Каковы особенности протекания тока через диод?

для понимания сути процессов, происходящих в диоде при работе в высокочастотных импульсных цепях рассмотрим прохождение через него прямоугольного сигнала (т.е. сигнала с малой длительностью фронта и среза). при этом диод включается по схеме, на рис. 3.1-1.

 

рис. 3.1-1. схема включения диода при рассмотрении переходных процессов

 

в случае, когда входной прямоугольный сигнал является двуполярным, переходные процессы в диоде будут характеризоваться диаграммами, представленными на рис. 3.1-2.

 

рис. 3.1-2. переходные процессы в диоде при прохождении через него двуполярного прямоугольного сигнала

 

для анализа зависимостей можно воспользоваться выражением для тока диода в переходном режиме:

iд=qбτб+dqбdt+cбdup−ndt  ,

где:

qб  — объемный заряд неосновных носителей в области базы диода; τб  — время жизни неосновных носителей в области базы; cб  — барьерная емкость перехода; up−n  — напряжение на  p-n-переходе диода.

 

первое слагаемое выражения связано с рекомбинацией неосновных носителей в области базы. второе слагаемое определяет изменение во времени объемного заряда неосновных носителей в области базы. третье — обусловлено перезарядом барьерной емкости  p-n-перехода при изменении входного сигнала во времени.

таким образом, основными причинами инерционности заряда являются: эффект накопления избыточного заряда в базовой области прибора и наличие барьерной емкости перехода.

 

рассмотрим участок времени  [t0; t1], когда входное напряжение скачком увеличивается от  –uвхобр  до  +uвхпр.

при увеличении прямого тока сопротивление базы диода уменьшается (эффект модуляции сопротивления области базы). поскольку скорость накопления избыточного заряда в области базы конечна, то установление прямого сопротивления диода требует некоторого времени. учитывая, что  rн≫rдпр, можно показать, что ток диода не зависит от его сопротивления. поэтому эффект модуляции сопротивления базы приводит к появлению резкого выброса напряжения на диоде при его включении.

перезаряд барьерной емкости диода  cб, наоборот, ведет к замедлению скорости увеличения напряжения на диоде.

вследствие действия двух противоположных тенденций реальный вид переходного процесса определяется конкретным соотношением параметров диода. при малых уровнях инжекции превалирующими являются процессы, связанные с перезарядом емкости  cб. при больших уровнях инжекции — процессы, связанные с изменением объемного заряда области базы. поэтому для диодов различных типов переходные процессы при включении могут иметь качественно отличный вид. на на рис. 3.1-2 диаграмме представлен случай большого уровня инжекции и соответственно малого влияния  cб.

длительность всплеска напряжения на диоде  τу  называется  временем установления. рассчитанное для  1,2uдпр, оно примерно равно:   τу≈2,3tб  , а максимальное падение напряжения на диоде:

uдпрmax≈φк+iпр⋅rдб,

где:

φк  — контактная разность потенциалов,rдб  — сопротивление области базы диода.

 

интервал времени [t1; t2] характеризует установившийся режим в диодном ключе. в базовой области диода накоплен избыточный заряд неосновных носителей  qб=iпр⋅τб. концентрация избыточных носителей при этом падает по мере удаления от перехода. прямой ток, протекающий через диод, равен:

iпр=uвхпр–uдпрrдпр+rн.

 

в момент времени  t2  входное напряжение изменяет свою полярность на обратную. однако до момента  t4  диод будет находиться в проводящем состоянии. до момента  t3  через него в обратном направлении будет протекать ток, импульсное значение которого  iобр  и соизмеримо с  iпр. далее, по мере рассасывания объемного заряда неосновных носителей в области базы и разряда барьерной емкости на интервале  [t3; t4], обратный ток через диод будет уменьшаться, стремясь к своему установившемуся значению.

ответ:

vср=sполн/tполн

пусть путь равен s, тогда первую часть пути он пройдёт за t=s/v=1/3*s*v1

вторую часть пути он пройдёт за t=s/v=2/3*s*v2. тогда vср=s/(t1+t2)=s/ (1/3*s*1.4+2/3*s*0.6)=1/(1/3*1.4+2/3*0.6)=1.15м/с

объяснение:

vср=sполн/tполн

пусть путь равен s, t=s/v=1/3*s*v1

вторую часть пути он пройдёт за t=s/v=2/3*s*v2. тогда vср=s/(t1+t2)=s/ (1/3*s*1.4+2/3*s*0.6)=1/(1/3*1.4+2/3*0.6)=1.15м/с