Čo je ideálna dióda?
Hlavnou úlohou konvenčnej usmerňovacej diódy je viesť elektrický prúd v jednom smere a neprechádzať ho v opačnom smere. Ideálna dióda by preto mala byť veľmi dobrý vodič s nulovým odporom pri pripojení napätia vpred (plus na anódu, mínus ku katóde) a absolútny izolátor s nekonečným odporom pri obrátenom napätí.
Takto to vyzerá na grafe:
Tento model diódy sa používa iba v prípadoch logická funkcia zariadenie.
Napríklad v digitálnej elektronike.
I-V charakteristika skutočnej polovodičovej diódy
V praxi má však skutočná dióda vzhľadom na svoju polovodičovú štruktúru množstvo nevýhod a obmedzení v porovnaní s ideálnou diódou. Je to vidieť na grafe nižšie.
V ϒ (gama) - prahové napätie vodivosti
Pri priamom zapnutí musí napätie na dióde dosiahnuť určitú prahovú hodnotu - V ϒ. To je napätie, pri ktorom sa PN prechod v polovodiči otvorí dostatočne na to, aby dióda začala dobre viesť prúd. Predtým, ako napätie medzi anódou a katódou dosiahne túto hodnotu, je dióda veľmi zlým vodičom. V ϒ pre kremíkové zariadenia je približne 0,7 V, pre germániové zariadenia - približne 0,3 V.
I D_MAX - maximálny prúd cez diódu pri priamom pripojení
Pri priamom zapojení je polovodičová dióda schopná vydržať obmedzený prúd I D_MAX. Keď prúd cez zariadenie prekročí túto hranicu, dióda sa prehreje. Výsledkom je zničenie kryštálovej štruktúry polovodiča a zariadenie sa stane nepoužiteľným. Veľkosť tohto prúdu sa značne líši v závislosti od rôznych typov diód a ich výrobcov.
I OP – spätný zvodový prúd
Pri spätnom prepnutí dióda nie je absolútnym izolantom a má konečný odpor, aj keď veľmi vysoký. To spôsobuje vznik unikajúceho prúdu alebo spätného prúdu IOP. Zvodový prúd pre germániové zariadenia dosahuje až 200 µA, pre kremíkové zariadenia až niekoľko desiatok nA. Najnovšie vysokokvalitné kremíkové diódy s extrémne nízkym spätným prúdom sú okolo 0,5 nA.
Pri spätnom prepnutí dióda znesie obmedzené napätie - prierazné napätie PIV. Ak vonkajší potenciálny rozdiel prekročí túto hodnotu, dióda prudko zníži svoj odpor a zmení sa na vodič. Tento efekt je nežiaduci, pretože dióda by mala byť dobrým vodičom iba pri priamom pripojení. Prierazné napätie sa líši v závislosti od rôznych typov diód a ich výrobcov.
Vo väčšine prípadov sa pre výpočty v elektronických obvodoch nepoužíva presný model diódy so všetkými jej charakteristikami. Nelinearita tejto funkcie robí problém príliš komplikovaným. Najradšej používajú takzvané približné modely.
Približný model diódy „ideálna dióda + V ϒ“
Najjednoduchší a najčastejšie používaný je približný model prvej úrovne. Pozostáva z ideálnej diódy a k nej je pripočítané prahové napätie vedenia V ϒ .
Približný model diódy „ideálna dióda + V ϒ + r D“
Niekedy sa používa o niečo zložitejší a presnejší približný model druhej úrovne. V tomto prípade sa k modelu prvej úrovne pridáva vnútorný odpor diódy, čím sa jej funkcia transformuje z exponenciálnej na lineárnu.
Jeden z elektronické zariadenia, široko používaná v rôznych obvodoch, je usmerňovacia dióda, pomocou ktorej sa striedavý prúd mení na jednosmerný prúd. Jeho dizajn je vytvorený vo forme dvojelektródového zariadenia s jednosmernou elektrickou vodivosťou. Narovnávanie striedavý prúd sa vyskytuje pri prechodoch kov-polovodič a polovodič-kov. Presne rovnaký efekt sa dosahuje pri prechodoch elektrón-diera niektorých kryštálov – germánium, kremík, selén. Tieto kryštály sa v mnohých prípadoch používajú ako hlavné prvky zariadení.
Usmerňovacie diódy sa používajú v rôznych elektronických, rádiových a elektrických zariadeniach. S ich pomocou sa obvody uzatvárajú a otvárajú, zisťujú a spínajú sa impulzy a elektrické signály, ako aj iné podobné transformácie.
Princíp činnosti usmerňovacej diódy
Každá dióda je vybavená dvoma svorkami, to znamená elektródami - anódou a katódou. Anóda je pripojená k p-vrstve a katóda je pripojená k n-vrstve. V prípade priameho zapojenia diódy pripadá plus na anódu a mínus na katódu. V dôsledku toho začne diódou prechádzať elektrický prúd.
Ak sa napájanie prúdu vykoná opačným spôsobom - na anódu sa aplikuje mínus a na katódu sa aplikuje plus, dostanete takzvané spätné spínanie diódy. V tomto prípade nebude prúdiť prúd, čo naznačuje charakteristika prúdového napätia usmerňovacej diódy. Preto pri príchode na vstup prejde diódou len jedna polvlna.
Prezentovaný obrázok jasne odráža charakteristiku prúdového napätia diódy. Jeho priama vetva sa nachádza v prvom kvadrante grafu. Popisuje diódu v stave vysokej vodivosti, keď je na ňu aplikované priepustné napätie. Táto vetva je vyjadrená ako po častiach lineárna funkcia u = U 0 + R D x i, v ktorej u predstavuje napätie na ventile pri prechode prúdu i. V súlade s tým Uo a RD sú prahové napätie a dynamický odpor.
Tretí kvadrant obsahuje reverznú vetvu charakteristiky prúdového napätia, ktorá indikuje nízku vodivosť, keď je na diódu privedené spätné napätie. V tomto stave prakticky nepreteká polovodičovou štruktúrou žiadny prúd.
Táto poloha bude správna len do určitej hodnoty spätného napätia. V tomto prípade môže intenzita elektrického poľa v oblasti pn prechodu dosiahnuť úroveň 105 V/cm. Takéto pole udeľuje kinetickú energiu elektrónom a dieram - mobilným nosičom náboja - ktoré môžu spôsobiť ionizáciu neutrálnych atómov kremíka.
Štandardná štruktúra usmerňovacej diódy predpokladá prítomnosť dier a vodivých elektrónov, ktoré sa neustále generujú vplyvom generovania tepla v celom objeme štruktúry vodiča. Následne dochádza k ich zrýchleniu vplyvom elektrického poľa p-n prechodu. To znamená, že elektróny a diery sa tiež podieľajú na ionizácii neutrálnych atómov kremíka. V tomto prípade sa spätný prúd zvyšuje ako lavína a dochádza k takzvaným lavínovým poruchám. Napätie, pri ktorom sa spätný prúd prudko zvyšuje, je na obrázku označené ako prierazné napätie U3.
Základné parametre usmerňovacích diód
Pri určovaní parametrov prvkov usmerňovača by sa mali brať do úvahy tieto faktory:
- , maximálne prípustné pri usmerňovaní prúdu, keď zariadenie ešte nemôže zlyhať.
- Maximálna hodnota priemerného usmerneného prúdu.
- Maximálne spätné napätie.
Usmerňovacie zariadenia sú dostupné v rôznych tvaroch a môžu byť namontované rôznymi spôsobmi.
Podľa fyzikálnych vlastností sú rozdelené do nasledujúcich skupín:
- Vysokovýkonné usmerňovacie diódy, ktorých priepustnosť je až 400 A. Patria do vysokonapäťovej kategórie a sú dostupné v dvoch typoch puzdier. Kryt kolíka je vyrobený zo skla a kryt tabletu je vyrobený z keramiky.
- Stredne výkonné usmerňovacie diódy s kapacitou od 300 mA do 10 A.
- Nízkoenergetické usmerňovacie diódy s maximálnym menovitým prúdom do 300 mA.
Pri výbere konkrétneho zariadenia je potrebné vziať do úvahy charakteristiku prúdového napätia spätného a špičkového maximálneho prúdu, maximálne prípustné dopredné a spätné napätie, priemernú silu usmerneného prúdu, ako aj materiál výrobku. a typ jeho inštalácie. Všetky hlavné vlastnosti usmerňovacej diódy a jej parametre sú označené na kryte vo forme symbolov. Označenie prvkov je uvedené v špeciálnych referenčných knihách a katalógoch, čo urýchľuje a uľahčuje ich výber.
Obvody využívajúce usmerňovacie diódy sa líšia počtom fáz:
- Jednofázové sú široko používané v domácich elektrických spotrebičoch, automobiloch a zariadeniach na zváranie elektrickým oblúkom.
- Viacfázové sa používajú v priemyselných zariadeniach, špeciálnej a verejnej doprave.
V závislosti od použitého materiálu môžu byť usmerňovacie diódy a diódové obvody germánium alebo kremík. Najčastejšie používané posledná možnosť, vďaka fyzikálne vlastnosti kremík Tieto diódy majú pri rovnakom napätí výrazne nižší spätný prúd, takže prípustné spätné napätie je veľmi vysoké, v rozsahu 1000-1500 voltov.
Pre porovnanie, pre germániové diódy je táto hodnota 100-400 V. Kremíkové diódy zostávajú v prevádzke v teplotnom rozsahu od - 60 do + 150 stupňov a germániové diódy - iba v rozsahu od - 60 do + 850 ° C. Pri teplotách presahujúcich túto hodnotu sa pri vysokej rýchlosti vytvárajú páry elektrón-diera, čo vedie k prudkému zvýšeniu spätného prúdu a zníženiu účinnosti usmerňovača.
Pripojovací obvod usmerňovacej diódy
Najjednoduchší usmerňovač pracuje podľa nasledujúcej schémy. Vstup je napájaný striedavým sieťovým napätím s kladnými a zápornými polcyklami, zafarbenými červenou a červenou farbou. modré farby. Na výstupe je pripojená normálna záťaž RH a usmerňovacím prvkom bude dióda VD.
Keď sa na anódu privedú kladné polcykly napätia, dióda sa otvorí. Počas tejto doby bude diódou a záťažou napájanou z usmerňovača pretekať jednosmerný diódový prúd Ipr. Na grafe vpravo je táto vlna označená červenou farbou.
Keď na anódu dorazia záporné polcykly napätia, dióda sa uzavrie a celým obvodom začne pretekať mierny spätný prúd. V tomto prípade je záporná polvlna striedavého prúdu prerušená diódou. Táto odrezaná polvlna je označená modrou prerušovanou čiarou. V diagrame je symbol pre usmerňovaciu diódu rovnaký ako zvyčajne, iba symboly VD sú umiestnené na vrchu symbolu.
V dôsledku toho už nebude cez záťaž pripojenú cez diódu do siete prúdiť striedavý prúd, ale pulzujúci prúd jedného smeru. V skutočnosti ide o usmernený striedavý prúd. Toto napätie je však vhodné len pre záťaže s nízkym výkonom napájané striedavým prúdom. Môžu to byť žiarovky, ktoré nevyžadujú špeciálne podmienky výživa. V tomto prípade bude napätie prechádzať lampou iba počas impulzov - pozitívnych vĺn. Dochádza k miernemu blikaniu lampy s frekvenciou 50 Hz.
Keď je rovnaké napätie pripojené k prijímaču alebo výkonovému zosilňovaču, z reproduktora alebo reproduktorov bude počuť nízke 50 Hz bzučanie, známe ako striedavé bzučanie. V týchto prípadoch sa zariadenie začne „zanášať“. Za príčinu tohto stavu sa považuje pulzujúci prúd prechádzajúci záťažou a vytvárajúci v nej pulzujúce napätie. To je to, čo vytvára pozadie.
Táto nevýhoda je čiastočne eliminovaná pripojením filtračného elektrolytického kondenzátora Sf s veľkou kapacitou paralelne k záťaži. Počas kladných polcyklov sa nabíja prúdmi a počas záporných polcyklov sa vybíja pomocou RH záťaže. Veľká kapacita kondenzátora umožňuje udržiavať nepretržitý prúd naprieč záťažou počas všetkých polcyklov - kladných aj záporných. Na grafe je takýto prúd súvislá zvlnená červená čiara.
Tento vyhladený prúd však stále neposkytuje normálnu prevádzku, pretože polovica vstupného napätia sa stratí počas usmerňovania, keď sa použije iba jeden polovičný cyklus. Táto nevýhoda je kompenzovaná výkonnými usmerňovacími diódami zostavenými do takzvaného diódového mostíka. Tento obvod pozostáva zo štyroch prvkov, ktoré umožňujú prechod prúdu počas všetkých polcyklov. Vďaka tomu je premena striedavého prúdu na jednosmerný prúd oveľa efektívnejšia.
Dnes diódy možno nájsť takmer v každom domáci spotrebič. Mnoho ľudí si niektoré zariadenia dokonca skladá vo svojom domácom laboratóriu. Aby ste však tieto prvky elektrického obvodu správne používali, musíte vedieť, aká je charakteristika prúdového napätia diódy. Práve na túto charakteristiku sa tento článok zameria.
Čo to je
VAC je skratka pre prúdovo-napäťovú charakteristiku diódového polovodiča. Odráža závislosť prúdu, ktorý prechádza cez p-n prechod diódy. Prúdovo-napäťová charakteristika určuje závislosť prúdu od veľkosti, ako aj od polarity privádzaného napätia. Prúdovo-napäťová charakteristika má formu grafu (diagramu). Tento graf vyzerá takto:
I-V charakteristika pre diódu
Pre každý typ diódy bude mať graf charakteristiky prúdu a napätia svoj špecifický vzhľad. Ako vidíte, graf obsahuje krivku. Hodnoty dopredného prúdu (priame pripojenie) sú označené zvisle hore a naopak dole. Ale horizontálny diagram a graf zobrazujú napätie, podobne v smere dopredu a dozadu. Diagram charakteristiky prúdového napätia bude teda pozostávať z dvoch častí:
- horná a pravá časť - prvok pôsobí v smere dopredu. Odráža prechádzajúci prúd. Čiara v tejto časti ide prudko nahor. Charakterizuje výrazné zvýšenie priepustného napätia;
- ľavá spodná časť - prvok pôsobí v opačnom smere. Zodpovedá uzavretému (reverznému) prúdu cez prechod. Tu čiara prebieha takmer rovnobežne s horizontálnou osou. Odráža pomalý nárast spätného prúdu.
Poznámka! Čím strmšia je vertikálna horná časť grafu a čím bližšie je spodná čiara k horizontálnej osi, tým lepšie budú usmerňovacie vlastnosti polovodiča.
Stojí za zmienku, že charakteristika prúdového napätia silne závisí od teploty životné prostredie. Napríklad zvýšenie teploty vzduchu môže viesť k prudkému zvýšeniu spätného prúdu.
Krivku prúdu a napätia môžete zostaviť vlastnými rukami takto:
- vziať napájanie;
- pripojte ho k ľubovoľnej dióde (mínus ku katóde, plus k anóde);
- Merania vykonávame pomocou multimetra.
Zo získaných údajov sa zostrojí charakteristika prúdového napätia pre konkrétny prvok. Jeho diagram alebo graf môže vyzerať takto.
Nelineárna prúdovo-napäťová charakteristika
V grafe je znázornená charakteristika prúdového napätia, ktorá sa v tomto prevedení nazýva nelineárna.
Pozrime sa na príklady rôznych typov polovodičov. Pre každý jednotlivý prípad bude mať táto charakteristika svoj vlastný rozvrh, aj keď všetky budú rovnakého charakteru len s malými zmenami.
CVC pre shotky
Jednou z najbežnejších diód je dnes Schottkyho. Tento polovodič bol pomenovaný po nemeckom fyzikovi Walterovi Schottkym. Pre Schottkyho bude mať charakteristika prúdu a napätia nasledujúci tvar.
CVC pre Schottkyho
Ako vidíte, Schottky sa vyznačuje nízkym poklesom napätia v situácii priameho pripojenia. Samotný graf je jasne asymetrický. V prednej zóne posunu sa pozoruje exponenciálny nárast prúdu a napätia. Pri spätnom a doprednom predpätí pre daný prvok je prúd v bariére spôsobený elektrónmi. Výsledkom je, že tieto prvky sa vyznačujú rýchlym pôsobením, pretože neexistujú žiadne difúzne a rekombinačné procesy. V tomto prípade bude pre konštrukcie bariérového typu typická asymetria charakteristiky prúdového napätia. Tu je závislosť prúdu od napätia určená zmenou počtu nosičov, ktoré sa zúčastňujú procesov prenosu náboja.
Kremíková dióda a jej prúdovo-napäťová charakteristika
Okrem Schottkyho sú v súčasnosti veľmi obľúbené kremíkové polovodiče. Pre diódu kremíkového typu vyzerá charakteristika prúdového napätia takto.
I-V charakteristiky kremíkovej a germániovej diódy
Pre takéto polovodiče táto charakteristika začína na približne 0,5-0,7 voltov. Veľmi často sa kremíkové polovodiče porovnávajú s germániovými polovodičmi. Ak sú okolité teploty rovnaké, obe zariadenia budú vykazovať bandgap. V tomto prípade bude mať kremíkový prvok nižší dopredný prúd ako prvok vyrobený z germánia. Rovnaké pravidlo platí pre spätný prúd. Preto germániové polovodiče zvyčajne okamžite zaznamenajú tepelný rozpad, ak existuje vysoké spätné napätie.
Výsledkom je, že pri rovnakej teplote a doprednom napätí bude potenciálna bariéra pre kremíkové polovodiče vyššia a vstrekovací prúd nižší.
I-V charakteristika a usmerňovacia dióda
Na záver by som chcel zvážiť túto charakteristiku pre usmerňovaciu diódu. Usmerňovacia dióda je jedným z typov polovodičov, ktoré sa používajú na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd.
I-V charakteristika pre usmerňovaciu diódu
Diagram ukazuje experimentálnu charakteristiku prúdového napätia a teoretickú (prerušovaná čiara). Ako vidíte, nezhodujú sa. Dôvodom je skutočnosť, že niektoré faktory neboli zohľadnené pri teoretických výpočtoch:
- prítomnosť ohmického odporu v oblasti bázy a emitora kryštálu;
- jeho zistenia a kontakty;
- možnosť úniku prúdov pozdĺž povrchu kryštálu;
- výskyt procesov rekombinácie a generovania pri prechode pre nosiče;
- rôzne druhy porúch a pod.
Všetky tieto faktory môžu mať rôzne účinky, čo vedie k skutočnej charakteristike prúdového napätia, ktorá sa líši od teoretickej. Navyše, významný vplyv na vzhľad Grafika je v tejto situácii ovplyvnená teplotou okolia.
Charakteristika prúdového napätia pre usmerňovaciu diódu demonštruje vysokú vodivosť zariadenia, keď je naň privedené napätie v priepustnom smere. V opačnom smere je pozorovaná nízka vodivosť. V takejto situácii prúd prakticky nepreteká prvkom v opačnom smere. Ale to sa deje iba pri určitých parametroch spätného napätia. Ak je prekročená, tak graf ukazuje lavínovitý nárast prúdu v opačnom smere.
Záver
Charakteristiky prúdového napätia pre diódové prvky sa považujú za dôležitý parameter, ktorý odráža špecifiká vedenia prúdu v spätnom a vprednom smere. Určuje sa v závislosti od napätia a okolitej teploty.
Riešenie problému blikania LED pásy na
„Anjelské oči“ pre auto s vlastnými rukami
Nosné konštrukcie pre vonkajšie osvetlenie: čo potrebujete vedieť
Prúdovo-napäťová charakteristika (voltampérová charakteristika)- závislosť prúdu pretekajúceho odporom od napätia na tomto odpore vyjadrená graficky. Charakteristiky I-V môžu byť lineárne a nelineárne a v závislosti od toho sa odpory a obvody obsahujúce tieto odpory delia na lineárne a nelineárne.
Takže charakteristika prúdového napätia je závislosť elektrické napätie z aktuálnej sily v elektrický obvod alebo jeho jednotlivé prvky (reostat, kondenzátor atď.). Pre lineárne prvky elektrického obvodu je charakteristika prúdového napätia priamka.
Keď sa napätie aplikované na polovodič zvyšuje, prúd v ňom rastie oveľa rýchlejšie ako napätie (obr. 1), t.j. pozoruje sa nelineárny vzťah medzi prúdom a napätím. Ak pri zmene napätia U na spätný (-U) má zmena prúdu v polovodiči rovnaký charakter, ale v opačnom smere, potom má takýto polovodič symetrická prúdovo-napäťová charakteristika.
Pri výbere polovodičov s odlišné typy dosiahne sa elektrická vodivosť (typu n a typu p). asymetrická prúdovo-napäťová charakteristika(obr. 2).
V dôsledku toho s jednou polvlnou striedavé napätie polovodičovým usmerňovačom prejde prúd. Ide o prúd tečúci v priepustnom smere Ipr, ktorý sa rýchlo zvyšuje so zvyšujúcou sa prvou polvlnou striedavého napätia.
Pri vystavení druhej polvlne napätia neprechádza systémom dvoch polovodičov (v planárnom usmerňovači) prúd v opačnom smere Irev. Cez p-n prechod preteká veľmi malé množstvo prúdu Irev v dôsledku prítomnosti menšinových prúdových nosičov v polovodičoch (elektróny v polovodiči typu p a diery v polovodiči typu n). Dôvodom je vysoký odpor prechodovej vrstvy (p-n prechod), ktorý sa vyskytuje medzi polovodičom typu p a polovodičom typu n.
S ďalším zvýšením druhej polvlny striedavého napätia sa spätný prúd Irev začne pomaly zvyšovať a môže dosiahnuť hodnoty, pri ktorých dôjde k rozpadu bariérovej vrstvy (p-n spojenie).
Ryža. 1. Prúdovo-napäťová charakteristika polovodiča
Ryža. 2. Asymetrická prúdovo-napäťová charakteristika polovodičového usmerňovača (planárna dióda)
Čím väčší je pomer dopredného prúdu k spätnému prúdu (merané pri rovnakých hodnotách napätia), tým lepšie sú vlastnosti usmerňovača. Toto sa odhaduje hodnotou rektifikačného koeficientu, čo je pomer dopredného prúdu I'rev k spätnému prúdu I'rev pri rovnakej hodnote napätia:
Existuje mnoho zariadení vytvorených za účelom premeny elektrického prúdu a jedným z nich sú usmerňovacie diódy.
Usmerňovacia dióda – menič striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Je to druh polovodiča. Je široko používaný vďaka svojej hlavnej charakteristike - prenosu elektrického prúdu striktne v jednom smere.
Princíp fungovania
Počas prevádzky zariadenia sa vytvorí požadovaný efekt p-n vlastnosti prechod. Spočívajú v tom, že vedľa spojenia dvoch polovodičov je zabudovaná vrstva, ktorá sa vyznačuje dvoma bodmi: vysokou odolnosťou a absenciou nosičov náboja. Ďalej, keď je táto bariérová vrstva vystavená striedavému napätiu zvonku, jej hrúbka sa zmenšuje a následne zmizne. Prúd, ktorý sa počas toho zvyšuje, je jednosmerný prúd, ktorý prechádza z anódy na katódu. Ak sa zmení polarita vonkajšieho striedavého napätia, blokovacia vrstva bude väčšia a odpor sa nevyhnutne zvýši.
Charakteristika prúdového napätia usmerňovacej diódy (voltampérová charakteristika) tiež poskytuje predstavu o špecifikách činnosti usmerňovača a je nelineárna. Vyzerá to takto: existujú dve vetvy - dopredu a dozadu. Prvý odráža najvyššiu vodivosť polovodiča, keď nastane priamy potenciálny rozdiel. Druhý označuje hodnotu nízkej vodivosti pri inverznom potenciálnom rozdiele.
Prúdovo-napäťové charakteristiky usmerňovača sú priamo úmerné teplote, s nárastom, pri ktorom sa potenciálny rozdiel znižuje. Elektrina v prípade nízkej vodivosti cez zariadenie neprejde, ale ak spätné napätie vzrastie na určitú úroveň, dôjde k lavínovému rozpadu.
Pomocou zostavy
Pri prevádzke polovodičového diódového usmerňovača je užitočná len polovica vĺn striedavého prúdu a viac ako polovica vstupného napätia je preto nenávratne stratená.
Na zlepšenie kvality premeny striedavého prúdu na jednosmerný sa používa zostava štyroch zariadení - diódový mostík. Priaznivo sa líši tým, že prechádza prúdom počas každého polcyklu. Diódové mostíky sa vyrábajú vo forme stavebnice uzavretej v plastovom puzdre.
Schematický diagram diódový mostík Fyzikálne a technické parametre
Hlavné parametre usmerňovacích diód sú založené na nasledujúcich hodnotách:
- maximálna prípustná hodnota rozdielu potenciálov pri usmerňovaní prúdu, pri ktorej zariadenie nezlyhá;
- najvyšší priemerný usmernený prúd;
- najvyššia hodnota spätného napätia.
Priemysel vyrába usmerňovače s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami. V súlade s tým majú zariadenia rôzne tvary a spôsoby inštalácie. Sú rozdelené do troch skupín:
- Vysokovýkonné usmerňovacie diódy. Vyznačujú sa prúdovou kapacitou až 400 A a sú vysokonapäťové. Vysokonapäťové usmerňovacie diódy sa vyrábajú v dvoch typoch balenia - kolíkové, kde je puzdro zatavené a sklenené, a tabletové, kde je puzdro vyrobené z keramiky.
- Stredne výkonné usmerňovacie diódy. Majú kapacitu od 300 mA do 10A.
- Nízkoenergetické usmerňovacie diódy. Maximálna povolená hodnota prúdu je do 300 mA.
Výber usmerňovacích diód
Pri nákupe zariadenia sa musíte riadiť nasledujúcimi parametrami:
- hodnoty prúdovo-napäťovej charakteristiky maximálneho spätného a špičkového prúdu;
- maximálne prípustné spätné a dopredné napätie;
- priemerná sila usmerneného prúdu;
- materiál zariadenia a typ inštalácie.
V závislosti od fyzikálnych vlastností sa na telo zariadenia aplikuje zodpovedajúce označenie. Katalóg s označením usmerňovacích diód je uvedený v špecializovanej referenčnej knihe. Musíte vedieť, že označovanie dovážaných analógov sa líši od domácich.
Je tiež potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že usmerňovacie obvody sa líšia počtom fáz:
- Jednofázový. Široko používané pre domáce elektrospotrebiče. Existujú diódy pre automobily a pre zváranie elektrickým oblúkom.
- Viacfázový. Nepostrádateľný pre priemyselné zariadenia, verejnú a špeciálnu dopravu.
Schottkyho dióda
Špeciálnu pozíciu zaujíma Schottkyho dióda. Bol vynájdený v súvislosti s rastúcimi potrebami v rozvíjajúcom sa rádioelektronickom priemysle. Jeho hlavným rozdielom od iných diód je, že jeho konštrukcia obsahuje ako alternatívu kovový polovodič p-n križovatka. V súlade s tým má Schottkyho dióda svoje vlastné jedinečné vlastnosti, ktorými sa kremíkové usmerňovacie diódy nemôžu pochváliť. Niektorí z nich:
- prevádzková obnoviteľnosť náboja vďaka jeho nízkej hodnote;
- minimálny pokles napätia na križovatke pri priamom pripojení;
- Zvodový prúd je významný.
Pri výrobe Schottkyho diódy sa používajú materiály ako kremík a arzenid gália, ale niekedy sa používa aj germánium. Vlastnosti materiálov sú mierne odlišné, ale v každom prípade maximálne prípustné spätné napätie pre usmerňovač Schottky nie je väčšie ako 1200 V.
Na rozdiel od všetkých výhod má dizajn tohto typu aj nevýhody. Napríklad v zostave mostíka zariadenie kategoricky nevníma nadmerný spätný prúd. Porušenie podmienky vedie k poruche usmerňovača. Tiež malý pokles napätia nastáva pri nízkom napätí asi 60-70 V. Ak hodnota prekročí tento indikátor, potom sa zariadenie zmení na obyčajný usmerňovač.
Stojí za zmienku, že výhody výkonnej usmerňovacej diódy Schottky výrazne prevyšujú nevýhody.
Zenerova dióda
Na stabilizáciu napätia sa používa špeciálne zariadenie, ktoré môže pracovať v poruchovom režime - zenerova dióda, ktorej cudzí názov je „Zenerova dióda“. Zariadenie plní svoju funkciu prevádzkou v poruchovom režime pri spätnom predpätí. Prúd sa zvyšuje v momente poruchy súčasne, diferenciálna hodnota klesá na minimum, v dôsledku čoho je napätie stabilné a pokrýva pomerne vážny rozsah spätných prúdov.
Praktické využitie usmerňovacej diódy
V dôsledku nezadržateľného rozvoja vedecko-technického pokroku zasiahlo používanie usmerňovačov všetky sféry ľudskej činnosti. Výkonové usmerňovacie diódy sa používajú v nasledujúcich komponentoch a mechanizmoch:
- v napájacích zdrojoch hlavných motorov Vozidlo(zem, vzduch a voda), priemyselné stroje a zariadenia, vrtné súpravy;
- kompletný s diódovým mostíkom pre zváracie stroje;
- v rektifikačných zariadeniach pre galvanické kúpele používané na výrobu neželezných kovov alebo nanášanie ochranného náteru na časť alebo výrobok;
- v rektifikačných zariadeniach na čistenie vody a vzduchu, filtre rôznych druhov;
- na prenos elektriny na veľké vzdialenosti cez vysokonapäťové elektrické vedenia.
IN Každodenný život usmerňovače sa používajú v rôznych tranzistorových obvodoch. Používajú sa hlavne zariadenia s nízkym výkonom, a to ako vo forme polvlnového usmerňovača, tak aj vo forme diódového mostíka. Napríklad diódy jednotky usmerňovača generátora sú dobre známe nadšencom automobilov.
