15. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРИМЕНЕНИЯ ДИОДОВ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМАХ

Все преимущества полупроводниковых приборов, позволяющие создавать чрезвычайно экономичную, малогабаритную и надежную аппаратуру, могут быть сведены к минимуму, если при разработке, изготовлении и эксплуатации ее не будут приняты во внимание специфические особенности диодов и транзисторов.

В первую очередь необходимо учитывать следующие особенности полупроводниковых диодов:

- зависимость параметров диодов от температуры и режима;

- технологический разброс величин важнейших параметров диодов и их дрейф в процессе эксплуатации и хранения;

- чувствительность к электрическим перегрузкам. Правильный учет и нейтрализация этих факторов при

использовании полупроводниковых приборов определяют основной качественный показатель радиоэлектронной аппаратуры - ее надежность.

15.1. ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ ДИОДОВ ОТ ТЕЛ4ПЕРАТУРЫ И РЕЖИМА

Сильная зависимость параметров диодов от температуры обусловлена физическими свойствами полупроводников (см. гл. 1). Для диодов наиболее важны изменения обратного тока /обр и прямого падения напряжения f/np.

На рис. 15.1 и 15.2 показаны типичные зависимости /обп и Опп от температуры для импульсных диодов Д18 и КДБОЗА.

Зависимость от температуры .некоторых параметров диодов (например, напряжения стабилизации кремниевых стабилитронов, прямого падения напряжения) с достаточной точностью можно представлять линейной функцией. В этих случаях вводится понятие температурного коэффициента для данного параметра (ТК)- Значение параметра в диапазоне температур будет

Х= Хо!]а(Г-Го)1,

(15.1)

где Ко - значение параметра при температуре То; а - температурный коэффициент, определяемый отношением при-

Рис. 15.1. Зависимость прямого напряжения и обратного тока германиевых точечных диодов Д18 от температуры.

Рис. 15.2. Зависимость прямото напряжения и обратного тока кремниевых диодов КД503А от температуры.

ращения параметра к его номинальному значению при изменении температуры на Г С.

Для обеспечения надежной работы схемы необходимо использовать при расчетах значения параметров диодов, определенные по приводимым в технических условиях или справочниках зависимостям или вычисленные с помощью формулы (15.1) для нужного диапазона температур. При этом должны быть использованы крайние (максимальные или минимальные) гарантируемые техническими условиями (ТУ) значения параметров, т. е. нужно, делать расчет для наихудшего случая. 11* 291

15.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗБРОС ПАРАМЕТРОВ, ИХ ВРЕМЕННОЙ ДРЕЙФ И НЕСТАБИЛЬНОСТЬ

Разброс параметров около номинального значения определяется граничными значениями, указанными в ТУ на диоды. Примеры распределения параметров в партиях диодов разных типов показаны на рис. 15.3.

Под воздействием различных факторов окружающей среды (температуры, влаги, химических и электрических воздействий и т. п.), а также процессов, происходящих внутри полупроводникового прибора, некоторые параметры отдельных диодов могут изменяться. Способом защиты кристаллов полупроводниковых приборов от воздей-. ствия окружающей среды является герметизация корпуса. Естественно, что абсолютной герметичности корпусов приборов добиться невозможно. Кроме того, она может быть нарушена вследствие неправильного обращения с приборами. Во время длительной эксплуатации или хранения у диодов с нарушенной герметичностью корпуса возникают отказы, например значительное увеличение обратного тока.

При конструировании схем для надежной аппаратуры необходимо стремиться обеспечить их работоспособность в возможно широких интервалах изменений важнейших параметров диодов.

Рекомендуется рассчитывать схемы, учитывая следующие интервалы изменения параметров:

- постоянное прямое напряжение Упр< 1,5?.пр(С).

- постоянный обратный ток /обр <! 5/обр.(С),

- время восстановления обратного сопротивления импульсных диодов Твосст < 1,5 Твосст (С),

- напряжение стабилизации стабилитронов бУст = = Уст(С)± 10%,

- дифференциальное сопротивление <; 1,5 Rд (С).

Знак С означает сдаточную норму, указанную в технических условиях для самых неблагоприятных условий измерения параметров.

Разброс параметров полупроводниковых приборов и дрейф их во времени при конструировании радиоэлектронной аппаратуры могут быть учтены обычными методами, применяемыми для расчета электрических допусков, или экспериментально, методом граничных или матричных испытаний.