с заданной надежностью в течение установленного срока службы.

Предельно допустимый режим выпрямительных диодов характеризуют максимальными значениями выпрямленного

тока I пр макс

И обратного напряжения С/обр макс, максимальной и минимальной температурой окружающей среды, максимально допустимой мощностью Рмакс, рассеиваемой на диоде. Кроме того, для выпрямительных диодов задают максимально допустимое значение импульса прямого и выпрям-

а* а 5

0,2 0,1

во 100 t,c

Рис. 4.3. Зависимость прямого падения напряжения от температуры для диодоъ типов Д7, Д205, Д211.

ленного тока. Этот параметр используется обычно при расчете переходных процессов в моменты включения выпрямителей, работающих на емкостную нагрузку.

Постоянное прямое напряжение. От величины U„p, как уже указывалось, зависит величина рассеиваемой диодом мощности и, следовательно, экономичность выпрямительного устройства. У современных выпрямительных диодов величина Unp при всех значениях рабочих токов не превышает 1 в для германиевых и 1,5 в для кремниевых приборов.

При постоянном прямом токе величина падения напряжения на диоде с ростом температуры уменьшается. При малых прямых токах, примерно 1 - 2 ма, прямое падение напряжения на диоде уменьшается по линейному закону. Это подтверждается экспериментальными зависимостями, показанными на рис. 4.3. Как у германиевых, так и у крем-циевых диодов ТКН лежит в пределах 1,23 мв/град.

Зависимость прямого падения напряжения оттемперату-ры должна учитываться при выборе типа диода для устройств, работающих в широком интервале температур.

Метод измерения напряжения [/„р описан в § 2.3.

Постоянный обратный ток. Рассмотрим основные факторы от которых зависит величина каждой из трех составляющих обратного тока диода (§ 1.2) при напряжениях, далеких от области пробоя.

Значение теплового тока /о (или обратного тока насыще- . ния) пропорционально величине п,- . Поскольку для кремния собственная концентрация П/ намного меньше, чем для германия (приблизительно на 3 порядка), то тепловой ток кремниевых диодов при одной и той же температуре на 6 - 7 порядков меньше, чем германиевых при одинаковой цлощади перехода.

Зависимость теплового тока /о от температуры Т экспоненциальная:

/о = Ле . (4.1)

где А - коэффициент, слабо зависящий от температуры; В - постоянная величина.

Приближенные расчеты показывают, что тепловой ток удваивается у германиевых диодов на каждые 7 - 10°, у кремниевых - на каждые 8 - 12° С приращения температуры окружающей среды.

Ток термогенерации Ig при нормальной температуре у германиевых диодов пренебрежимо мал по сравнению с тепловым током. У кремниевых диодов,- наоборот, ток Ig превышает тепловой в сотни раз. Величина тока Ig приблизительно пропорциональна значению УТ/и увеличивается с ростом температуры [2].

В отличие от токов /о и Ig, текущих через всю площадь р-п перехода, третья составляющая обратного тока - ток утечки /у, обусловлена проводимостью поверхности кристалла в области выхода наружу перехода. Поверхностная проводимость вызывается многими факторами, которые трудно учитывать и контролировать при изготовлении диодов. К этим факторам относятся [ 1 ]: нарушение правильности кристаллической решетки на поверхности кристалла, наличие окисных пленок, концентрирующих молекулы воды и других веществ, различного рода загрязнения пО

верхности, Б той или иной мере неизбежные в процессе изготовления, и др. На эквивалентной схеме диода ток утечки отражается включением параллельно р-п переходу активного сопротивления Ry.

Ток утечки в реальных выпрямительных диодах достигает значительной величины, превышающей сумму токов /о и Ig. Это приводит к тому, что обратный ток у кремниевых диодов приближается по величине к обратному току германиевых диодов, отличаясь от него всего на 1,5 - 2 порядка-.

обр S zoo 150 100 50

0,4 0,8

Iобр ср, ма

2* Wl/

Обр CD-

Рис. 4.4. Обратные ветви вольтамперных характеристик германие: вых (а) и кремниевых (б) диодов.

Для иллюстрации влияния токов /о и/у на обратную ветвь вольтамперной характеристики выпрямительных диодов на рис. 4.4 показаны области обратных токов усредненных характеристик германиевого диода Д7 и кремниевого Д207, имеющих приблизительно одинаковые размеры р-п перехода.

Слабый наклон обратных характеристик германиевого диода Д7 свидетельствует о том, что основную часть обратного тока составляет независящий от напряжения ток/о; Характеристики диода Д207 имеют сильный наклон; основными составляющими обратного тока являются токи Ig и /у.

Значительная величина тока /у у тех и других диодов приводит к тому, что температурные зависимости их обратных токов в сильной степени отличаются от упомянутого выше закона «удвоения». Ток утечки, увеличивая абсолютную величину /обр, ослабляет его зависимость от температуры. Ток утечки является также основной причиной нестабильности обратного тока во времени. Зависимость обратного тока от температуры для .маломощного диода типа Д217 показана на рис. 4.5. Схема измерения обратного 1ощ