لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه
40
برخی از فهرست مطالب
دیود زنر
دیود های زنر یا شکست ، دیود های نیمه هادی با پیوند p-n هستند که در ناحیه بایاس معکوس کار کرده و دارای کاربردهای زیادی در الکترونیک ، مخصوصآ به عنوان ولتاژ مبنا و یا تثبیت کننده ی ولتاژ دارند.
هنگامیکه پتانسیل الکتریکی دو سر دیود را در جهت معکوس افزایش دهیم در ولتاژ خاصی پدیده شکست اتفاق می افتد، بد ین معنی که با افزایش بیشتر ولتاژ ، جریان بطور سریع و ناگهانی افزایش خواهد داشت. دیود های زنر یا شکست دیود هایی هستند که در این ناحیه یعنی ناحیه شکست کار میکنند و ظرفیت حرارتی آنها طوری است که قادر به تحمل محدود جریانمعینی در حالت شکست می باشند، برای توجیه فیزیکی پدیده شکست دو نوع مکانیسم وجود دارد.
مکانیسم اول در ولتاژهای کمتر از 6 ولت برای دیودهایی که غلظت حامل ها در آن زیاد است اتفاق می افتد و به پدیده شکست زنر مشهور است. در این نوع دیود ها به علت زیاد بودن غلظت ناخالصی ها در دو قسمت p و n ، عرض منطقه ی بار فضای پیوند باریک بوده و در نتیجه با قرار دادن یک اختلاف پتانسیل v بر روی دیود (پتانسیل معکوس) ، میدان الکتریکی زیادی در منطقه ی پیوند ایجاد می شود.
با افزایش پتانسیل v به حدی می رسیمکه نیروی حاصل از میدان الکتریکی ، یکی از پیوند های کووالانسی را می شکند. با افزایش بیشتر پتانسیل دو سر دیود از انجایی که انرژی یا نیروهای پیوند کووالانسی باند ظرفیت در کریستال نیمه هادی تقریبأ مساوی صفر است ، پتانسیل تغییر چندانی نکرده ، بلکه تعداد بیشتری از پیوندهای ظرفیتی شکسته شده و جریان دیود افزایش می یابد.
آزمایش نشان میدهد که ضریب حرارتی ولتاژ شکست برای این نوع دیود منفی است ، یعنی با افزایش درجه حرارت ولتاژ شکست کاهش می یا بد. بنابر این دیود با ولتاژ کمتری به حالت شکست می رود (انرژی باند غدغن برای سیلیکن و ژرمانیم در درجه حرارت صفر مطلق بترتیب 1.21 و0.785 الکترون_ولت است، و در درجه حرارت 300 درجه کلوین این انرژی برای سیلیکن ev 1.1و برای ژرمانیم ev0.72 خواهد بود). ثابت می شود که می دان الکتریکی لازم برای ایجاد پدیده زنر در حدود 2*10است.
این مقدار برای دیود هایی که در آنها غلظت حامل ها خیلی زیاد است در ولتاژهای کمتر از 6 ولت ایجاد می شود . برای دیودهایی که دارای غلظت حاملهای کمتری هستند ولتاژ شکست زنر بالاتر بوده و پدیده ی دیگری بنام شکست بهمنی در آنها اتفاق می افتد (قبل از شکست زنر) که ذیلأ به بررسی آن می پردازیم.
مکانیسم دیگری که برای پدیده شکست ذکر می شود ، مکانیسم شکست بهمنی است. این مکانیسم در مورد دیودهایی که ولتاژ شکست آنها بیشتر از 6 ولت است صادق می باشد . در این دیود ها به علت کم بودن غلظت ناخالصی ، عرض منطقه ی بار فضا زیاد بوده و میدان الکتریکی کافی برای شکستن پیوندهای کووالانسی بوجود نمی آید ، بلکه حاملهای اقلیتی که بواسطه انرژی حرارتی آزاد می شود ، در اثر میدان الکتریکی شتاب گرفته و انرژی جنبشی کافی بدست آورده و در بار فضا با یون های کریستال برخورد کرده و در نتیجه پیوندهای کووالانسی را می شکنند . با شکستن هر پیوند حاملهای ایجاد شده که خود باعث شکستن پیوند های بیشتر می شوند .
بدین ترتیب پیوندها بطور تصاعدی یا زنجیری و یا بصورت پدیده ی بهمنی شکسته می شوند و این باعث می شود که ولتاژ دو سر دیود تقریبأ ثابت مانده و جریان آن افزایش یافته و بواسطه ی مدار خارجی محدود می شود . چنین دیود هایی دارای ضریب درجه ی حرارتی مثبت هستند . زیرا با افزایش درجه ی حرارت اتمهای متشکله کریستال به ارتعاش در آورده ، در نتیجه احتمال برخورد حاملهای اقلیت با یونها ، بهنگام عبور از منطقه بار فضا زیادتر می گردد . به علت زیاد شدن برخوردها احتمال اینکه انرژی جنبشی حفره یا الکترون بین دو برخورد متوالی بمقدار لازم برای شکست پیوند برسد کمتر شده و در نتیجه ولتاژ شکست افزایش می یابد.
همانطور که در مبحث الکتریسته گفتیم عناصر ژرمانیوم و سیلیکون در آخرین مدار یا لایه اتمی خود دارای 4 الکترون هستند که تمایل به جذب یا از دست دادن الکترون ها به منظور تکمیل مدار آخر خود تا رسیدن به 8 الکترون را دارند. با اضافه کردن مقدار کمی اتم نا خالصی به نیمه هادی مذکور امکان ازدیاد بار الکتریکی بوجود خواهد آمد مثلا" ترکیب اتم ژرمانیوم که دارای 4 الکترون در مدار خارجی می باشد با ارسنیک که 5 الکترون دارد پیوندهای مشترکی با یک الکترون اضافی برای هر اتم نا خالصی ارسنیک بوجود می آید در نتیجه جسم حاصل منفی ویا نیمه هادی نوع N حاصل می شود .برای حالت عکس هم به همین ترتیب است یعنی اگر مقداری ژرمانیوم را با مقداری گالیوم که دارای 3 الکترون در مدار خارجی است مخلوط کنیم بعد از تشکیل پیوند اشتراکی با اتم ناخالصی مجموعا" 7 الکترون به جای 8 الکترون در مدار خارجی بدست می آید. کمبود یک الکترون برای هر پیوند اشتراکی با اتم خالصی به منزله یک بار مثبت است که آن را حفره می نامند این نوع اضافه کردن باعث بوجود آمدن نیمه هادی نوع P با بار مثبت می شود . از نیمه هادی های ذکر شده در ساخت دیود استفاده می شود و دیود ها برای یکسو کردن جریان الکتریکی به کار می رود(یعنی تبدیل جریان ACبه DC ) دیود مثل یک جاده یک طرفه عمل کرده واز یک سو جریان را از خود عبور می دهد واز سوی دیگر نه.
یکسو کننده ها- برای شارژ باتری ها،آبکاری،جوشکاری بعضی فلزات ،دستگاه های صوتی وتصویری،تجزیه شیمیایی و ...احتیاج به جریان دایم Dc داریم وچون برق شهر متناوب است بنابراین در دستگاه های مختلف به روش های گوناگون جریان مذکور را مستقیم می کنند.لامپ الکترونی ،دینام جریان مستقیم ودیود ها از روش های معمول یکسو سازی می باشد که در این جا انواع یکسو سازی های دیودی که بیشتر مورد استفاده دارد شرح داده می شود.
یکسو ساز نیم موج - اگرولتاژ متناوبی را به دیودوصل کنیم هنگامی که نیم سیکل مثبت به آند می رسدازآن عبور می کند به مجرد اینکه نیم سیکل منفی شروع می شود دیود نیم سیکل منفی را از خود عبور نمی دهد.به این ترتیب ولتاژ متناوب تبدیل به ولتاژ یکسو شده ی ضربان دار می شود .در خروجی فقط نیم سیکل های مثبت وجود دارد برای صاف کردن این ولتاژ ضربانی از خازن وسیم پیچ یا مقاومت استفاده می شود .از مشخصه یک سو سازهای نیم موج افت ولتاژ و عدم کیفیت می باشد.
یکسو ساز تمام موج - برای بدست آوردن ولتاژ مناسب و صاف تر از این یکسو کننده ها استفاده می شود که هم نیم سیکل مثبت وهم نیم سیکل منفی را هدایت وتثبیت می نماید در شکل زیر دو نمونه از آن ها را می بینید.
تحقیق و بررسی در مورد دیود زنر
