НАГРЕВАНИЕ ДИОДА

Одно из предназначений полупроводниковых диодов - выпрямление переменного тока. Когда к диоду приложено напряжение в прямом направлении, ток через него течет, поскольку сопротивление диода при этом незначительно.

Если же к диоду приложено обратное напряжение, то его сопротивление становится очень большим, а, значит, текущий через него электрический ток - очень малым. Поскольку ток этот течет в обратном направлении, то его называют обратным током. Хотя существование обратного тока в выпрямительных схемах является эффектом вредным, но, ввиду малости его величины в номинальных диапазонах температур и токовых нагрузок, допустимо приемлемым.

Иначе обстоит дело, когда диод эксплуатируется при запредельно высокой температуре. В этом случае в полупроводниковом кристалле диода многократно возрастает концентрация неосновных носителей: дырок в п области и электронов в р области, что приводит к фактическому исчезновению в кристалле р-п перехода.

В опыте (рис. 42) демонстрируют осциллограмму выпрямленного диодом переменного напряжения частотой 50 Гц промышленно-бытовой электросети. Демонстрацию осуществляют в двух температурных режимах: номинальном и запредельно высоком. Установка состоит из осциллографа и подключенного к нему планшета с диодом. Диод на планшете установлен между зажимами, что позволяет оперативно заменить его в случае перегорания. Ток на диод подают через делитель напряжения, смонтированный на тыльной стороне планшета.

Демонстрация выпрямления переменного тока

Рис. 42. Демонстрация выпрямления переменного тока

Перед демонстрацией установку настраивают. Планшет подключают к розетке электросети, а выпрямленное напряжение от него подают на осциллограф. Осциллограф настраивают на такой режим усиления и развертки, чтобы изображение на его экране было статичным и отображало входной сигнал на протяжении двух-трех периодов.

Сначала отображают осциллограмму выпрямленного напряжения, имеющей вид верхней половины гармоники. Затем зажигают спичку и медленно подводят ее пламя под диод, отслеживая по экрану трансформацию осциллограммы. Пламя не должно касаться диода во избежание его порчи.

Вследствие нагрева диод утрачивает выпрямительные свойства. Это обусловлено тем, что концентрация неосновных носителей электрических зарядов в его полупроводниковом кристалле с ростом температуры многократно увеличивается, и он становится попросту проводником. На экране осциллографа этот процесс сопровождается плавной трансформацией осциллограммы напряжения на выходе выпрямителя от ее начальной формы до гармонической.

При отведении пламени в сторону диод постепенно остывает, соответственно и выпрямляющее свойство его р-п перехода восстанавливается. Осциллограмма при этом принимает исходную форму половины гармоники, характерной для работы однополупериодного выпрямителя.

В течение опыта нагревание диода рекомендуется повторить. Для динамичности же его демонстрации целесообразно использовать диод небольших размеров (2-3 мм).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >