Теоретичні відомості.

Розділ “Diodes” (рис.1.1) містить напівпровідникові діоди, стабілітрони, світлодіоди , тиристори або динистори, , симетричний динистор або діак, симетричний тринистор або тріак , випрямляючий міст.

Рис. 1.1 Діоди

• – напівпровідникові діоди;
• – стабілітрони;
• – світлодіоди;
• – випрямляючий міст;
• – діод Шоклі;
• – тиристори або динистори;
• – симетричний динистор або діак;
• – симетричний тринистор або тріак.

Розглянемо властивості діода, які задаються користувачем , для цього потрібно натиснути два рази лівою кнопкою мишки на діоді та в діалоговому вікні “Diode Properties” вибрати потрібний діод на закладці “Models”. Якщо потрібно змінити параметри то натисніть кнопку “Edit”. У діалоговому вікні, яке складається із двох однакових на зовнішній вигляд закладок ( перша із них показана на рис. 1.2, друга показана на рис. 1.3), за допомогою яких задати наступні параметри:

• N – коефіцієнт інжекції;
• EG – ширина забороненої зони, еВ;
• FC – коефіцієнт нелінійності бар’єрної ємності прямо зміщеного перехода;

Рис. 1.2 Зовнішній вигляд меню для встановлення параметрів діода

· BV – напруга пробою, В; для стабілітронів замість цього параметра використовується параметр VZT – напруга стабілізації;

· ІBV –початковий струм пробою при напрузі BV, А; для стабілітронів замість цього параметра використовується параметр ІZT – початковий струм стабілізації;

· XTI – температурний коефіцієнт струму насичення;

· KF – коефіцієнт фліккер-шума;

· AF – показник степеня в формулі для фліккер-шума;

· TNOM – температура діода, ⁰ С.

Рис. 1.3 Зовнішній вигляд меню для встановлення додаткових параметрів діода

Еквівалентні схеми діода показані на рис. 1.4, а, б, на яких позначено: А – анод, К – катод, І –джерело струму, Rs –об’ємний опір, С –ємність переходу , Gmin – провідність, обумовлена струмом утічки.

Рис. 1.4 Еквівалентні схеми діода

Вольтамперна характеристика діода визначається наступними виразами:
для прямої вітки :
для зворотної вітки :

Де І0=Іs –зворотній струм діода при температурі TNOM ; N– коефіцієнт інжекції; BV, IBV – напруга і струм пробою; Ut –температурний потенціал переходу; U-напруга на діоді.
При розрахунку перехідних процесів використовуються еквівалентна схема діода (рис. 1.4,б )для якої ємність переходу визначається за допомогою виразів:

В приведених формулах t – час переносу заряду; CJO – бар’єрна ємність при нульовому зміщені на переході; VJ – контактна різниця потенціалів; m – параметр переходу.
Дослідження прямої вітки ВАХ діод може бути проведено за допомогою схеми рис. 1.5. Вона складається із джерела струму І, амперметра А (можна обійтись і без нього, оскільки струм в амперметрі точно рівний заданому ), досліджуваного діода VD і вольтметра V для вимірювання напруги на діоді.

Рис. 1.5 Дослідження прямої вітки ВАХ діода

Для дослідження зворотної вітки ВАХ діода використовується схема на рис. 1.6. В ній замість джерела струму використовується Ui із запобіжним резистором Rz для обмеження струму через діод в разі його пробою.

Рис. 1.6 Дослідження зворотної вітки ВАХ діода

Крім поодиноких діодів, в бібліотеці EWB є також діодний міст, для якого можна додатково задавати коефіцієнт емісії N (Emission Coefficient).
Світлодіод – спеціально сконструйований діод , в якому передбачена можливість виводу світлового випромінювання із області переходу крізь прозоре вікно в корпусі.

Рис. 1.7 Вибір типу діода

Для світлодіода додатково вказується мінімальний струм в прямому направлені “Turn-on current!” (Ion), при перевищені якого світлодіод загоряється. Для вимірювання ВАХ світлодіодів можна використовувати приведені вище схем.
Рис. 1.8 Визначення параметрів діода

Рис. 1.9 Додаткові параметри діода

На рис. 1.7-9 приведений приклад створення моделей вітчизняних діодів: D814AD (Is=3920E-12 N=1.19 RS=1.25 Cjo=41.5p TT=49.11n M=0.41 Vj=0.73 FC=0.5 BV=8 IBV=0.5 EG=1.11 Xti=3); KD512AD (Is=2.27E-13 N=1 RS=1.17 Cjo=2.42p TT=1.38n M=0.25 Vj=0.68 FC=0.5 BV=8 IBV=1E-11 EG=1.11 Xti= 3)