Определение параметров выпрямительных диодов. Определение параметров биполярных транзисторов

Выпрямительные диоды и их параметры

Выпрямительные диоды являются составной частью таких устройств, как детекторы, умножители, выпрямители и т.п. Выпрямительные диоды производятся с плоскостным точечным переходом, площадь которого зависит от номинального выпрямленного за полупериод электрического тока. Вольтамперная характеристика (пример) полупроводникового диода изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Прямая ветвь характеристики демонстрирует связь протекающего через диод тока и падения напряжения на нем. Обратная ветвь характеристики отражает поведение диода в случае подачи на него напряжения обратной полярности, ток через переход очень мал и почти никак не зависит от величины напряжения приложенного к диоду, до тех пор, пока не будет достигнут предел, в результате которого произойдет пробой перехода (диод выйдет из строя).

К основным параметрам выпрямительных диодов относятся:

1. Максимальное обратное напряжение диода.
2. Средний ток диода.
3. Максимальный импульсный ток диода - единичный импульс и повторяющиеся импульсы.
4. Средний обратный ток диода.
5. Среднее прямое напряжение диода.
6. Дифференциальное сопротивление диода.
7. Средняя рассеиваемая мощность диода.

Максимальное обратное напряжение диода является основным параметром выпрямительного диода. Его можно определить опытным путем. Для этого к диоду прилагают напряжение в обратном направлении и измеряют максимальное его значение, которое он может выдержать. Так же оно может быть рассчитано следующим образом:

$Uо.обр = 1,045*Ucр$

Средний ток диода представляет собой среднюю за период величину выпрямленного постоянного тока, который протекает через p-n-переход. Диодом должно проводиться половина общего тока, поэтому его среднее значение рассчитывается по формуле:

$Iср = I/2$

Максимальный импульсный тока представляет собой пиковое значение тока, которое он способен выдерживать определенное время. Данный параметр указывается в технической документации и задается на заводе-изготовителе. Средний обратный ток демонстрирует средний за период ток через переход в обратном направлении. Данный параметр определяется экспериментально, измеряется при помощи специальных приборов, а его значение невелико и может составлять максимум единицы миллиампер.

Среднее прямое напряжение диода — это напряжение, которое прикладывается к переходу при прохождении через него тока, допустимого согласно технической документации, оно определяется посредством измерения специальными приборами. Дифференциальным сопротивлением диода выражается отношение приращения напряжения на переходе к вызвавшему данное приращение приращению тока через переход, таким образом формула для его расчета имеет следующий вид:

$Rдиф = dU/dI$

Средняя рассеиваемая мощность диода представляет собой среднюю за период мощность, которая рассеивается корпусом диода, когда через него протекает ток в обоих направлениях. Этот параметр зависит от конструкции корпуса измеряется специальными приборами, при необходимости (так как указан в технической документации).

Определение параметров биполярных транзисторов

Биполярные транзисторы используются в разнообразных электронных устройствах для того, чтобы усилить и генерировать электрические колебания, а также, как коммутирующий элемент, например, в схемах транзисторно-транзисторной логики.

На практике часто пользуются вторичными параметрами транзисторов, которые характеризуют его, как четырехполюсник - прибор с двумя входными и выходными зажимами. Вторичные параметры связывают между собой входные и выходные переменные токи и напряжения. Линейные четырехполюсники характеризуются двумя уравнениями, которые связывают токи и напряжения на выходе и входе. Всего можно составить шесть пар таких уравнений, определяющих шесть систем параметров. Самое широкое распространение получила система h-параметров. Такая система, позволяет определить входное напряжение U1 и выходной ток I2 по известным I1 и U2.

$U1 = f1(I1, U2)$ или $Uвх = f1(Iвх, Uвых)$

$I2 = I2 (I1, U2)*Iвых = f2(Iвх, Uвых)$

Формулы для расчета параметров биполярных транзисторов зависят от схемы включения, которая может быть с общим эмиттером, коллектором или базой. В общем случае формула для расчета коэффициента усиления по электрическому току выглядит следующим образом:

$к = Iвых/Iвх$

При включении транзистора по схеме с общей базой формула для расчета коэффициента усиления по току будет иметь вид:

$k = Ik/Iэ$

где: Ik - электрический ток коллектора; Iэ - электрический ток эмиттера.

В случае, когда биполярный транзистор включен по схеме с общим эмиттером, коэффициент усиления по электрическому току можно рассчитать по формуле:

$к = Ik/Iб = Ik /(Iэ-Ik)$

где Iб - электрический ток базы транзистора.

При включении транзистора по схеме с общим коллектором формула имеет следующий вид:

$к = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ-Ik)$

От схемы включения также зависит формула расчета входного сопротивления:

В общем виде:

$Rвх = Uвх/Iвх$

С общей базой:

$Rвх = Uэб/Iэ$

С общим эмиттером:

$Rвх = Uбэ/Iб$

С общим коллектором:

$Rвх = (Uбэ+Uкэ) / Iб$

где: Uэб - напряжение база-эмиттер; Uкэ - напряжение коллектор - эмиттер

Определение основных параметров биполярных транзисторов трудоемкий процесс, зависящий от многих факторов - схемы включения, технических характеристик, указанных в соответствующей документации и т. д.