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CVC der Diode.
(Volt-Spannungs-Kennlinie) – ein Diagramm der Abhängigkeit des Stroms durch ein Zweipolnetz von der Spannung an diesem Zweipolnetz. Am häufigsten wird die Strom-Spannungs-Kennlinie nichtlinearer Elemente berücksichtigt (der Grad der Nichtlinearität wird durch den Nichtlinearitätskoeffizienten bestimmt, da die Strom-Spannungs-Kennlinie bei linearen Elementen eine Gerade ist und nicht von besonderem Interesse ist.
Die Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinie ist darauf zurückzuführen, dass der Widerstand des NE von der angelegten Spannung (Dioden, Zenerdioden) bzw. vom Strom (Thermistoren) abhängt. Die Strom-Spannungs-Kennlinien nichtlinearer Elemente werden durch Gleichungen beschrieben, deren Grad höher ist als der erste. Da der Widerstand von NEs variabel ist, ist der momentane Stromwert in ihnen nicht proportional zu den momentanen Spannungswerten. (S. 117 Handbuch)
Vorwärts- und Rückwärtsstrom. Vorwärts- und Rückwärtsspannung.
Wenn der pn-Übergangswiderstand niedrig ist, wird ein Strom aufgerufen Gleichstrom. Je größer die Fläche des pn-Übergangs und die Spannung der Stromquelle sind, desto größer ist dieser Durchlassstrom. Wenn die Pole des Elements umgekehrt sind, befindet sich die Diode im geschlossenen Zustand. Es entsteht eine an Elektronen und Löchern verarmte Zone, die dem Strom einen sehr hohen Widerstand entgegensetzt. In dieser Zone findet jedoch immer noch ein kleiner Austausch von Stromträgern zwischen Bereichen der Diode statt. Daher fließt ein Strom durch die Diode, der jedoch um ein Vielfaches geringer ist als der Gleichstrom. Dieser Strom wird aufgerufen Sperrdiodenstrom. Wenn eine Diode an einen Stromkreis angeschlossen ist Wechselstrom, öffnet es sich bei positiven Halbwellen an der Anode und lässt einen Strom frei in eine Richtung durch – den Vorwärtsstrom Ipr. – und schließt bei negativen Halbwellen an der Anode, fast ohne einen Strom in die entgegengesetzte Richtung durchzulassen – den Rückwärtsstrom Irev . Die Spannung, bei der die Diode öffnet und Gleichstrom durch sie fließt, wird aufgerufen Direkte(Upp.) und die Spannung mit umgekehrter Polarität, bei der die Diode schließt und ein Rückstrom durch sie fließt, wird genannt umkehren(Urev.) Bei Durchlassspannung der Diodenwiderstand gute Qualitätüberschreitet nicht mehrere zehn Ohm, aber bei Sperrspannung erreicht sein Widerstand Dutzende, Hunderte Kiloohm und sogar Megaohm.
Die Spannung unterbrechen.
Ein Dielektrikum verliert in einem elektrischen Feld seine elektrisch isolierenden Eigenschaften, wenn die Feldstärke einen bestimmten kritischen Wert überschreitet. Dieses Phänomen wird als dielektrischer Durchschlag oder Verletzung seiner elektrischen Stärke bezeichnet. Die Eigenschaft eines Dielektrikums, einem Durchschlag zu widerstehen, wird als elektrische Festigkeit (Epr) bezeichnet. Die Spannung, bei der ein Isolationsdurchschlag auftritt, wird Durchbruchspannung (Upr) genannt.
Die einfachste Bauform in der Familie der Halbleiter sind Dioden, die nur zwei Elektroden haben, zwischen denen Leitfähigkeit besteht elektrischer Strom Ein Weg. Diese Art der Leitfähigkeit entsteht bei Halbleitern aufgrund ihrer inneren Struktur.
Gerätefunktionen
Ohne Kenntnis der Konstruktionsmerkmale der Diode ist es unmöglich, ihr Funktionsprinzip zu verstehen. Die Diodenstruktur besteht aus zwei Schichten mit unterschiedlicher Leitfähigkeit.
Die Diode besteht aus folgenden Hauptelementen:
- Rahmen. Es besteht aus einem Vakuumzylinder, dessen Material Keramik, Metall, Glas und andere haltbare Materialien sein können.
- Kathode. Es befindet sich im Inneren des Ballons und dient zur Erzeugung der Elektronenemission. Das einfachste Kathodengerät ist ein dünner Faden, der im Betrieb leuchtet. Moderne Dioden sind mit indirekt beheizten Elektroden ausgestattet, die in Form von Metallzylindern mit der Eigenschaft einer aktiven Schicht bestehen, die Elektronen emittieren kann.
- Heizung. Dabei handelt es sich um ein spezielles Element in Form eines Fadens, der durch elektrischen Strom erhitzt wird. Die Heizung befindet sich in einer indirekt beheizten Kathode.
- Anode. Dies ist die zweite Elektrode der Diode, die zur Aufnahme der von der Kathode emittierten Elektronen dient. Die Anode hat im Vergleich zur Kathode ein positives Potenzial. Die Form der Anode ist meist die gleiche wie die der Kathode, zylindrisch. Beide Elektroden ähneln Emitter und Basis von Halbleitern.
- Kristall. Sein Herstellungsmaterial ist Germanium oder Silizium. Ein Teil des Kristalls ist vom p-Typ und weist einen Mangel an Elektronen auf. Der andere Teil des Kristalls weist eine n-Leitfähigkeit mit einem Elektronenüberschuss auf. Die Grenze zwischen diesen beiden Teilen des Kristalls wird genannt р-n-Kreuzung Ohm
Diese Konstruktionsmerkmale der Diode ermöglichen es ihr, Strom in eine Richtung zu leiten.
Funktionsprinzip
Der Betrieb einer Diode wird durch ihre verschiedenen Zustände und die Eigenschaften des Halbleiters in diesen Zuständen charakterisiert. Schauen wir uns die wichtigsten Arten von Diodenverbindungen genauer an und welche Prozesse im Halbleiter ablaufen.
Ruhende Dioden
Wenn die Diode nicht an den Stromkreis angeschlossen ist, finden in ihr immer noch eigentümliche Prozesse statt. Im „n“-Bereich herrscht ein Elektronenüberschuss, wodurch ein negatives Potential entsteht. Die positive Ladung konzentriert sich im „p“-Bereich. Zusammen erzeugen diese Ladungen ein elektrisches Feld.
Da sich Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen anziehen, gelangen Elektronen von „n“ in „p“ und füllen die Löcher. Als Ergebnis solcher Prozesse entsteht im Halbleiter ein sehr schwacher Strom und die Dichte der Substanz im „p“-Bereich steigt auf einen bestimmten Wert. In diesem Fall verteilen sich die Partikel gleichmäßig im gesamten Raumvolumen, d. h. es kommt zu einer langsamen Diffusion. Dadurch kehren die Elektronen in die „n“-Region zurück.
Bei vielen Elektrogeräten spielt die Stromrichtung keine Rolle, alles funktioniert einwandfrei. Bei einer Diode ist die Richtung des Stromflusses von großer Bedeutung. Die Hauptaufgabe einer Diode besteht darin, Strom in eine Richtung zu leiten, was durch den pn-Übergang erleichtert wird.
Rückwärtsschalten
Wenn die Dioden gemäß dem gezeigten Diagramm an die Stromversorgung angeschlossen sind, fließt der Strom nicht durch den pn-Übergang. Der Pluspol der Stromversorgung wird an den Bereich „n“ und der Minuspol an „p“ angeschlossen. Dadurch wandern Elektronen aus der „n“-Region zum Pluspol der Stromversorgung. Löcher werden vom Minuspol angezogen. Am Übergang entsteht ein Hohlraum, es sind keine Ladungsträger vorhanden.
Mit steigender Spannung ziehen sich Löcher und Elektronen stärker an und an der Verbindungsstelle befinden sich keine Ladungsträger. Wenn die Diode umgekehrt eingeschaltet ist, fließt kein Strom.
Eine Zunahme der Materiedichte in der Nähe der Pole führt zu Diffusion, also der Tendenz, Materie im gesamten Volumen zu verteilen. Dies geschieht, wenn der Strom ausgeschaltet wird.
Rückstrom
Erinnern wir uns an die Arbeit der Minderheitsladungsträger. Wenn die Diode ausgeschaltet ist, fließt ein kleiner Rückstrom durch sie. Es wird aus Minderheitsträgern gebildet, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Diese Bewegung tritt auf, wenn die Polarität der Stromversorgung umgekehrt wird. Der Rückstrom ist normalerweise vernachlässigbar, da die Anzahl der Minoritätsträger sehr gering ist.
Mit zunehmender Temperatur des Kristalls nimmt deren Anzahl zu und führt zu einem Anstieg des Rückstroms, was in der Regel zu einer Beschädigung der Verbindung führt. Um die Betriebstemperatur von Halbleitern zu begrenzen, sind deren Gehäuse auf wärmeabführenden Kühlkörpern montiert.
Direkte Verbindung
Lassen Sie uns die Strompole zwischen Kathode und Anode vertauschen. Auf der „n“-Seite bewegen sich die Elektronen vom Minuspol weg und fließen zum Übergang. Auf der „p“-Seite werden positiv geladene Löcher vom positiven Stromanschluss weggedrückt. Daher beginnen sich Elektronen und Löcher schnell aufeinander zu zu bewegen.
In der Nähe der Verbindungsstelle sammeln sich Teilchen unterschiedlicher Ladung an und zwischen ihnen bildet sich ein elektrisches Feld. Elektronen passieren den pn-Übergang und bewegen sich in den „p“-Bereich. Einige Elektronen verbinden sich wieder mit Löchern, der Rest gelangt zum Pluspol der Stromversorgung. Es entsteht ein Durchlassdiodenstrom, der durch seine Eigenschaften begrenzt ist. Wird dieser Wert überschritten, kann es zum Ausfall der Diode kommen.
Im Gleichstromkreis der Diode ist ihr Widerstand im Gegensatz zum Sperrstromkreis unbedeutend. Es wird angenommen, dass kein Strom durch die Diode zurückfließt. Als Ergebnis haben wir herausgefunden, dass Dioden nach dem Prinzip eines Ventils funktionieren: Drehen Sie den Knopf nach links – Wasser fließt, nach rechts – kein Wasser. Daher werden sie auch Halbleiterventile genannt.
Vorwärts- und Rückwärtsspannung
Wenn die Diode öffnet, liegt an ihr Durchlassspannung an. Die Sperrspannung ist der Wert, wenn die Diode schließt und ein Rückstrom durch sie fließt. Der Diodenwiderstand ist bei Durchlassspannung sehr klein, im Gegensatz zur Sperrspannung, die auf Tausende von kOhm ansteigt. Dies kann durch Messung mit einem Multimeter überprüft werden.
Der Widerstand eines Halbleiterkristalls kann je nach Spannung variieren. Mit zunehmendem Wert nimmt der Widerstand ab und umgekehrt.
Werden Dioden im Wechselstrombetrieb eingesetzt, so ist diese bei einer positiven Halbwelle der Sinusspannung geöffnet und bei einer negativen Halbwelle geschlossen. Diese Eigenschaft von Dioden wird zur Spannungsgleichrichtung genutzt. Daher werden solche Geräte Gleichrichter genannt.
Diodeneigenschaften
Die Eigenschaften der Diode werden durch ein Diagramm ausgedrückt, das die Abhängigkeit von Strom, Spannung und ihrer Polarität zeigt. Die vertikale Koordinatenachse im oberen Teil bestimmt den Vorwärtsstrom, im unteren Teil den Rückwärtsstrom.
Die horizontale Achse auf der rechten Seite gibt die Vorwärtsspannung an, und die horizontale Achse auf der linken Seite gibt die Rückwärtsspannung an. Der gerade Zweig des Diagramms stellt den durch die Diode fließenden Strom dar und verläuft nahe der vertikalen Achse, da er einen Anstieg des Durchlassstroms darstellt.
Der zweite Zweig des Diagramms zeigt den Strom bei geschlossener und parallel verlaufender Diode horizontale Achse. Je steiler die Kurve, desto besser richtet die Diode den Strom gleich. Mit zunehmender Durchlassspannung steigt der Strom langsam an. Sobald der Sprungbereich erreicht ist, nimmt seine Größe stark zu.
Der umgekehrte Zweig des Diagramms zeigt, dass mit zunehmender Sperrspannung der Strom praktisch nicht ansteigt. Aber wenn man an die Grenzen stößt akzeptable Standards es kommt zu einem starken Sprung im Rückstrom. Die Folge ist, dass die Diode überhitzt und ausfällt.
Grundparameter von Dioden- Dies ist der Durchlassstrom der Diode (I pr) und die maximale Sperrspannung der Diode (U rev). Diese müssen Sie kennen, wenn es darum geht, einen neuen Gleichrichter für eine Stromversorgung zu entwickeln.
Vorwärtsdiodenstrom
Vorwärtsdiodenstrom kann leicht berechnet werden, wenn der Gesamtstrom bekannt ist, den die Last des neuen Netzteils aufnehmen wird. Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss dieser Wert dann leicht erhöht werden, und Sie erhalten einen Strom, für den Sie eine Diode für den Gleichrichter auswählen müssen. Beispielsweise muss das Netzteil einem Strom von 800 mA standhalten. Daher wählen wir eine Diode, deren Durchlassdiodenstrom 1A beträgt.
Diodensperrspannung
Maximal Diodensperrspannung- Dies ist ein Parameter, der nicht nur vom Wert der Wechselspannung am Eingang abhängt, sondern auch vom Typ des Gleichrichters. Um diese Aussage zu erklären, betrachten Sie die folgenden Abbildungen. Sie zeigen alle grundlegenden Gleichrichterschaltungen.
Reis. 1
Reis. 2
Abbildung 2 zeigt einen Vollweggleichrichter mit Mittelpunktausgang. Darin müssen, wie im vorherigen, Dioden mit einer Sperrspannung ausgewählt werden, die dreimal höher ist als der effektive Eingangswert.
Veröffentlichungsdatum: 23.12.2017
Wissen Sie, was Sperrspannung ist?
Sperrspannung
Umkehrspannung ist eine Art Energiesignal, das entsteht, wenn die Polarität eines elektrischen Stroms umgekehrt wird. Diese Spannung tritt häufig auf, wenn eine Diode mit umgekehrter Polarität beaufschlagt wird, wodurch die Diode reagiert und in die entgegengesetzte Richtung arbeitet. Diese Umkehrfunktion kann auch eine Durchbruchspannung innerhalb der Diode erzeugen, da dadurch häufig der Stromkreis unterbrochen wird, an den die Spannung angelegt wird.
Eine Sperrspannung tritt auf, wenn die Stromsignalverbindungsquelle zu einem Stromkreis invertiert angelegt wird. Dies bedeutet, dass die positive Leitungsquelle mit dem Erdungs- oder Minusleiter des Stromkreises verbunden ist und umgekehrt. Diese Spannungsübertragung ist oft nicht beabsichtigt, da die meisten elektrische Diagramme unfähig, mit Stress umzugehen.
Wenn an einen Stromkreis oder eine Diode eine Mindestspannung angelegt wird, kann dies dazu führen, dass der Stromkreis oder die Diode umgekehrt arbeitet. Dies kann zu einer Reaktion führen, z. B. zu einer falschen Drehung des Kastenventilatormotors. In solchen Fällen funktioniert das Element weiterhin.
Wenn die an einen Schaltkreis angelegte Spannung zu groß ist, wird das Signal für den Empfangsschaltkreis jedoch als Durchbruchspannung bezeichnet. Wenn das umgekehrte Eingangssignal die zulässige Spannung für die Aufrechterhaltung des Stromkreises überschreitet, kann der Stromkreis über den Rest der nutzbaren Teile hinaus beschädigt werden. Der Punkt, an dem der Stromkreis beschädigt wird, bezieht sich auf den Wert der Durchbruchspannung. Diese Durchbruchspannung hat noch einige andere Namen: Sperrspitzenspannung oder Sperrdurchbruchspannung.
Durch Sperrspannung kann es zu Durchbruchspannungen kommen, die auch die Funktion anderer Schaltungskomponenten beeinträchtigen. Neben den schädlichen Funktionen von Dioden und Sperrspannungskreisen kann es auch zu einer Sperrspannungsspitze kommen. In solchen Fällen kann der Stromkreis die Eingangsleistung des umgekehrten Signals nicht aufnehmen und kann zu einer Durchbruchspannung zwischen den Isolatoren führen.
Diese Durchbruchspannung, die an Schaltungskomponenten auftreten kann, kann zum Ausfall von Komponenten oder Drahtisolatoren führen. Dadurch können sie zu Signalleitern werden und den Stromkreis beschädigen, indem Spannung an verschiedene Teile des Stromkreises geleitet wird, die sie nicht empfangen sollten, was zu Instabilität im gesamten Stromkreis führt. Dadurch kann es zu Spannungsbögen von Bauteil zu Bauteil kommen, die auch stark genug sein können, um verschiedene Schaltkreiskomponenten zu entzünden und einen Brand auszulösen.
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Die Praxis des Entwerfens, Bauens und Betreibens von Gebäuden ist meist eine gemeinsame Anstrengung verschiedener Berufsgruppen und Berufe. Abhängig von der Größe, Komplexität und dem Zweck eines bestimmten Bauprojekts kann das Projektteam Folgendes umfassen:
1. Der Immobilienentwickler, der die Finanzierung des Projekts bereitstellt;
Ein oder mehrere Finanzinstitute oder andere Investoren, die Finanzierungen bereitstellen;
2. Lokale Planungs- und Verwaltungsorgane;
3. Dienst, der während des gesamten Projekts ALTA/ACSM- und Bauuntersuchungen durchführt;
4. Gebäudemanager, die die Bemühungen verschiedener Gruppen von Projektteilnehmern koordinieren;
5. Zugelassene Architekten und Ingenieure, die Gebäude entwerfen und Bauunterlagen erstellen;
Was ist Vorwärts- und Rückwärtsspannung? Ich versuche, das Funktionsprinzip eines Feldeffekttransistors zu verstehen. und bekam die beste Antwort
Antwort von Vovik[aktiv]
Direkt – ein Plus wird auf ein Plus angewendet, ein Minus wird auf ein Minus angewendet. Das Gegenteil ist der Fall – zu einem Plus – einem Minus, zu einem Minus – einem Plus.
Bezogen auf einen Feldeffekttransistor – zwischen Source und Gate.
Ein Bipolartransistor hat eine Basis und einen Emitter, kein Feldeffekttransistor.
Ein Bipolartransistor besteht aus zwei Rücken an Rücken R-N-Übergang und mit einem gemeinsamen Ausgang – Emitter – Basis (gemeinsamer Typ) – Kollektor, wie bei zwei Dioden, ist nur die gemeinsame „Schicht“ dünn und leitet Strom, wenn man zwischen Emitter und Basis eine Gleichspannung anlegt, die als Öffnung bezeichnet wird.
Je größer die Durchlassspannung zwischen Basis und Emitter ist, desto offener ist der Transistor und desto geringer ist sein Emitter-Kollektor-Widerstand, d. h. es besteht ein umgekehrter Zusammenhang zwischen der Emitter-Basis-Spannung und dem Widerstand des Bipolartransistors.
Wenn zwischen Basis und Emitter eine Sperrspannung angelegt wird, schaltet der Transistor vollständig ab und leitet keinen Strom.
Legt man Spannung nur an Basis und Emitter oder Basis und Kollektor an, erhält man eine normale Diode.
Der Feldeffekttransistor ist etwas anders aufgebaut. Es gibt auch drei Anschlüsse, die jedoch Drain, Source und Gate heißen. Es gibt nur einen pn-Übergang, Gate -> Drain-Source oder Gate<- сток-исток в зависимости от полярности транзистора. Затвор находится между истоком и стоком и к нему (измеряется относительно истока) всегда прикладывается только обратное напряжение, которое создаёт поле в промежутке между истоком и стоком, в зависимости от напряжённости больше или меньше препятствующее движению электронов (следовательно, изменяя сопротивление транзистора) , и, таким образом, создающую обратную зависимость между напряжением исток-затвор и сопротивлением полевого транзистора.
Antwort von ALEX R[Guru]
Zur 1. Frage gibt es in einem Halbleiter (Diode) Gleich- und Rückwärtsrichtung, d. h. die Diode lässt Strom in Gleichrichtung durch, fließt der Strom aber in die entgegengesetzte Richtung, ist alles geschlossen. Der Klarheit halber: Der Nippel eines Fahrradreifens geht dorthin, es gibt keinen Weg zurück. Feld tr-r, nur zum Verständnis: Es gibt keine elektronische Verbindung zwischen dem Gate und der Drain-Source, aber der Strom fließt aufgrund des am Gate erzeugten bösen Feldes. So ähnlich.
Antwort von Alexander Egorov[Guru]
direkt - minus zum Bereich mit n-Leitfähigkeit, plus zum Bereich k mit p-Leitfähigkeit
das Gegenteil ist das Gegenteil
Wenn nur Emitter und Kollektor versorgt werden, fließt kein Strom, da die ionisierten Atome der Basis die freien Ladungen des Emitters vom pn-Übergang abstoßen (die ohnehin nur schwer über den pn-Übergang springen können, da es sich um ein Dielektrikum handelt). . Und wenn Sie Spannung an die Basis anlegen, „saugen“ diese freie Ladungen von der Basis ab und diese stoßen die Emitterladungen nicht mehr ab und verhindern so, dass sie den pn-Übergang passieren. Der Transistor öffnet.
Emitter, Kollektor und Basis sind übrigens kein Feldeffekttransistor, sondern ein Bipolartransistor.
Wenn Sie Spannung nur an Basis und Emitter oder Basis und Kollektor anlegen, handelt es sich um eine einfache Diode (jeder pn-Übergang ist eine Diode).
Antwort von Benutzer Benutzer[Guru]
Der Feldeffekttransistor verfügt über einen feldgesteuerten Kanal vom p- oder n-Typ. Transistoranschlüsse Gate Drain Source
