4.3.2. ДИОД




Диод - полупроводниковое устройство пропускающее ток только в одну сторону.

Обозначение диода:






Диод состоит из соприкасающихся областей с разным типом проводимости N- (электронной) и P- (дырочной).

Рассмотрим как выглядит диод с точки зрения энергетических уровней:

Слева - зоны с высоким энергитическим уровнем, справа с низким. Электроны свободно текут с горки. (Диод пропускает ток в одном направлении). А на горку им забиратся трудно. Ток не идет. С другой стороны если приложить большое напряжение электроны полезут на горку - возникнет пробой. Гетеропереходы:






Diode Forward bias:

Электроны стремятся к +, т.к. имеют заряд -. Идут в зону контакта. Дырки стремятся к -, т.к. имеют заряд +. Идут в зону контакта. Они соединяются в зоне контакта, течет ток.






Diode Reverse bias:

Электроны стремятся к +, т.к. имеют заряд -. Идут прочь от зоны контакта. Дырки стремятся к -, т.к. имеют заряд +. Идут прочь от зоны контакта. В результате в диоде возникает электрическое поле уравновешивающее внешнее ток не течет. Если же приложить слишком большое напряжение диод не сможет создать противодействующее поле и наступит пробой.






Вольт-Амперная характеристика (ВАХ) диода:



Поведение диода описывается уравнением Эберса-Молла для диода. I = Io * ( e^[V/Ut] - 1 ), где Io - обратный ток насыщения диода [А] V - напряжение на гетеропереходе [В] Ut - тепловой потенциал при температуре T = 300'K имеет значение порядка 25 мВ e - число е (основание натурального логарифма [1] Практически уже при напряжении порядка V = 0.1 В формула упрощается до I = Io * e^(V/Ut) Если течет очень большой ток, то мы не можем принебречь падением напряжения в объеме полупроводника, тогда: V - I*R I = Io e^(---------), где R - сопротивление гетероперехода. Ut типичное падение напряжение на диоде: 0.3V Ge 0.7V Si


VHDL-AMS модель диода: LIBRARY IEEE; USE IEEE.ELECTRICAL_SYSTEMS.ALL; USE IEEE.MATH_REAL.ALL; ENTITY D IS GENERIC (ISAT : CURRENT := 1.0e-12; VT : VOLTAGE := 35.0e-3; RR : RESISTANCE := 100.0e3); VF : VOLTAGE := 0.8; RB : RESISTANCE := 1.0e3); PORT (TERMINAL p,m : ELECTRICAL); END ENTITY D; ARCHITECTURE behav OF D IS QUANTITY v ACROSS i THROUGH p TO m; BEGIN IF (v >= 0.0) USE i == ISAT * ((exp(v/VT)) - 1.0); ELSE i == v/RR; END USE; END ARCHITECTURE behav;





Пример диода в микросхеме:




Моделирование:





SPICE: ---------------------------------------------------------------- * Oscilloscope(s) .PROBE V(2, 0) R_o_scope_0_0 2 0 1Tohm .PROBE V(1, 0) R_o_scope_0_1 1 0 1Tohm * Function Generator(s) V_fg_plus 2 0 DC -1V AC 10V +SIN(-1V 10V 17Hz) * Resistor(s) * R1 0 1 1K * Diode(s) * D1 2 1 D_ideal .MODEL D_ideal D(Is=10f Rs=0 Cjo=0 Vj=1 Tt=0 M=500m BV=1e+30 N=1 EG=1.11 +XTI=3 KF=0 AF=1 FC=500m IBV=1m TNOM=27) .END ----------------------------------------------------------------

Index Prev Next