Proudově-napěťové charakteristiky polovodičů
Charakteristika proudu a napětí (VAC) — závislost proudu protékajícího odporem na napětí na tomto odporu, vyjádřená graficky. I — V charakteristiky mohou být lineární a nelineární a v závislosti na tomto odporu a obvody obsahující tyto odpory se dělí na lineární a nelineární.
Voltampérová charakteristika je tedy závislost elektrického napětí na síle proudu v elektrickém obvodu nebo jeho jednotlivých prvcích (reostat, kondenzátor atd.). Napěťově-proudová charakteristika lineárních prvků elektrického obvodu je přímka.
S nárůstem napětí přivedeného na polovodič roste hodnota proudu v něm mnohem rychleji než napětí (obr. 1), tzn. existuje nelineární vztah mezi proudem a napětím. Jestliže při změně napětí U na reverzní (-U) má změna proudu v polovodiči stejný charakter, ale v opačném směru, pak má takový polovodič proudově-napěťovou symetrickou charakteristiku.
PROTI polovodičové usměrňovače výběr polovodičů s různými typy elektrické vodivosti (typ n a typ p) asymetrickou voltampérovou charakteristikou (obr. 2).
Výsledkem je, že s jednou půlvlnou střídavého napětí projde polovodičový usměrňovač proud. Jde o dopředný proud Ipr, který se rychle zvyšuje s nárůstem první půlvlny střídavého napětí.
Při vystavení druhé půlvlně napětí systémem dvou polovodičů (v plochém usměrňovači) neprochází proud v opačném směru Iobr. Přes pn přechod protéká velmi malé množství proudu Irev v důsledku přítomnosti menšinových nosičů v polovodičích (elektrony v polovodiči typu p a otvory v polovodiči typu n). Důvodem je vysoký odpor přechodové vrstvy (pn přechod) vyskytující se mezi polovodičem typu p a polovodičem typu n.
Jak se druhá půlvlna střídavého napětí dále zvyšuje, zpětný proud Iobr se začne pomalu zvyšovat a může dosáhnout hodnot, kdy se bariérová vrstva (pn přechod) poruší.
Rýže. 1. Proudově-napěťová charakteristika polovodiče
Rýže. 2. Asymetrická voltampérová charakteristika polovodičového usměrňovače (plochá dioda)
Čím vyšší je poměr stejnosměrného a zpětného proudu (měřeno při stejných hodnotách napětí), tím lepší jsou vlastnosti usměrňovače. Ten se vypočítá z hodnoty korekčního koeficientu, což je poměr propustného proudu I'pr k zpětnému I'obr při stejné hodnotě napětí:
