Características del diodo | CC, CA, Presencia, Tiempo de transición

En este tutorial, estudiaremos algunos de los rasgos vitales de los diodos. Al inspeccionar estos rasgos de los diodos, deberías tener una mayor comprensión del funcionamiento normal de un diodo.

Trazos de diodos de uso común

A continuación se indican los rastros de los diodos utilizados incesantemente.

• Ecuación actual
• Resistencia DC
• Resistencia de CA
• Capacitancia de transición
• Capacidad de difusión
• Tiempo de almacenamiento
• Tiempo de transición
• Tiempo de restauración

Ahora, veamos un poco más estas trazas de diodos, en resumen

Ecuación del diodo actual

El diodo de unión PN está ampliamente identificado para pasar la electricidad presente sólo en una vía. La cantidad de corriente que fluye por el diodo de unión PN depende enormemente del tipo de materiales utilizados y también del enfoque de dopaje en la fabricación del diodo PN.

El objetivo principal para la circulación del presente es como resultado de la era o recombinación de portadores de coste mayoritario dentro de la construcción del diodo de unión PN.

Podemos tener tres áreas responsables de la circulación del servicio actual de coste mayoritario. Estas áreas son, en particular, el área de P casi imparcial, el área de agotamiento y el área de N casi imparcial. El área de tipo P, casi insensible, es la separación entre el aguijón del área de agotamiento y el aguijón del diodo en el aspecto P

El área del tipo N - cuasi-imparcial es la separación entre el aguijón de la zona de agotamiento y el aguijón del diodo en el aspecto N -. Para suponer, esta distancia de separación es infinita. Es probable que no haya variación en el enfoque de los portadores de coste una vez que nos traslademos hacia los límites del diodo. El sujeto eléctrico no irá a la corriente dentro de la zona casi imparcial.

Δn_p(x → -∞) = 0

Δp_n(x → +∞) = 0

El diodo presente dentro del sesgo de anticipación es el resultado de la recombinación de los portadores de coste mayoritario. La recombinación del servicio de coste tiene lugar dentro de las zonas casi insensibles de tipo P o de tipo N, dentro de la zona de agotamiento o en los contactos óhmicos, es decir, en el contacto entre el metal y el semiconductor.

La circulación actual dentro del sesgo inverso se debe a la era de los portadores de costes. Este tipo de servicio de coste de era adicional aumentará la circulación de corriente en el frente y también en la situación de sesgo inverso.

La circulación actual en el interior del diodo de unión PN se decide por la densidad de servicio del coste, la materia eléctrica a través de la construcción del diodo de unión PN y las energías de fase cercanas a Fermi del tipo P y del tipo N. La densidad de servicio y la materia eléctrica se utilizan para averiguar la deriva actual y la difusión actual del diodo PN.

Se supone que las energías de cuasi-Fermi de los electrones y los huecos en toda la zona de agotamiento y las de las zonas de tipo N y P casi sin sesgo son aproximadamente iguales para obtener una respuesta analítica.

Si se supone que los rangos de potencia de Fermi son fijos dentro de la zona de agotamiento, la densidad del servicio de coste minoritario en el límite de la zona de agotamiento puede ser la siguiente

Cuando no se utiliza ninguna tensión externa, se alcanza el estado de equilibrio térmico en las ecuaciones anteriores. La separación entre los rangos de Fermi aumentará con la tensión externa utilizada. Esta tensión externa se multiplica por el coste del electrón

El exceso de corriente de coste en ambas cuasi zonas se recombina inmediatamente después de llegar al contacto metal-semiconductor. El método de recombinación tiene lugar rápidamente en el contacto óhmico y aumentará con la presencia del contacto metálico. Debido a este hecho, se pueden reconocer las circunstancias legítimas de los límites de la siguiente manera,

p_n (x = w_n) = p_n0

n_p (x = -w_p) = n_p0

Contemplando la ecuación de difusión actual para cada una de las zonas de tipo N y P casi insesgadas, la expresión para el presente del diodo perfecto se obtendrá probablemente utilizando las circunstancias límite al pensamiento de la ecuación de difusión actual.

Cambiando las ecuaciones anteriores cuando se trata de características hiperbólicas, reescribe las ecuaciones anteriores como

p_n (x≥x_n) = p_n0 + A cosh {(x-x_n)/L_p} + B sinh {(x-x_n)/L_p}

n_p (x ≤ -x_p) = n_p0 + C cosh {(x+x_p)/L_n} + D sinh {(x+x_p)/L_n}

Aquí A, B, C y D son los valores fijos que hay que decidir. Si se utilizan las circunstancias de contorno para las ecuaciones hiperbólicas anteriores, entonces podemos tener

El lugar donde se encuentran las anchuras de la zona casi insensible de tipo N y de tipo P viene dado por

w'_n = w_n - x_n

w'_p = w_p - x_p

La densidad del servicio de coste actual en cada una de las zonas cuasi-individuales se calcula a partir de la ecuación de difusión actual como

La cantidad de corriente eléctrica que fluye a lo largo de la construcción del diodo de unión PN tiene que ser fija en todo momento, ya que ningún coste puede desaparecer o acumularse en la construcción total del diodo

Por lo tanto, la totalidad presente por medio del diodo es igual a la suma del mayor hueco presente dentro de la región n, el mayor electrón presente dentro de la región p y el presente debido a la recombinación de portadores de coste en la zona de agotamiento. Las corrientes máximas dentro de las zonas casi insensibles se producen en los lados de la zona de agotamiento.

Resistencia DC o Estática

La resistencia estática o resistencia DC de un diodo de unión PN define la naturaleza resistiva del diodo cuando se le conecta una alimentación DC. Si se da una tensión continua externa al circuito durante el cual el diodo semiconductor forma parte de él, termina en un punto Q o nivel de trabajo en la curva de atributo del diodo de unión PN que no cambia con el tiempo.

La resistencia estática en la rodilla de la curva y por debajo de ella será probablemente mucho mejor que los valores de resistencia de la parte vertical ascendente de la curva de atributos. El mínimo es el presente que pasa a través de un diodo, el máximo es la extensión de la resistencia de corriente continua.

R_DC = V_DC / I_DC

Resistencia AC o Dinámica

La resistencia dinámica se deriva de la Ecuación del Diodo de Shockley. Define la naturaleza resistiva del diodo cuando se le conecta una alimentación de CA que depende de la polarización de CC del diodo de unión PN

Si se da una señal sinusoidal externa al circuito formado por un diodo, la entrada que se altera desplazará el nivel Q - instantáneo sólo de la ubicación actual dentro de las trazas y debido a este hecho define un cambio particular en la tensión y presenta

Cuando no se utiliza una señal alterna externa, el nivel de trabajo sería el nivel Q - (o nivel de reposo) que se decide por los rangos de las señales de CC utilizadas. La resistencia de CA del diodo se eleva reduciendo el punto Q de funcionamiento. En resumen, es igual a la pendiente de la tensión - presente del diodo PN.

r_d = ΔV_d / ΔI_d

Resistencia común de CA

Si la señal de entrada es suficiente para proporcionar una gran oscilación, la resistencia asociada al diodo para esta zona se conoce como resistencia común de CA. Se decide por la línea recta que se traza conectando la intersección de los valores mínimo y máximo de la tensión de entrada externa.

R_avg = ( ΔV_d / ΔI_d ) _{es a es}

Capacitancia de transición

La capacitancia de transición también se llamará capacitancia de la capa de agotamiento o capacitancia del coste de la casa. Se observa principalmente en una configuración de polarización inversa en la que las zonas de tipo P y N tienen resistencias decrecientes y la capa de agotamiento podría actuar como medio dieléctrico

Este tipo de capacitancia es el resultado de las variaciones de la tensión exterior en el lugar donde se obtienen los costes inmóviles en los bordes de la capa del área de agotamiento. Depende del dieléctrico fijo y de la anchura de la capa de agotamiento. Si la anchura de la capa de agotamiento aumenta, la capacidad de transición disminuirá.

C_T = ε_s / w = √{[qε_s / 2(ϕ_i – V_D)][N_aN_d / (N_a + N_d)]}

Capacidad de difusión

La capacidad de difusión también se llamará capacidad de almacenamiento, especialmente en la configuración sesgada que sigue. Es la capacitancia provocada por el transporte de portadores de coste entre los 2 terminales de un diodo, es decir, del ánodo al cátodo dentro de la configuración polarizada de un diodo de unión PN.

Si se permite que el presente eléctrico se mueva a través de la máquina semiconductora, probablemente se creará algún coste en toda la máquina con el tiempo. Si la tensión exterior utilizada y las modificaciones actuales a un valor especial, probablemente habrá una cantidad especial de costo creado dentro del tránsito.

La relación entre el coste del tráfico creado y el cambio de tensión diferencial sería la capacidad de difusión. Si la extensión del presente es elevada, la capacidad de difusión aumentará robóticamente

Los actuales rangos elevados conducirán a una disminución de los rangos de resistencia relacionados y también del tiempo fijo, que es vital para los propósitos de alta velocidad. El valor de la capacidad de difusión es mucho mejor que el de la capacidad de transición y es directamente proporcional al valor de la presencia directa.

C_dif = dQ/dV = [dI(V)/dV]Γ_F

Tiempo de almacenamiento

El diodo de unión PN actúa como un conductor ideal en la configuración polarizada hacia delante y actúa como un aislante ideal en la configuración polarizada hacia atrás. Durante el tiempo que dura el cambio de la situación de polarización hacia delante a la inversa, la circulación de la corriente cambia y permanece fija en el mismo nivel. Este periodo de tiempo durante el cual el presente invierte y mantiene la etapa fija se conoce como tiempo de almacenamiento (T_s).

El tiempo que tardan los electrones en maniobrar desde el tipo P hasta el tipo N y los huecos en maniobrar desde el tipo N hasta el tipo P es el tiempo de almacenamiento. Este valor puede ser decidido por la geometría de la unión PN. Durante este tiempo de almacenamiento, el diodo se comporta como un cortocircuito.

Tiempo de transición

El tiempo que tarda el presente en bajar a un presente de fuga inversa tras permanecer en una fase implacable se conoce como tiempo de transición. El valor del tiempo de transición se decide por la geometría de la unión PN y el enfoque de los rangos de dopaje de tipo P y de tipo N.

Tiempo de restauración inverso

La suma del tiempo de almacenamiento y del tiempo de transición se denomina tiempo de restauración inversa. Es el tiempo que tarda el diodo en aumentar la señal presente utilizada hasta el 10% del valor de estado fijo de la fuga presente inversa. El tiempo de restauración inversa del diodo de unión PN suele ser del orden de microsegundos

Su valor para un diodo rectificador de pequeña señal 1N4148 muy utilizado suele ser de 4 ns y para un diodo rectificador de destino normal es de 2 μs. Las velocidades de conmutación rápidas se pueden conseguir con un valor excesivo de las corrientes de fuga inversas y con excesivas caídas de tensión hacia delante. Se denota por T_rr.

Formulario de evaluación de datos

Resumen

Aquí se presenta una breve visión de las diferentes trazas de diodos.

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