Выпрямительные, универсальные и импульсные полупроводниковые диоды

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1. Налоговый Кодекс Республики Казахстан от 10 декабря 2010г.№99-IV «О налогах и других обязательных платежах в бюджет» (Налоговый кодекс) принят ЗРК от 10.12.2010г, с изменениями на 5.07.2001 г. №100- IV.

2. Налоги и налогообложение – практикум: учебное пособие /С.Ф.Беликов: Феникс, 2007-510с.

3. Налоги и налогообложение в Казахстане. Учебное пособие. /Идрисова Э.К. Алматы: Фонд «Формирование налоговой культуры», 2003*.

4. Сейдахметов Ф.С. Налоги в Казахстане: Учебное пособие. – Алматы: Лем, 2002. – 160

5. Сайт Налогового комитета Министерства финансов Республики Казахстан / электронный ресурс // www.salyk.kz

Дополнительная учебная литература:

1. Серия «Налоговый Кодекс» №1, №2, №3, №4, №5, №6, №7 – Алматы БИКО, 2009

2. Нурумов А.А. Бекболсынова А.С. Налоги и налогообложение. – Астана, Изд.КазУЭФМТ, 2009.-576с.

3. Идрисова Э.К. Налоговое регулирование предпринимательской деятельности в сфере малого и среднего бизнеса - Алматы: Каржы-Каражат, 2001.

4. Карагусова Г. Налоги: сущность и практика. - Алматы, Каржы-Каражат, 1999.

5. Оспанов М.Т. Налоговая реформа и гармонизация налоговых отношений. – С-Птб.: Государственный университет экономики и финансов. 1997.

6. Оспанов М. Методологические и концептуальные основы Кодекса Республики Казахстан "О налогах и других платежах в бюджет". - Алматы, Каржы Каражат, 1995.

7. Налоговые системы зарубежных стран: Учебник для вузов / Под ред. В.Г. Князева и Д.Г. Черника. М., 1997.

8. Налоги: Учеб. пособие / Под ред. Н.Е. Зайца, Т.И. Василевской. Мн.: БГЭУ, 2000. 367с

9. Налоги и налогообложение. – Учебное пособие под редакцией Русаковой И.Г. Кашина В.А. – М.: «Финансы», ЮНИТИ, 1999г.

10. Налоги и налогообложение в Казахстане. Учебное пособие. /Идрисова Э.К. Алматы: Фонд «Формирование налоговой культуры», 2003.

11. Сейдахметова Ф.С. Налоги в Казахстане: Учебное пособие.– Алматы: Лем, 2002. –160с

12. Налоги и налогообложение - учебник под ред. Юткиной Т.Ф. - М.: ЮНИТИ 2001 г.

13. Налоговые проверки /А.В.Ройбу. – М: издательство «Экзамен», 2003. -352с.

14. Харлоф Э. Местные органы власти в Европе /перевод с англ. и предисл. В.И.Камышанова – М.: Финансы и статистика, 1992 -208с.

15. Серия «Налоговый Кодекс» – Алматы БИКО, 2010

16. Идрисова Э.К. Налоговое регулирование предпринимательской деятельности в сфере малого и среднего бизнеса - Алматы: Каржы-Каражат, 2001.

17. Карагусова Г. Налоги: сущность и практика. - Алматы, Каржы-Каражат, 1998.

18. Оспанов М.Т. Налоговая реформа и гармонизация налоговых отношений. – С-Птб.: Государственный университет экономики и финансов. 1997.

19. Оспанов М. Методологические и концептуальные основы Кодекса Республики Казахстан "О налогах и других платежах в бюджет". - Алматы, Каржы Каражат, 1995.

20. Налоги: Учебник. Под ред. д.э.н., профессора Черника Д.Г. - М.: Финансы и статистика, 2000*.

Выпрямительные полупроводниковые диоды (НЧ-диоды). Выпрямительными обычно называют диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный (пульсирующий) ток.

Основой диода является обычный р-n -переход или переход Шоттки. В практических случаях переход диода имеет достаточную площадь для того, чтобы обеспечить большой прямой ток. Для получения больших обратных (пробивных) напряжений диод обычно выполняется из высокоомного[1] полупроводникового материала.

Выпрямительные диоды обычно подразделяются на диоды малой (Iпр < 0,3А), средней (0,3А < Iпр< 10А) и большой мощности (Iпр >10А).

Для работы при высоких напряжениях предназначены выпрямительные столбы, представляющие собой последовательно соединённые р-n- переходы, конструктивно объединённые в одном корпусе. Выпускаются также выпрямительные матрицы и блоки, имеющие в одном корпусе по четыре и более диодов, соединённых по мостовой схеме выпрямителя или другой схеме.

Основными параметрами выпрямительных диодов, столбов и блоков являются:

а) максимальный прямой ток Iпр.макс;

б) обратный ток Iобр при заданном обратном напряжении (значение Iобр германиевых диодов в сотни -тысячи раз больше, чем у кремниевых);

в) падение напряжения на диоде Uпp при заданном значении Iпp (для германиевых диодов Uпp = 0,3...0,7 В и для кремниевых Uпp = 0,8…1,2 В);

г) максимально допустимое постоянное обратное напряжение диода Uобp.макс (для германиевых диодов до 400 В, кремниевых до 1500 В);

д) ёмкость диода[2] Сд (при подаче на него Uобp некоторой величины);

е) диапазон частот ∆ f = f макс – f мин, в котором возможна работа диода без существенного снижения величины выпрямленного тока;

ж) рабочий диапазон температур (для германиевых диодов диапазон от – 60 до +70°С, для кремниевых — от – 60 до +125°С).

Конструкции выпрямительных диодов могут быть самыми различными. На рис.1 представлены наиболее распространённые конструктивные исполнения. При протекании больших прямых токов и определённом падении напряжения на диоде, в нём выделяется большая мощность. Для отвода данной мощности диод должен иметь большие размеры р-n- перехода, корпуса и выводов.


Рис. 1. Устройство выпрямительных диодов и блока:

1 – токоотводы; 2 – кристаллодержатель; 3 – кристалл; 4 – корпус; 5 – изолятор

Для улучшения условий теплоотвода в этих диодах применяют дополнительные охладители-радиаторы или различные способы принудительного охлаждения (воздушное или жидкостное).

При воздушном охлаждении отвод теплоты производится с помощью радиатора и проходящего вдоль его теплоотводящих рёбер потока воздуха. При этом охлаждение может быть естественным, если отвод теплоты в окружающую среду определяется естественной конвекцией воздуха, или принудительным, если используется принудительный обдув корпуса прибора и его радиатора с помощью вентилятора.

При жидкостном охлаждении в радиатор по специальным каналам пропускается теплоотводящая жидкость, например, вода, антифриз, трансформаторное масло, синтетические диэлектрические жидкости. В последние годы широкое применение получило испарительное охлаждение, основанное на отводе теплоты за счёт образования пузырей пара у теплоотводящей поверхности охладителя. Образовавшийся пар поступает в теплообменник, связанный с внешней средой. Система испарительного охлаждения основана на принципе непрерывного замкнутого цикла: испарение жидкости в корпусе диода в результате его нагрева в процессе работы — конденсация паров в теплообменнике вследствие охлаждения — поступление охлаждённой жидкости вновь к нагретой поверхности. В качестве жидкости при испарительном охлаждении применяют воду, этиловый спирт, фреон.

Радиаторы изготавливают из металла, обладающего хорошей теплопроводностью (обычно сплавы алюминия) и развитой поверхностью для лучшей передачи теплоты в окружающую среду. Для улучшения излучающей способности радиаторы часто подвергают чернению.

В качестве радиатора иногда может быть использовано шасси прибора. Для крепления радиатора корпус диода имеет стержень с винтовой нарезкой (рис.1,б.). Диоды с плоским основанием корпуса крепят (прижимают) к радиатору с помощью фланцевого соединения.

Большинство низкочастотных выпрямительных диодов выпус­каются на основе кремния и германия. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) кремниевых и герма­ниевых диодов приведены на рис.2. Срав­нение ВАХ этих диодов показывает, что прямое падение напряже­ния Uпp в германиевых диодах меньше в 1,5-2 раза, чем в кремние­вых, и соответственно меньше выделяемая на диоде мощность.


Кремниевые диоды по сравнению с германиевыми имеют меньшие обратные токи при одинаковых обратном напряжении Uо6р и разме­рах электрического перехода, а также большие обратные напряже­ния электрического пробоя. Ток Iобр кремниевого диода удваивается при увеличении температуры на каждые 5...12°С, а Iобр германиевого – удваивается при изменении тем­пературы на каждые 8...10°С.

Рис.2 ВАХ германиевого (а) и кремниевого (б) диодов, условное графическое

обозначение выпрямительного диода (в)


Электрический пробой в кремниевых и германиевых диодах обычно лавинный. Но в германиевых диодах он практически сразу же переходит в тепловой. Поэтому германиевые диоды чрезвычай­но чувствительны даже к кратковременным перегрузкам. С увели­чением температуры пробивное напряжение Uпроб в кремниевых диодах растёт, а в германиевых – уменьшается.

Рис.3 Структура диода с барьером Шоттки (а) и его вольтамперная характеристика (б). Прямой ток показан в мА, а обратный в мкА.

Среди выпрямительных диодов следует выделить особо диод с барьером Шоттки (рис.3). Этот диод характеризуется высоким быстродействием и малым падением напряжения (Uпp < 0,6 В). К недостаткам диода следует отнести малое пробивное напряжение и большие обратные токи.

В ряде мощных преобразовательных установок требования к среднему значению прямого тока, обратному напряжению (или к обоим параметрам), превышают номинальные значения параметров существующих диодов. В этих случаях задача решается параллельным или последовательным (а при необходимости и параллельно-последовательным) соединением диодов.

Универсальные диоды (ВЧ-диоды). Универсальными называют высокочастотные диоды, применяемые для преобразования высокочастотных сигналов – выпрямления, модуляции, детектирования и других преобразований, частота которых не превышает 1000 МГц.


Общие параметры универсальных диодов аналогичны параметрам низкочастотных выпрямительных диодов. К специальным параметрам относят максимальную рабочую частоту fмакс, ин­дуктивность выводов Lд, ёмкость корпуса прибора Скорп и барьерную ёмкость Сбар (при заданном обратном напряжении Uобр).

Рис.4 Конструкция и ВАХ универсального диода: 1– кристалл, 2 – проволочная игла,

3 – стеклянный корпус, 4 – выводы (электроды)

При работе на высоких частотах выпрямляющие свойства дио­да определяет не только сопротивление электрического перехода, но и сопротивления p -области и n -области, а также ёмкость пе­рехода Сpn.При этом ёмкость перехода и сопротивление р - и n -областей в диоде, для получения наибольшей рабочей частоты, желательно уменьшать. Один из методов улучшения частотных свойств диода – использование точечных p-n- переходов, обладающих малой площадью и малой ёмкостьюСpn.

Ёмкость точечного перехода составляет единицы пикофарад.

Малая площадь p-n- перехода и плохие условия отвода теплоты затрудняют получение прямых токов диода более 20 мА. Конструкция и ВАХ универсального диода показаны на рис.4.

Бóльшими прямыми токами (до 100мА и более) характеризуются микросплавные диоды, у которых p-n- переход получается между пластинкой полупроводника и иглой с плоским торцом. Увеличение площади p-n- перехода позволяет повышать прямые токи и улучшать условия теплоотвода.

Корпус универсальных диодов изготавливают из стекла. У некоторых диодов на корпус наносят непрозрачное покрытие, исключающее воздействие света на кристалл полупроводника.

Вторым элементом обозначения универсальных диодов является буква «Д». На схемах они изображаются так же, как и выпрямительные диоды (см. рис.2,в).

Импульсные диоды. Импульсными называют полупроводниковые диоды, используемые в схемах при воздействии импульсов малой длительности (микросекунды, доли микросекунд). Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных (универсальных) диодов. Кроме высокочастотных свойств они должны обладать минимальным временем при включении и выключении диодов.

В качестве импульсных успешно используются точечные и микросплавные диоды, быстродействие которых увеличивается путём подбора легирующей примеси, уменьшающей время жизни неосновных подвижных зарядов. Такой примесью к полупроводнику n -типа может быть, например, золото – Au.

Другим способом уменьшения времени переключения с прямого на обратное сопротивление является использование n -области диода с неравномерной концентрацией примеси. У таких диодов концентрация примеси в n -области диода при приближении к p-n -переходу уменьшается, поэтому неравномерной оказывается и концентрация основных подвижных зарядов – электронов.

За счёт этого электроны диффундируют в сторону p-n- перехода, оставляя вдали от него нескомпенсированный заряд положительных ионов. Это приводит к возникновению в n -области электрического поля, направленного в сторону перехода. Под действием этого поля дырки, попадающие в n -область при включении диода в прямом направлении, концентрируются (накапливаются) у границы p-n- перехода. Поэтому такие диоды называют диодами с накоплением заряда (ДНЗ).

При переключении диода с прямого направления на обратное эти дырки под действием поля p-n- перехода быстро уходят из базы в р -область, и время восстановления обратного сопротивления уменьшается. Для изготовления таких диодов широко используется эпитаксиальная технология.

Ёще большим быстродействием обладают диоды с барьером Шоттки, возникающим на границе металл-полупроводник (рис.3). В отличие от p-n- переходов перенос заряда в таких структурах осуществляется основными носителями. В них отсутствует процесс инжекция и накопление зарядов при обратном включении.

Инжекция – это физическое явление, наблюдаемое в р-n- переходах, при котором при пропускании электрического тока в прямом направлении через p-n-переход в прилежащих к переходу областях создаются высокие концентрации неосновных для данной области («инжектированных») зарядов. Например, увеличение концентрации дырок в n- области, где они являются неосновными подвижными зарядами, – инжекция дырок. Одна из причин инжекции – разность концентраций зарядов.

Инерционность диодов Шоттки в основном определяется ёмкостью выпрямляющего контакта, которая может быть меньше 1 пФ. Это позволяет использовать диоды Шоттки на рабочих частотах вплоть до 10 000 …15 000 МГц!

Общие параметры импульсных диодов аналогичны параметрам низкочастотных выпрямительных диодов. К специальным параметрам относят: tуст – время установления Uпр диода, tвос – время восстановления Rобр диода, Uпр.и.макс – максимальное импульсное прямое напряжение, Iпр.и.макс – максимальный импульсный прямой ток, а также их отношение, называемое импульсным сопротивлением Rпр.и.

Иногда вместо tвос в справочниках приводя заряд переключения Q пк, являющийся частью накопленного заряда, вытекающего во внешнюю цепь диода при изменении направления тока с прямого на обратное.

Вследствие малой площади перехода импульсные диоды характеризуются низкой допустимой мощностью 20-30 мВт.

По времени tвос – время восстановления Rобр диода, они делятся на миллисекундные (tвос > 0,1мс), микросекундные (0,1мс > tвос > 0,1 мкс) и наносекундные (tвос < 0,1мкс).

Внешнее оформление импульсных диодов мало отличается от оформления универсальных диодов. Второй элемент обозначения импульсных диодов – буква «Д». На схемах они изображаются так же, как и выпрямительные диоды (см. рис.2,в).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: