Usměrňovací dioda: parametry a obvod

10. 3. 2019

Usměrňovací dioda je dioda na bázi polovodičových materiálů, která je určena k převodu střídavý proud v trvalém stavu. Tato funkce však nevyčerpává rozsah těchto rádiových komponent: používá se pro spínání v obvodech s vysokým proudem, kde není přísná regulace časových a frekvenčních parametrů elektrického signálu.

Klasifikace

usměrňovací dioda

V souladu s hodnotou stejnosměrného proudu, což je maximální přípustný výkon, může mít dioda usměrňovače malý, střední a velký výkon:

  • malé - napravit stejnosměrný proud až do 300 mA;
  • střední diody usměrňovače od 300 mA do 10 A;
  • velký - více než 10 A.

Germanium nebo křemík

střední usměrňovací diody

Podle použitých materiálů jsou křemík a germanium, ale křemíkové rektifikační diody nalezly širší využití kvůli jejich fyzikálním vlastnostem.

Mají reverzní proudy několikrát méně než v germániu, zatímco napětí je stejné. To umožňuje dosáhnout velmi vysoké hodnoty přípustných reverzních napětí v polovodičích, které mohou činit až 1000-1500 V. V germádiových diodách je tento parametr v rozmezí 100-400 V.

charakteristik usměrňovacích diod

Křemíkové diody jsou schopné udržovat výkon v teplotním rozmezí od -60 ° C do +150 ° C a germán - pouze od -60 ° C do +85 ° С. K tomu dochází, protože když je teplota vyšší než 85 ° C, počet vzniklých párů elektronových otvorů dosáhne takových hodnot, že zpětný proud prudce stoupá a usměrňovač přestane pracovat efektivně.

Výrobní technologie

vysoce výkonné diody usměrňovače

Revitalizační diodový návrh je deska z polovodičového krystalu, v jehož těle jsou dvě oblasti s různou vodivostí. To je důvod, proč se nazývají planární.

Polovodičové usměrňovače se vyrábějí takto: hliník, indium nebo bary se taví v oblasti polovodičového krystalu s vodivostí n-typu a fosfor se roztaví v oblasti krystalu s vodivostí p-typu.

Při vystavení vysokým teplotám se tyto dvě látky pevně pevně spojují polovodičovou základnou. Kromě toho atomy těchto materiálů difundují do krystalu s vytvořením oblasti s převážně elektronickou nebo vodivostí otvorů. Výsledkem je vytvoření polovodičového zařízení, které má dvě oblasti s různými typy elektrické vodivosti a mezi nimi je vytvořena spojnice pn. Takový je princip fungování převážnou většinou rovinných diod z křemíku a germania.

Výstavba

polovodičové usměrňovací diody

Pro zajištění ochrany před vnějšími vlivy a pro dosažení spolehlivého odvodu tepla je v krytu uložen krystal s pn spojem.
Nízkoenergetické diody jsou vyráběny v plastovém pouzdře a poskytují flexibilní vnější vodiče. Diody usměrňovače středního výkonu mají obal z kovového skla již s tvrdými vnějšími vodiči. Podrobnosti o vysokém výkonu jsou umístěny v případě kovového skla nebo kov-keramiky.

Krystaly křemíku nebo germania s pn junction jsou připájeny k držáku krystalu, který také slouží jako základ kufru. Tělo, které má skleněný izolátor, kterým prochází jedna z elektrod, je svařena.

Nízkoenergetické diody, které mají poměrně malé rozměry a hmotnost, mají ohebné vodiče, kterými jsou namontovány v obvodech.

Vzhledem k tomu, že proudy, se kterými pracují středně výkonné polovodiče a vysoce výkonné diody usměrňovače, dosahují významných hodnot, jejich závěry jsou mnohem silnější. Jejich spodní část je vyrobena ve formě masivní základny, která odstraňuje teplo, vybavené šroubem a vnější plochou plochého tvaru, který je navržen tak, aby zajišťoval spolehlivý tepelný kontakt s vnějším radiátorem.

Charakteristiky

Každý typ polovodiče má své vlastní pracovní a omezující parametry, které jsou vybrány pro zajištění provozu v jakémkoliv obvodu.

Parametry usměrňovacích diod:

  • I přímý max - stejnosměrný proud, což je maximum, A.
  • U reverzní max - zpětné napětí, které je maximum, V.
  • Obrátím - konstantu reverzního proudu, mA.
  • Přímá konstantní napětí U , V.
  • Provozní frekvence , kHz.
  • Pracovní teplota , C.
  • P max - výkon rozptýlený diodou, která je maximálně přípustná.

Vlastnosti diod usměrňovače nejsou zdaleka vyčerpány tímto seznamem. Nicméně, pro výběr částí, jsou obvykle dost.

Nejjednodušší AC obvod usměrňovače

parametry usměrňovací diody

Zvažte, jak funguje obvod (v něm hraje zásadní úlohu dioda korekce) primitivního usměrňovače.

Síťové napětí sítě s kladným a záporným poločasem je aplikováno na jeho vstup. Na výstup usměrňovače je připojeno zatížení (zátěž R) a dioda (VD) vykonává funkci prvku pro opravu proudu.

Pozitivní poločasy napětí aplikované na anodu způsobují otevření diody. V tomto okamžiku, přes to, a tudíž přes zátěž (R zatížení), který je poháněn usměrňovač, tok přímého proudu (I přímý).

Negativní poločasy napětí přiváděné k anodě diody způsobují jeho uzavření. Malý reverzní diodový proud protéká obvodem (vzorek I). Zde dioda vytváří odpojení záporné poloviční vlny střídavého proudu.

Výsledkem je, že zátěž připojená k síti (zátěž R) přes diodu (VD) nyní prochází pulsujícím spíše než střídavým proudem v jednom směru. Koneckonců, může k tomu docházet pouze v pozitivních poločasech. To je význam opravy střídavého proudu.

Takové napětí však může napájet jen nízké napájecí napětí, které je napájeno střídavou sítí a nevyžaduje vážné požadavky na napájení, žárovky žárovky.

Svítidlo prochází napětím pouze při průchodu kladných impulzů, v důsledku toho dochází k blikání spotřebiče s frekvencí 50 Hz. Nicméně vzhledem k tomu, že vlákno je vystaveno tepelné setrvačnosti, nebude schopno dojít k úplnému ochlazení v intervalech mezi impulsy, což znamená, že blikání bude téměř neviditelné.

Pokud se toto napětí použije na zesilovač nebo přijímač napájení, zazní zvuk v reproduktoru. nízká frekvence (frekvence 50 Hz), který se nazývá pozadí AC. Tento účinek nastává v důsledku skutečnosti, že pulzující proud během průchodu zatížením indukuje pulzující napětí, které generuje pozadí.

Tato nevýhoda je do určité míry vyloučena, pokud je paralelně se zatížením, jehož kapacita je dostatečně velký, vybaven filtrační kondenzátor (filtr C).

Kondenzátor bude nabíjen proudovými impulzy s kladnými poločasy a bude vypouštěn přes zátěž (zátěž R) s negativními poločasy. S dostatečným množstvím Kapacita kondenzátoru během průchodu mezi dvěma proudovými impulzy nebude mít čas k úplnému vybití a proto bude proud vždy na zátěži (zatížení R).

Ale i při tomto poměrně hladkém proudu byste také neměli nabíjet, protože to bude i nadále slabnout, protože velikost pulzů (U puls.) Je stále poměrně vážná.

Nevýhody

V usměrňovači, jehož provoz jsme právě demontovali, se využívá jen polovina střídavých proudových vln s výhodou, v důsledku čehož se ztratí více než polovina vstupního napětí. Tento typ opravy AC se nazývá poloviční vlna a usměrňovače, které používají tento typ opravy, se nazývají poloviční vlna. Nevýhody polovodičových usměrňovačů jsou úspěšně eliminovány v usměrňovačích pomocí diodového můstku.

Diodový most

usměrňovací diodový obvod

Diodový můstek je kompaktní obvod, který se skládá ze čtyř diod a slouží k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud. Obvod můstku umožňuje přenášet proud v každé polovině období, což ho odlišuje od poloviny období. Diodové mosty jsou vyráběny ve formě malých sestav, které jsou uzavřeny v plastovém pouzdře.

Na výstupu tělesa takové sestavy jsou čtyři výstupy se symboly "+", " - " nebo " ~ " označující přiřazení pinů. Diodové mosty se však nacházejí a nikoliv v sestavě, často jdou přímo na deska s plošnými spoji zapojením čtyř diod. Usměrňovač, který běží na diodovém můstku, se nazývá plná vlna.