /а=/(со/) временную диаграмму анодного тока и определить его максимальное и среднее значения.

Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер (см. 14.о, б и 14.4, б). При этом частота повторения импульсов на выходе эднополупериодного выпрямителя равна частоте выпрямляемого напряжения, а двухполупериодного выпрямителя — удвоенной частоте выпрямляемого напряжения. Для однополупериодного выпрямителя без фильтра коэффициент пульсации /(„=1,21, а для двухполупериодного Ял = 0,48 (см. § 14.2). В то же время коэффициент пульсаций напряжения, питающего электронные устройства,

Основная область применения газотронов — выпрямление переменных токов з высоковольтных цепях. Срок службы газотронных вентилей с ртутным наполнением достигает 5000 ч. Относительно малое падение напряжения в проводящем направлении (сотые доли процента от выпрямляемого напряжения) и очень малые обратные токи делают эти приборы весьма экономичными.

Как изменяется КПД газотрона с повышением выпрямляемого напряжения? Увеличивается 26

Каким должно быть соотношение между индуктивным сопротивлением дросселя фильтра 2л//.ф и емкостным сопротивлением '/2Л/Сф конденсатора, чтобы сглаживание было хорошим? (/ — частота выпрямляемого напряжения.) 2л//,ф='/2.п/Сф 47

Угол отпирания тиристора, определяющий момент присоединения нагрузки г к переменному напряжению и ==i)1(co;) ( 160, а), регулируют смещением управляющих импульсов напряжения иу = fyj (со/) ( 160, б) по оси времени относительно кривой выпрямляемого напряжения, в результате чего изменяется время работы тиристора на нагрузку ( 160, в), а следовательно, и величина среднего выпрямленного напряжения С/0.

по оси времени относительно кривой выпрямляемого напряжения, в результате чего изменяется время работы тиристора на нагрузку ( 160, в), а следовательно, и величина среднего выпрямленного напряжения (/0.

В качестве выпрямляющего электрического перехода в полупроводниковых диодах может быть электронно-дырочный переход, гетеропереход или выпрямляющий переход, образованный в результате контакта между металлом и полупроводником (переход Шотки).

В зависимости от соотношения линейных размеров выпрямляющего электрического перехода и характеристической длины различают плоскостные и точечные диоды. Характеристической длиной для диода является наименьшая по значению из двух неличин, определяющая свойства и характеристики диода: диф-

Плоскостным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно больше характеристической длины.

Точечным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие площадь выпрямляющего электрического перехода, значительно меньше характеристической длины.

В выпрямляющем электрическом переходе и прилегающих к нему областях происходят разнообразные физические процессы, которые могут приводить к эффекту выпрямления, к нелинейному росту тока с увеличением напряжения, к лавинному размножению носителей заряда при ударной ионизации атомов полупроводника, к туннелированию носителей сквозь потенциальный барьер выпрямляющего электрического перехода как при обратном, так в определенных условиях и при прямом напряжении, к изменению барьерной емкости с изменением напряжения, к эффекту накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в прилегающих к выпрямляющему переходу областях. Все эти эффекты используют для создания различных видов полупроводниковых диодов: выпрямительных, смесительных, детекторных и переключательных, диодов с резким восстановлением обратного сопротивления, стабилитронов, стабисторов, шумовых, ла-винно-пролетных, туннельных и обращенных диодов, варикапов.

Обратное напряжение, приложенное к диоду, обычно падает на выпрямляющем электрическом переходе диода. При больших для конкретного диода обратных напряжениях происходит пробой выпрямляющего электрического перехода. Пробой выпрямляющего электрического перехода (и соответственно пробой диода) — это явление резкого увеличения дифференциальной проводимости выпрямляющего перехода при достижении обратным напряжением критического для данного прибора значения. В зависимости от физических явлений, приводящих к пробою, различают лавинный, туннельный и тепловой пробои.

Лавинный пробой выпрямляющего электрического перехода — это пробой, вызванный лавинным размножением носителей заряда под действием сильного электрического поля. Лавинное размножение носителей заряда происходит в результате того, что они, проходя через выпрямляющий переход при обратном напряжении, приобретают в сильном электрическом поле на длине свободного пробега дополнительную энергию, достаточную для образования новых электронно-дырочных пар носителей заряда посредством ударной ионизации атомов полупроводника. Процесс ударной ионизации характеризуют коэффициентами ударной ионизации а„ и ар (см. § 1.10), которые в сильной степени зависят от напряженности электрического поля. Поэтому коэффициенты ударной ионизации для электронов и дырок обычно считают равными.

Для улучшения выпрямляющих свойств селеновые выпрямительные пластины подвергают электрической формовке, которую производят путем длительного приложения постоянного напряжения в обратном направлении. При этом создаются благоприятные условия для диффузии кадмия в селен и наращивания слоя селе-нида кадмия. Прохождение электрического тока способствует образованию равномерного по толщине выпрямляющего электрического перехода, так как в наиболее слабых местах перехода будет большая плотность обратного гока, что приведет к локальному повышению температуры и более интенсивному соединению кадмия с селеном.

Для всех диодов, рассмотренных в предыдущих параграфах, основным физическим процессом, ограничивающим диапазон рабочих частот, оказывался процесс накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе диода. Другой физический процесс — перезаряд барьерной емкости выпрямляющего электрического перехода — имел в рассмотренных диодах второстепенное значение и сказывался на их частотных свойствах только при определенных условиях. Поэтому были выдвинуты требования к конструкции и технологии изготовления диодов, выполнение которых обеспечивало бы ускорение рассасывания накопленных в базе за время действия прямого напряжения неосновных носителей заряда. Понятно, что если исключить инжекцию неосновных носителей заряда при работе диода, то не было бы накопления этих неосновных носителей в базе и соответственно относительно медленного процесса их рассасывания. Здесь можно перечислить несколько возможностей практически полного устранения инжекции неосновных носителей заряда при сохранении выпрямительных свойств полупроводниковых диодов.

1. Использование в качестве выпрямляющего электрического перехода гетерогенного перехода (гетероперехода), т. е. электрического перехода, образованного в результате контакта полупроводников с различной шириной запрещенной зоны. Инжекция неосновных носителей при прямом включении будет отсутствовать при выполнении ряда условий и, в частности, при одинаковом типе электропроводности полупроводников, образующих гетеропереход (см. § 2.11). Этот способ устранения инжекции неосновных носителей заряда пока не нашел широкого применения в промышленном производстве монокристаллических полупроводниковых диодов из-за технологических трудностей.

4. Использование выпрямляющего перехода Шотки, т. -е. выпрямляющего электрического перехода, образованного в результа-