Odpravljalna dioda: parametri in vezje

Usmerjevalna dioda je dioda na osnovi polprevodniškega materiala, ki je zasnovana za pretvorbo izmenični tok trajno. Vendar ta funkcija ne izčrpa obsega teh radijskih komponent: uporabljajo se za preklapljanje v visokonapetostnih tokokrogih, kjer ni stroge regulacije časovnih in frekvenčnih parametrov električnega signala.

Razvrstitev

V skladu z vrednostjo enosmernega toka, ki je največja dovoljena, ima lahko usmernik dioda majhno, srednje in veliko moč:

• majhna - popravite enosmerni tok do 300 mA;
• srednje močnostne usmerniške diode od 300 mA do 10 A;
• velika - več kot 10 A.

Germanij ali silicij

Glede na uporabljene materiale so to silicij in germanij, vendar so silicijeve popravljalne diode zaradi svojih fizikalnih lastnosti našle širšo uporabo.

Imajo povratne tokove, ki so večkrat manjši kot v germaniju, medtem ko je napetost enaka. To omogoča doseganje zelo visoke vrednosti dopustnih povratnih napetosti v polprevodnikih, ki so lahko do 1000-1500 V. V germanijevih diodah je ta parameter v območju 100-400 V.

Silicijeve diode lahko vzdržujejo delovanje v temperaturnem območju od -60 ºС do +150 ºS, germanij - le od -60 ºС do +85 ºС. To se zgodi zato, ker ko temperatura preseže 85 ° C, število oblikovanih parov elektron-luknja doseže takšne vrednosti, da se povratni tok močno poveča in usmernik preneha učinkovito delovati.

Proizvodna tehnologija

Preoblikovalna dioda je plošča polprevodniškega kristala, v telesu katere sta dve površini z različno prevodnostjo. To je bil razlog, da se imenujejo planarne.

Polprevodniške usmerniške diode so narejene na naslednji način: aluminij, indij ali borov se talijo v območju polprevodniškega kristala z n-tipom prevodnosti, fosfor se tali v območju kristala s p-prevodno prevodnostjo.

Ko sta izpostavljeni visokim temperaturam, se ti dve snovi trdno spojijo s polprevodniško bazo. Poleg tega atomi teh materialov difundirajo v kristal z nastankom v njem območja s pretežno elektronsko ali luknjasto prevodnostjo. Tako nastane polprevodniška naprava, ki ima dve področji z različnimi tipi električne prevodnosti, med njimi pa nastane pn spoj. Takšno je načelo delovanja pretežne večine planarnih diod, izdelanih iz silicija in germanija.

Gradnja

Da bi organizirali zaščito pred zunanjimi vplivi in ​​dosegli zanesljivo odvajanje toplote, je v ohišju nameščen kristal s pn stikalom.
Nizkoenergetske diode so izdelane v plastičnem ohišju, ki zagotavlja prožne zunanje vodnike. Usmerjevalne diode srednje moči imajo kovinski stekleni paket že s trdimi zunanjimi vodniki. Podrobnosti o visoki moči so nameščene v primeru kovinskega stekla ali kovine.

Silikonske ali germanijeve kristale s pn spojem se spajamo na nosilec kristala, ki je tudi osnova za primer. Na njo je privarjeno telo s steklenim izolatorjem, skozi katerega gre ena elektroda.

Nizkoenergetske diode, ki imajo relativno majhne dimenzije in težo, imajo fleksibilne vodnike, skozi katere so nameščene v vezjih.

Ker tokovi, s katerimi delujejo polprevodniki srednje močne moči in visokofrekvenčne korektorske diode, dosegajo pomembne vrednosti, so njihovi sklepi veliko močnejši. Njihov spodnji del je v obliki masivne podlage, ki odstrani toploto, opremljena z vijakom in zunanjo površino ravne oblike, ki je zasnovana tako, da zagotavlja zanesljiv toplotni stik z zunanjim radiatorjem.

Značilnosti

Vsak tip polprevodnikov ima svoje delovne in omejitvene parametre, ki so izbrani za zagotovitev delovanja v vsakem tokokrogu.

Parametri usmerniških diod:

• I direct max - enosmerni tok, ki je največji, A.
• U obratna maks. - povratna napetost, ki je največja, V.
• I obratna - povratna tokovna konstanta, mA.
• U ravna - konstantna napetost, V.
• Delovna frekvenca , kHz.
• Delovna temperatura , C.
• P max - moč, ki jo dioda odvaja, kar je največja dovoljena.

Značilnosti usmerjevalnih diod na tem seznamu še zdaleč niso izčrpane. Za izbiro delov pa so običajno dovolj.

Najpreprostejši AC usmernik

Razmislite o tem, kako deluje vezje (popravljalna dioda ima pri tem pomembno vlogo) primitivnega usmernika.

Na njegov vhod se uporabi napetost AC z pozitivnim in negativnim polčasom. Obremenitev (R obremenitev) je priključena na izhod usmernika in dioda (VD) opravlja funkcijo elementa, ki popravlja tok.

Pozitivna polovična napetost na anodi povzroči, da se dioda odpre. V tem času, skozi to, in s tem skozi obremenitev (R obremenitev), ki se napaja s usmernikom, teče enosmerni tok (I direct).

Negativni pol cikli napetosti, uporabljene na anodi diode, povzročijo, da se zapre. Skozi tokokrog (I vzorec) teče majhen diodni tok. Pri tem dioda proizvaja izklop negativnega pol valovanja izmeničnega toka.

Kot rezultat, se izkaže, da obremenitev, ki je povezana z omrežjem (obremenitev R), skozi diodo (VD), zdaj prehaja pulzirajoči in ne izmenični tok v eni smeri. Navsezadnje se lahko zgodi le v pozitivnih polovičnih obdobjih. To je pomen popravka izmeničnega toka.

Vendar pa lahko taka napetost napaja samo obremenitev z nizko porabo, ki jo napaja omrežje izmeničnega toka, in ne povzroča resnih zahtev glede moči, na primer, žarnice.

Žarnica bo prenašala napetost samo med prehodom pozitivnih impulzov, zato bo naprava utripala s frekvenco 50 Hz. Ker je navoj podvržen toplotni inerciji, se v intervalih med impulzi ne bo mogel popolnoma ohladiti, kar pomeni, da bo utripanje skoraj nevidno.

Če se ta napetost nanaša na ojačevalnik ali sprejemnik moči, se zvok sliši v zvočniku. nizka frekvenca (frekvenca 50 Hz), ki se imenuje ozadje AC. Ta učinek nastane zaradi dejstva, da pulzirajoči tok med prehodom skozi obremenitev v njem povzroča pulzirajočo napetost, ki ustvarja ozadje.

Ta pomanjkljivost se do določene mere odpravi, če je paralelno s tovorom vključen tudi filtrirni kondenzator (C filter), katerega zmogljivost je dovolj velika.

Kondenzator bo napolnjen s tokovnimi impulzi s pozitivnimi polovičnimi obdobji in izpraznjen skozi obremenitev (R obremenitev) z negativnimi polovičnimi obdobji. Z dovolj kapacitivnost kondenzatorja v času, ki poteka med dvema tokovnima impulzoma, ne bo imel časa za popolno praznjenje, zato bo tok vedno na obremenitvi (R obremenitev).

Toda tudi s tem, razmeroma gladko, tokovno, tudi vi ne bi smeli napajati bremena, ker bo še naprej zbledela, ker je velikost utripov (U pulz.) Še vedno precej resna.

Slabosti

V usmerniku, katerega delovanje smo pravkar razstavili, se izkoristi le polovica valov izmeničnega toka, zaradi česar se izgubi več kot polovica vhodne napetosti. Ta vrsta AC rektifikacije se imenuje pol val in usmerniki, ki uporabljajo to vrsto popravka, se imenujejo pol val. Pomanjkljivosti pol valovskih usmernikov so uspešno odpravljene v usmernikih z uporabo diodnega mostu.

Diodni most

Diodni most je kompaktno vezje, ki je sestavljeno iz štirih diod in služi za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok. Mostno vezje omogoča prehod toka v vsakem polčasu, kar ga ločuje od pol-obdobja. Diode mostovi so izdelani v obliki majhnih sklopov, ki so zaprti v plastično ohišje.

Na izhodu telesa takega sklopa so štirje izhodi s simboli "+", " - " ali " ~ ", ki označujejo razporeditev pinov. Toda najdemo diodne mostove in ne v montaži, pogosto pa gredo naravnost naprej tiskana vezja z vključitvijo štirih diod. Usmerjevalnik, ki deluje na diodnem mostu, se imenuje polni val.