Полупроводниковые диоды и их применение в схемах выпрямительных устройств

Контрольная работа выполненная по методическому пособию авторы состовители В.П. Петрович, А.В. Глазачев. 7 вариант ...

2. Процесс расчета выпрямительных устройств можно разделить на несколько этапов:
3. Выбор выпрямительных диодов.
4. Расчет параметров трансформатора.
5. Построение временных диаграмм выпрямителя.
6. Вопросы и задания для самоконтроля.

1. Исходные данные:
1) Номинальное выпрямленное напряжение на нагрузке Ud = 12[B];
2) Ток нагрузки Id = 10[A];
3) Допустимый коэффициент пульсаций выходного напряжения на нагрузке kп = 0,025;
4) Частота питающей сети f = 50[Гц];
5) Количество фаз n = 1 ;
6) Номинальное напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора
U1 = 220[В].

4. Расчет параметров трансформатора.
1) Сопротивление вторичной обмотки:
Исходя из практики - так как мощность выпрямителя больше 10 [Вт]
2) Сопротивление вентилей при прямом смещении:
3) Сопротивление фазы выпрямителя:
4) Вспомогательные коэффициенты:
5) Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:
6) Минимальная требуемая мощность вторичной обмотки трансформатора:
5. Построение временных диаграмм выпрямителя.
6. Вопросы и задания для самоконтроля.
1. Что такое разрешенные и запрещенные энергетические зоны?
Ответ:
Разрешенная энергетическая зона, расположенная непосредственно над валентной зоной, называется зоной проводимости. С повышением температуры тепловая энергия атомов кристаллов возрастает, что приводит к их возбуждению. Разрешенные энергетическиезоны разделены зонами запрещенных значений энергии, называемыми запрещенными энергетическими зонами. Ширина зон ( разрешенных и запрещенных) не зависит от размера кристалла. Разрешенные энергетические зоны разделены зонами запрещенных значений энергии, называемыми запрещенными энергетическими зонами. В запрещенных зонах электроны находиться не могут. Ширина зон ( разрешенных и запрещенных) не зависит от размера кристалла. Разрешенные энергетические зоны разделены зонами запрещенных значений энергии, называемыми запрещенными энергетическими зонами. В них электроны находиться не могут. Ширина зон ( разрешенных и запрещенных) не зависит от размера кристалла. Разрешенная энергетическая зона - интервал энергий, заполненный собственными значениями энергии квазичастицы в кристалле.
2. Что такое уровень Ферми?
Ответ:
Энергия Ферми (EF) системы невзаимодействующих фермионов — это увеличение энергии основного состояния системы при добавлении одной частицы. Это эквивалентно химическому потенциалу системы в ее основном состоянии при абсолютном нуле температур. Это может также интерпретироваться как максимальная энергия фермиона в основном состоянии. Энергия Ферми — одно из центральных понятий физики твёрдого тела. Фермионы — частицы с полуцелым спином, обычно 1/2, такие как электроны — подчиняются принципу запрета Паули, согласно которому две одинаковые частицы не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Следовательно, фермионы подчиняются статистике Ферми — Дирака. Основное состояние невзаимодействующих фермионов строится, начиная с пустой системы и постепенного добавления частиц по одной, последовательно заполняя состояния в порядке возрастания энергии. Когда необходимое число частиц достигнуто, энергия Ферми равна энергии самого высокого заполненного состояния (или самого низкого незанятого состояния; различие не важно, когда система является макроскопической). Поэтому энергию Ферми называют также уровнем Ферми. Частицы с энергией равной энергии Ферми двигаются со скоростью называемой скоростью Ферми.
3. Как влияет концентрация примеси на положение уровня Ферми?
Ответ:
Увеличение концентрации доноров, приводит не только к увеличению концентрации электронов, но и к снижению концентрации дырок, pn, из-за увеличения вероятности рекомбинации, скорость которой согласно пропорциональна произведению концентраций электронов и дырок. Концентрация неосновных носителей обычно очень мала, но резко растет с температурой.
4. Что такое собственная электропроводность полупроводника?
Ответ:
Собственной проводимостью полупроводника называется проводимость, обусловленная носителями, появившимися в результате обычной тепловой генерации. Примесная - за счёт носителей, полученных за счёт ионизации атомов примесей. Полупроводники, в которых свободные электроны и «дырки» появляются в процессе ионизации атомов, из которых построен весь кристалл, называют полупроводниками с собственной проводимостью. В полупроводниках с собственной проводимостью концентрация свободных электронов равняется концентрации «дырок».
5. Что такое диффузия и дрейф носителей заряда?
Ответ:
Дрейфом называют направленное движение носителей заряда под действием электрического поля.
При неравномерном распределении концентрации носителей заряда в объеме полупроводника и отсутствии градиента температуры происходит диффузия – движение носителей заряда из-за градиента концентрации, т. е. происходит выравнивание концентрации носителей заряда по объему полупроводника.
6. Как объяснить температурную зависимость концентрации носителей заряда в полупроводнике?
Ответ:
Концентрация свободных носителей заряда в полупроводниках увеличивается под влиянием температуры, электромагнитного, ионизирующего излучений и других внешних факторов. Если температура постоянна и никакие другие внешние факторы на полупроводник не воздействуют, то такое состояние называют термодинамически равновесным.
7. Что такое примесная электропроводность полупроводника?
Ответ:
Электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных  или акцепторных примесей. Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.
8. Поясните механизм образования электронно-дырочного перехода.
Ответ:
Электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников