Диод выпрямительный: Что такое выпрямительный диод? — самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Параметр

1N4001

1N4002

1N4003

1N4004

1N4005

1N4006

1N4007

VR

50V

100V

200V

400V

600V

600V

Максимальный обратный ток IR : обратный ток, протекающий через диод при самом высоком обратном рабочем напряжении. Этот параметр отражает однонаправленную проводимость диода. Следовательно, чем меньше значение тока, тем лучше качество диода.

4. Напряжение пробоя VB : значение выпрямителя напряжения в точке резкого изгиба обратной вольт-амперной характеристики диода. Когда обратная характеристика является мягкой, она относится к значению напряжения при заданном обратном токе утечки.

5. Максимальная рабочая частота fm : максимальная рабочая частота диода при нормальных условиях. Это в основном определяется емкостью перехода и диффузионной емкостью PN перехода. Если рабочая частота превышает fm, однонаправленная проводимость диода не будет хорошо отражена.

Например, fm диода серии 1N4000 составляет 3 кГц. Кроме того, диоды с быстрым восстановлением используются для выпрямления высокочастотных переменных токов, например, в импульсных источниках питания.

6. Время обратного восстановления trr : относится к времени обратного восстановления при указанной нагрузке, прямом токе и максимальном обратном переходном напряжении.

7. Емкость нулевого смещения ance CO : сумма диффузионной емкости и емкости перехода, когда напряжение на диоде равно нулю.

Из-за ограничений производственного процесса даже у однотипных диодов их параметры имеют большой разброс. Параметры, приведенные в руководстве, часто находятся в пределах допустимого диапазона.При изменении условий испытаний изменятся и соответствующие параметры.

Например, IR выпрямительного диода серии 1N5200 с кремниевым пластиковым уплотнением при 25 ° C составляет менее 10 мкА, а при 100 ° C становится менее 500 мкА.

III Причина повреждения

1. Неадекватная защита от молнии и защиты от перенапряжения . Даже при наличии молниезащиты и устройств защиты от перенапряжения при ненадежной работе выпрямительный диод выходит из строя из-за ударов молнии или перенапряжения.

2. Плохие условия эксплуатации. В генераторной установке непрямого действия из-за неправильного расчета передаточного числа или из-за того, что соотношение диаметров двух ременных шкивов не соответствует требованиям передаточного отношения, генератор работает на высокой скорости в течение длительного времени. Также выпрямитель долгое время работает при более высоком напряжении, ускоряя старение и вызывая пробой.

3. Плохое оперативное управление . Операторы безответственны и не понимают изменений внешней нагрузки (особенно между полуночью и 6 часами утра следующего дня).Или на улице сбой нагрузки, и оператор вовремя не принял меры. Это вызовет перенапряжение, и выпрямительный диод выйдет из строя и повредится.

4. Неправильная установка или изготовление . Поскольку генераторная установка долгое время работала в условиях сильной вибрации, выпрямительный диод также находится в условиях этих помех. Кроме того, генераторная установка не работает в равномерном темпе, поэтому рабочее напряжение выпрямительного диода также колеблется.Это значительно ускоряет старение и повреждение выпрямительного диода.

5. Неправильные характеристики и модели диодов . Если параметры замененного выпрямительного диода не соответствуют требованиям, либо выполнена неправильная проводка, выпрямительный диод выйдет из строя и выйдет из строя.

6. Запас прочности выпрямительного диода слишком мал . Запас безопасности выпрямительного диода по перенапряжению и перегрузке по току слишком мал, поэтому он не может выдерживать пиковые атаки в цепи возбуждения.

IV Что делает выпрямитель?

Выпрямительный диод имеет явную однонаправленную проводимость. Он может быть изготовлен из таких материалов, как полупроводник , германий, или кремний. Функция выпрямительного диода заключается в использовании однонаправленной проводимости PN-перехода для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Итак, каковы основные функции выпрямительного диода? Ниже приводится подробное введение:

1. Передняя характеристика

Самая заметная особенность выпрямительного диода — его передняя характеристика.Когда прямое напряжение подается на выпрямительный диод, начальная часть прямого напряжения очень мала, и она не может эффективно преодолеть блокирующий эффект электрического поля в PN-переходе.

Когда прямой ток почти равен нулю, прямое напряжение не может проводить диод, что называется напряжением мертвой зоны .

Когда прямое напряжение больше, чем напряжение мертвой зоны, электрическое поле эффективно преодолевается, выпрямительный диод включается, и ток быстро растет по мере увеличения напряжения.В нормальном диапазоне токов напряжение на выводах выпрямительного диода практически не меняется при его включении.

Рисунок 2. Прямые и обратные характеристики выпрямителя

2. Обратная характеристика

Когда обратное напряжение, приложенное к диоду выпрямителя, не превышает определенного диапазона, обратный ток формируется дрейфом миноритарных перевозчиков. Поскольку обратный ток очень мал, выпрямительный диод выключен.

На ток обратного насыщения выпрямительного диода влияет температура. Как правило, обратный ток кремниевых выпрямительных диодов намного меньше, чем обратный ток германиевых выпрямительных диодов. Ток обратного насыщения маломощных кремниевых выпрямительных диодов составляет порядка нА, а у маломощных германиевых выпрямительных диодов — порядка мкА.

Когда температура выпрямительного диода увеличивается, полупроводник возбуждается, и количество неосновных носителей увеличивается.

3. Обратный пробой

Обратный пробой выпрямительного диода делится на два типа: Зенеровский пробой и лавинный пробой .

При высокой концентрации легирования из-за малой ширины барьерной области обратное напряжение разрушит структуру ковалентной связи, поэтому электроны оторвутся от ковалентной связи и будут генерироваться электронные дырки. Это называется пробоем Зенера.

Другой вид поломки — лавинный.По мере увеличения обратного напряжения выпрямительного диода внешнее электрическое поле будет увеличивать скорость дрейфа электронов, поэтому валентные электроны будут сталкиваться друг с другом из ковалентной связи, создавая новые электронно-дырочные пары.

Рисунок 3. Пробой стабилитрона и лавинный пробой

В Что такое схема выпрямителя?

Схема выпрямителя предназначена для преобразования переменного тока в постоянный.Как правило, он состоит из трансформатора, схемы главного выпрямителя и схемы фильтра. Если вы хотите получить постоянное значение напряжения, вам нужно добавить схему регулятора напряжения. Здесь мы поговорим только об основной схеме выпрямителя.

1. Схема однополупериодного выпрямителя

Структура этой схемы полуволнового выпрямителя очень проста. Основным компонентом является диод, как показано на схеме ниже.

Рисунок 4.Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя

Вход 220 В — это синусоидальный переменный ток. Он проходит через трансформатор и уменьшается после трансформатора, но в конечном итоге это все еще синусоидальный сигнал переменного тока.

Типичная особенность диодов — однонаправленная проводимость . Если напряжение на аноде диода больше напряжения на катоде диода, диод будет включен. В противном случае диод погаснет.

На следующем рисунке показан этот процесс.На рисунке а показан выход переменного тока трансформатора. Когда выходное напряжение находится в положительном полупериоде, напряжение в точке a выше, чем напряжение в точке b, и диод включается. А напряжение на нагрузке RL примерно равно выходному напряжению трансформатора.

Когда выходное напряжение находится в отрицательном полупериоде, напряжение в точке b выше, чем напряжение в точке a, тогда диод будет отключен. Соответствующий ток не может течь к нагрузке, поэтому на рисунке b отсутствует половина цикла.

Рисунок 5. Схема однополупериодного выпрямителя Форма волны до и после фильтрации

2. Схема двухполупериодного выпрямителя

Поскольку полупериод теряется при полуволновом выпрямлении, эффективность ограничена. Двухполупериодный мостовой выпрямитель может решить эту проблему.

По сравнению с однополупериодным выпрямлением, при двухполупериодном выпрямлении используется еще один диод. Однако трансформатор здесь имеет центральную ось , которая использует однонаправленную проводимость диода.

Рисунок 6. Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя

Давайте проанализируем этот принцип. Если переменный ток находится в положительном полупериоде, напряжение в точке a выше, чем напряжение в точке b, тогда диод D1 будет включен, а диод D2 будет отключен. Таким образом, ток будет течь только из точки a через диод D1 и резистор RL и, наконец, к центральной оси трансформатора.

Если переменный ток находится в отрицательном полупериоде, напряжение в точке b выше, чем напряжение в точке a, диод D2 будет включен, а диод D1 будет отключен.Таким образом, ток будет течь только из точки b и через диод D2 и резистор RL, наконец, к центральной оси трансформатора.

Повторение этих циклов приводит к фильтрации. На следующем рисунке показан сигнал до и после фильтрации.

Рис. 7. Форма сигнала двухполупериодной схемы выпрямителя до и после фильтрации

3. Схема мостового выпрямителя

Схема мостового выпрямителя сложнее двух предыдущих.Принципиальная схема выглядит следующим образом. Схема простого мостового выпрямителя состоит из трансформатора , главного выпрямительного моста и нагрузки .

Рисунок 8 . Мост Схема выпрямителя -1

Если выходной сигнал переменного тока находится в положительном полупериоде, в нормальных условиях ток течет в точку A, обращенную к диоду 2 и диоду 1.

Рисунок 9.Принципиальная схема мостового выпрямителя-2

Однако из-за высокого напряжения в точке A диод 1 находится в выключенном состоянии, а диод 2 во включенном состоянии. Таким образом, ток будет проходить через диод 2, затем течь из точки B и затем достигать точки D через нагрузку.

Рисунок 10 . Мост Схема схемы выпрямителя — 3

На первый взгляд, диод 1 и диод 4 могут быть включены, но ток течет из точки А в мост выпрямителя, а затем через нагрузку.Напряжение будет уменьшаться после прохождения тока через нагрузку, поэтому напряжение в точке D намного ниже, чем напряжение в точке A, и диод 4 включен, а диод 1 выключен. Наконец, ток течет в нижний конец трансформатора.

Рисунок 11. Схема схемы мостового выпрямителя-4

Когда напряжение на нижнем конце выше, чем напряжение на верхнем конце, ток достигает точки C.

Рисунок 1 2 .Принципиальная схема мостового выпрямителя — 5

Кроме того, поскольку напряжение в точке C высокое, диод 4 находится в выключенном состоянии, а диод 3 во включенном состоянии. Ток будет течь через диод 3 из точки B, а затем достигнет точки D через нагрузку.

Рисунок 13. Схема схемы мостового выпрямителя-6

Подобно положительному полупериоду, на первый взгляд, диод 1 и диод 4 могут быть включены. Но поскольку ток течет из точки C в выпрямительный мост, а затем через нагрузку, напряжение в точке D намного ниже, чем в точке C, поэтому диод 1 включен, а диод 4 выключен.Наконец, ток течет в верхнюю часть трансформатора.

Рисунок 14. Схема схемы мостового выпрямителя-7

Преимущества мостового выпрямления

По сравнению с двухполупериодным выпрямлением мостовое выпрямление имеет много преимуществ.

Для двухполупериодного выпрямления требуется трансформатор с центральной осью, а для мостового выпрямления этого требования нет.

Когда диод выключен, напряжение на двух концах диода мостового выпрямителя меньше половины напряжения двухполупериодного выпрямления. Так что требования к характеристикам мостового выпрямительного диода не так высоки.

VI Замена выпрямительного диода и Проверка

1. Замена

После повреждения выпрямительного диода его можно заменить на выпрямительный диод той же модели или другой модели с такими же параметрами.

Как правило, выпрямительные диоды с выдерживаемым напряжением с высоким выдерживаемым напряжением (обратное напряжение) могут заменить выпрямительные диоды с выдерживаемым напряжением с низким выдерживаемым напряжением .А выпрямительные диоды с низким выдерживаемым напряжением не могут заменить диоды с высоким выдерживаемым напряжением.

Диод с большим током выпрямления может заменить диод с низким значением тока выпрямления, тогда как диод с низким значением тока выпрямления не может заменить диод с высоким значением тока выпрямления.

2. Как проверить мостовой выпрямитель

(1) Снимите все выпрямительные диоды в выпрямителе.

(2) Используйте диапазон мультиметра 100 × R или 1000 × R Ом для измерения двух проводов выпрямительного диода.Затем поменяйте местами голову и хвост и повторите попытку.

(3) Если значение сопротивления, измеренное дважды, сильно различается, это означает, что диод исправен (за исключением диодов с мягким пробоем).

Если дважды измеренное значение сопротивления мало и почти одинаково, это означает, что диод вышел из строя и его нельзя использовать.

Если значение сопротивления, измеренное дважды, бесконечно, это означает, что диод был отключен внутри и не может использоваться.

Рекомендуемые статьи:

Как работает фотодиод?

Что такое лавинные диоды?

Что такое лазерные диоды?

Как работает мостовой выпрямитель — шаг за шагом

Мостовые выпрямители

Что такое выпрямитель?

В электронной промышленности одно из самых популярных применений полупроводниковых диодов — преобразование сигнала переменного тока (AC) любой частоты, которая обычно составляет 60 или 50 Гц, в сигнал постоянного тока (DC).Этот сигнал постоянного тока может использоваться для питания электронных устройств, а не батарей. Схема, которая преобразует переменный ток в сигнал постоянного тока, обычно состоит из особого набора блокированных диодов и известна как выпрямитель. В схемах питания обычно используются два типа выпрямительных схем — полуволновые и двухполупериодные. Полупериодные выпрямители допускают только половину цикла, тогда как двухполупериодные выпрямители допускают прохождение как верхней, так и нижней половины цикла, преобразуя нижнюю половину в ту же полярность, что и верхняя.Это различие между ними показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Разница между выходами полупериодных и двухполупериодных выпрямителей

Между двумя типами двухполупериодный выпрямитель более эффективен, поскольку он использует полный цикл входящей формы волны. Существует два типа двухполупериодных выпрямителей: двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, для которого требуется трансформатор с центральным ответвлением, и мостовой выпрямитель, для которого не требуется трансформатор с центральным ответвлением. В этой статье будет обсуждаться мостовой выпрямитель, поскольку он является наиболее популярным и обычно поставляется в виде предварительно собранных модулей, что упрощает их использование.

В мостовых выпрямителях

используются четыре диода, которые грамотно расположены для преобразования напряжения питания переменного тока в напряжение питания постоянного тока. Выходной сигнал такой схемы всегда имеет одну и ту же полярность, независимо от полярности входного сигнала переменного тока. На рисунке 2 изображена схема мостового выпрямителя с блокированными диодами по мостовой схеме. Сигнал переменного тока подается на входные клеммы a и b, а выходной сигнал наблюдается через нагрузочный резистор R1.

Рисунок 2 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором

Давайте посмотрим, как эта схема выпрямителя реагирует на сигнал переменного тока с изменением полярности в каждом цикле:

1. В первом положительном полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещаются в прямом направлении и начинают проводить.В то же время диоды D1 и D4 будут иметь обратное смещение и не будут проводить. Ток будет протекать через нагрузочный резистор через два диода с прямым смещением. Напряжение на выходе будет положительным на клемме d и отрицательным на клемме c.
2. Теперь, во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока, диоды D1 и D4 будут смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 будут смещены в обратном направлении. На аноде D4 появится положительное напряжение, а на катод D1 будет подаваться отрицательное напряжение. Здесь стоит отметить, что ток, протекающий через нагрузочный резистор, будет иметь то же направление, что и при положительном полупериоде. Следовательно, независимо от полярности входного сигнала полярность на выходе всегда будет одинаковой. Мы также можем сказать, что отрицательный полупериод сигнала переменного тока был инвертирован и проявляется как положительное напряжение на выходе.

Как конденсатор работает как фильтр?

Тем не менее, это выходное напряжение одной полярности не является чистым напряжением постоянного тока, поскольку оно пульсирующее, а не прямолинейное по своей природе.Эта проблема быстро решается путем подключения конденсатора параллельно нагрузочному резистору, как показано на рисунке 3. В этой новой конструкции положительный полупериод заряжает конденсатор через диоды D2 и D3. А во время отрицательного полупериода конденсатор перестанет заряжаться и начнет разряжаться через нагрузочный резистор.

Рисунок 3 Мостовой выпрямитель с нагрузочным резистором и фильтрующим конденсатором

Этот процесс известен как фильтрация, и конденсатор действует как фильтр. Конденсатор улучшил пульсирующий характер выходного напряжения, и теперь на нем будет только пульсация. Эта форма волны теперь намного ближе к чистой форме волны постоянного напряжения. Форму сигнала можно дополнительно улучшить, используя другие типы фильтров, такие как L-C-фильтр и круговой фильтр.

Типы мостовых выпрямителей

Только что обсужденный мостовой выпрямитель является однофазным, однако его также можно расширить до трехфазного выпрямителя. Эти два типа можно разделить на полностью управляемые, полууправляемые или неуправляемые мостовые выпрямители.Схема, которую мы только что обсуждали, является неконтролируемой, поскольку мы не можем контролировать смещение диода, но если все четыре диода заменить тиристором, его смещение можно контролировать, управляя его углом зажигания через его сигнал затвора. В результате получается полностью управляемый мостовой выпрямитель. В полууправляемом мостовом выпрямителе половина схемы содержит диоды, а другая половина — тиристоры.

Применение мостового выпрямителя

• Для подачи поляризованного и устойчивого постоянного напряжения при сварке.
• Внутренние блоки питания
• Внутри зарядного устройства
• Внутри ветряных турбин
• Для обнаружения амплитуды модулирующих сигналов
• Для преобразования высокого переменного тока в низкое постоянное напряжение

Diodes, Rectifier Diode, Semiconductor Diode

Обширный ассортимент диодов Allied Electronics охватывает тысячи компонентов в нескольких категориях. Наши электрические диоды, созданные в соответствии со строгими спецификациями проверенных ведущих производителей, включая NTE Electronics, ON Semiconductor и Vishay, могут надежно работать независимо от схемы, в которую они встроены.

Если вы промышленный заказчик или любитель электроники, выберите выпрямитель, диоды Шоттки, TVS, стабилитроны и PIN-диоды, а также многое другое, используя функцию поиска слева на странице. Все диоды имеют конкурентоспособные цены, доступны с различными вариантами поставки и подкреплены нашим ведущим в отрасли подходом к обслуживанию клиентов.

Для получения дополнительной информации о диодах — что это такое, их различных типах и областях применения, прокрутите вниз, чтобы узнать больше, или посетите наш экспертный центр.Если у вас есть какие-либо вопросы о нашем ассортименте диодов или о процессе заказа Allied Electronics, свяжитесь с нами.

Что такое диоды?

Диоды — это электрические компоненты, которые проводят электричество в одном направлении. Сопротивление диода высокое на одном конце (анод) и низкое на другом (катод), что гарантирует, что ток будет легко течь к катоду только в том случае, если цепь имеет положительный заряд. Если в цепи отрицательный заряд, через диод не будет протекать ток.

Этот эффект возникает из-за того, что диоды сформированы из полупроводниковых материалов, обычно кремния. Каждая сторона диода спроектирована с примесью примесей (также известной как легированный) — катод с примесью P-типа, который содержит много свободных электронных позиций, и анод с примесью N-типа, которая поставляет свободные электроны.

Это создает электрическое поле между положительно заряженным и отрицательно заряженным переходом между каждой стороной диода, также известное как переход P-N. Эта граница расширяется при отрицательном токе или токе нулевого напряжения (известном как обратное смещение), чтобы остановить поток электронов, или, при положительном токе (прямое смещение), облегчает поток электронов.

Диоды также могут иметь нулевое смещение. Они известны как диоды Шоттки и могут «прослушивать» частоты без напряжения смещения.

Какие бывают типы диодов?

Диоды — это повсеместный компонент, отчасти потому, что существует множество типов на выбор, предлагающих всевозможные возможности. К ним относятся:

• Они позволяют токам течь в обратном направлении при достижении установленного напряжения (напряжения стабилитрона). Это делает их эффективными для защиты от перенапряжения и электростатического разряда.
• Они создают лазер на стыке диода, когда через компонент протекает заданное количество электрической энергии.
• Светодиоды светятся при воздействии тока.
• Диоды Шоттки, также известные как барьерные диоды или диоды с горячей несущей, обеспечивают очень высокие скорости переключения с очень низкими падениями напряжения при переключениях.
• Эти диоды преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC) с помощью выпрямительного моста.
• Диоды подавления переходных напряжений (TVS) (также известные как тиреекторы и переходные цепи) защищают схемы от переходных процессов высокого напряжения, таких как скачки и электростатические разряды.
• Диоды генератора — Диоды генератора — это обычные диоды, используемые в автомобильных генераторах переменного тока.
• Диоды на 12 В — Эти диоды специально используются для цепей с 12 единицами потенциала напряжения.
• Диодные мосты — это конфигурации из четырех или более диодов в конфигурации мостовой схемы. Это позволяет каждой полярности выхода соответствовать полярности входа.
• PIN — Эти диоды содержат нелегированный собственный полупроводник между полупроводником P-типа и полупроводником N-типа — P-I-N.Это снижает его выпрямительный потенциал, но делает его пригодным для высоковольтных цепей, так как он может накапливать большой заряд.
• Электрические диоды — это еще одно название обычного диода.
• Варакторные диоды (также известные как варикап-диоды) обеспечивают регулируемую по напряжению переменную емкость, что обычно требуется в радиочастотных (РЧ) схемах.
• Переключающие диоды — это выпрямители, используемые для переключения малых сигналов до 100 мА.
• Полупроводниковые диоды — Термин полупроводниковый диод используется для обозначения всех диодов, имеющих p-n-переход с попеременно легированными полупроводниками.

Каковы применения диодов?

В качестве такого основного, но важного компонента, имеющего множество различных вариаций, диоды находят бесчисленное множество применений.

Во-первых, в качестве выпрямителей электрические диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный, что полезно в электрических переключателях и как средство остановки скачков напряжения в цепях, вызывающих повреждение. А благодаря своим выпрямляющим свойствам они также полезны для стабилизации напряжения.

Полупроводниковые диоды также могут изолировать сигналы в источнике питания, демодулируя сигнал в радиоприемниках, чтобы оборудование могло считывать сигналы, содержащиеся в несущей волне.Более того, они используются для создания процессоров, что делает их важной частью большинства вычислительных устройств и бытовой электроники.

Светодиоды также используются в датчиках и в качестве пользовательских интерфейсов в бесчисленных технологиях, а лазерные диоды также являются ключевым компонентом любого лазерного оборудования.

Почему для диодов выбирают Allied Electronics?

Какой бы тип диода вы ни искали, вам может помочь ассортимент высококачественных и высокопроизводительных диодов Allied Electronics. Наши диоды бывают самых разных типов и производятся лидерами отрасли в соответствии с высочайшими стандартами.

Выбор, цена и качество — наши основные цели при поставке и распространении диодов. На протяжении почти столетия мы установили тесные отношения с производителями, включая Bourns, Littelfuse, Comchip Technology и Diodes Inc.

. Это означает, что, хотя мы храним тысячи различных диодов, вы можете безопасно их покупать, зная, что они будут добавляйте исключительные возможности к вашим электронным схемам и будьте уверены в своей работе.

Посмотрите наш ассортимент электрических диодов и ограничьте область поиска с помощью фильтров в левой части страницы.Если у вас есть какие-либо вопросы о наших диодах, их возможностях или применении, свяжитесь с нашей командой. Чтобы узнать больше об электрических компонентах в целом, обязательно посетите наш экспертный центр.

Выпрямительные диоды | Выпрямительные диоды и сборки

Кремниевые выпрямительные диоды

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• • Опишите типовые применения выпрямителя.
• • Обратите внимание на маркировку полярности выпрямителя.
• • Опишите типовые параметры выпрямителя.
• • Переход п.д.
• • Средний прямой ток.
• • Повторяющийся пиковый прямой ток.
• • Обратный ток утечки.
• • Повторяющееся пиковое обратное напряжение.
• • Время обратного восстановления.
• • Опишите влияние температуры на выпрямители.
• • Температурный разгон.

Рисунок 2.1.1. Кремниевые выпрямительные диоды

Кремниевые выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды, подобные показанным на рис. 2.1.1 обычно используются в таких приложениях, как источники питания, использующие как высокое напряжение, так и большой ток, где они выпрямляют входящее сетевое (линейное) напряжение и должны пропускать весь ток, необходимый для любой цепи, которую они питают, который может составлять несколько ампер. или десятки ампер.

Как показано на рис. 2.1.2, для прохождения таких токов требуется большая площадь перехода, чтобы прямое сопротивление диода оставалось как можно более низким. Даже в этом случае диод может сильно нагреться. Черный полимерный корпус или даже болт на радиаторе помогают отводить тепло.

Сопротивление диода в обратном направлении (когда диод выключен) должно быть высоким, а изоляция, обеспечиваемая обедняющим слоем между слоями P и N, чрезвычайно хороша, чтобы избежать возможности обратного пробоя, когда изоляция обедненного слоя выходит из строя, и диод необратимо выходит из строя из-за высокого обратного напряжения на переходе.

Рисунок 2.1.2. Кремниевый выпрямитель

Конструкция

Маркировка полярности диодов

На полимерном кожухе диодов катод обычно обозначается линией вокруг одного конца кожуха диода. Однако существуют альтернативные указания: на некоторых выпрямительных диодах, залитых смолой, закругленный конец корпуса указывает на катод, как показано на рис. 2.1.2. На выпрямительных диодах с металлическими стержнями полярность диода может быть обозначена символом диода, напечатанным на корпусе.Штифт диода часто является катодом, но на него нельзя полагаться, как показано на рис. 2.1.1, это может быть анод! На диодах мостового выпрямителя символы + и — (плюс и минус), показанные на корпусе выпрямителя, указывают полярность выхода постоянного тока, а не анода или катода устройства, входные клеммы переменного тока обозначены маленькими синусоидальными символами. Один угол корпуса на некоторых линейных мостовых выпрямителях также часто скошен, но это не следует воспринимать как надежный указатель полярности, поскольку доступны выпрямители, которые используют эту индикацию как выходную клемму + или -.

Кремниевые выпрямительные диоды бывают самых разных форм с сильно различающимися параметрами. Они различаются по токонесущей способности от миллиампер до десятков ампер, некоторые из них имеют обратное напряжение пробоя в тысячи вольт.

Параметры выпрямителя

Что означают параметры.

Слой истощения (стык) p.d.

Слой истощения или стык р.д. представляет собой разность потенциалов (напряжение), которая естественным образом создается на обедненном слое за счет комбинации дырок и электронов во время изготовления диода.Этот п.д. необходимо преодолеть, прежде чем диод с прямым смещением станет проводящим. Для кремниевого перехода p.d составляет около 0,6 В.

Обратный ток утечки (I

_R ).

Когда PN-переход смещен в обратном направлении, будет течь очень небольшой ток утечки (I _R ), в основном из-за тепловой активности в полупроводниковом материале, встряхивая свободные свободные электроны. Именно эти свободные электроны образуют небольшой ток утечки. В кремниевых устройствах это всего несколько наноампер (нА).

Максимальный повторяющийся прямой ток (I

_FRM ).

Это максимальный ток, который может пропустить диод с прямым смещением без повреждения устройства при выпрямлении повторяющейся синусоидальной волны. I _FRM обычно задается диодом, выпрямляющим синусоидальную волну с максимальным рабочим циклом 0,5 на низкой частоте (например, от 25 до 60 Гц), чтобы представить условия, возникающие, когда диод выпрямляет сетевое (линейное) напряжение.

Средний прямой ток (I

_FAV ).

Это средний выпрямленный прямой ток или выходной ток (I _FAV ) диода, обычно это прямой ток при выпрямлении синусоидальной волны 50 Гц или 60 Гц, усредненный между периодами, когда (полуволновой) выпрямительный диод срабатывает. проводимость, и период волны при обратном смещении диода. Обратите внимание, что это среднее значение будет значительно меньше повторяющегося значения, указанного для I _FRM . Этот (и другие параметры) также во многом зависят от температуры перехода диода.Взаимосвязь между различными параметрами и температурой перехода обычно указывается в виде серии сносок в технических паспортах производителей.

Повторяющееся пиковое обратное напряжение (В

_RRM )

Максимальное пиковое напряжение, которое может повторно подаваться на диод при обратном смещении (анод — катод +) без повреждения устройства. Это важный параметр, обычно относящийся к работе от сети (линии). Например. диод, используемый в качестве полуволнового выпрямителя для выпрямления сетевого напряжения 230 В переменного тока, будет проводить в течение положительного полупериода сигнала сети и отключаться во время отрицательного полупериода.В схеме источника питания катод выпрямительного диода обычно подключается к большому электролитическому накопительному конденсатору, который будет поддерживать катодное напряжение выпрямителя на уровне, близком к пиковым напряжениям формы волны сети. Помните, что волна 230 В переменного тока относится к среднеквадратичному значению волны, поэтому пиковое значение будет примерно 230 В x 1,414 = приблизительно + 325 В. Во время отрицательного полупериода сигнала сети анод диода упадет до максимального отрицательного значения около -325 В.Следовательно, будут повторяющиеся периоды (50 или 60 раз в секунду, когда обратное напряжение на диоде будет 325 В x 2 = 650 В. Поэтому для этой задачи необходимо использовать выпрямительный диод с параметром V _RRM на минимум 650 В, и для обеспечения надежности должен быть запас прочности для такого важного компонента, поэтому было бы разумнее выбрать диод с напряжением 800 или 1000 В. V _RRM .

Максимальное рабочее пиковое обратное напряжение (В

_RWM )

Это максимально допустимое обратное напряжение.Обратное напряжение на диоде в любое время, независимо от того, является ли обратное напряжение изолированным переходным всплеском или повторяющимся обратным напряжением.

Рис. 2.1.3 Подавление выбросов

Максимальное обратное напряжение постоянного тока (В

_R )

Этот параметр устанавливает допустимый предел для обратного напряжения и обычно имеет то же значение, что и V _RRM и V _RWM . Теоретически эти максимальные параметры могут быть разными, но поскольку любое напряжение (мгновенное, повторяющееся или постоянное), которое не более чем примерно на 5% превышает любой из этих параметров, может потенциально разрушить диод, всегда рекомендуется проявлять осторожность при установке. диоды и предусмотреть разумный запас на случай неожиданных скачков напряжения.Одной из распространенных мер безопасности для защиты выпрямителей источника питания от внешних всплесков является подключение небольшого емкостного конденсатора высокого напряжения, обычно дискового керамического типа, к каждому из четырех диодов в мостовом выпрямителе, как показано на рис. 2.1.3.

Время обратного восстановления (t

_rr )

Рис. 2.1.4 Обратное

Время восстановления (t _rr )

Время, необходимое для падения тока до заданного низкого уровня обратного тока при переключении с заданного прямого тока (диод включен) на заданный обратный ток (диод выключен, обычно <10% от значения 'on ' Текущий).Типичное значение t _rr раз для выпрямительных диодов, хотя и не такое быстрое, как у малосигнальных диодов, и в некоторой степени зависит от задействованных напряжений и токов, можно найти в десятках наносекунд (нс), например 30 нс для выпрямителя BYV28 3.5A I _AF 50 В и <60 нс для двойного выпрямителя BYV44 30A I _AF 500 В.

Когда выпрямительный диод используется в высокоскоростной операции переключения, например, в импульсном источнике питания, в идеале обратный ток должен мгновенно упасть до нуля.Однако, когда диод является проводящим (до выключения), по обе стороны от перехода будет большая концентрация неосновных носителей; это будут дырки, которые только что перешли на слой N-типа, и электроны, которые только что перешли на слой P-типа, до того, как они были нейтрализованы путем присоединения к основным носителям. Если теперь внезапно прикладывается обратное напряжение (V _R ), как показано на рис. 2.1.4, диод должен быть выключен, но вместо того, чтобы ток через диод мгновенно падал до нуля, обратный ток (I _R ) создается, поскольку эти неосновные носители притягиваются обратно через переход (дырки обратно в P-слой, а электроны обратно в N-слой).Этот обратный ток будет продолжать течь, пока все эти носители заряда не вернутся на свою естественную сторону перехода.

Максимальная температура

На каждый из этих параметров могут влиять другие факторы, такие как температура окружающей среды, в которой работает диод, или температура перехода самого устройства. Любой полупроводник выделяет тепло, особенно те, которые используются в источниках питания. Поэтому важно, чтобы при проектировании таких цепей учитывались температурные эффекты.Одной из самых больших проблем является предотвращение теплового разгона, когда диод (или любой другой полупроводник) увеличивает свою температуру, что приводит к увеличению тока через устройство, что приводит к дальнейшему повышению температуры и так далее, пока устройство не будет разрушено. . Чтобы предотвратить эту проблему, каждый из параметров диода ссылается на температуру, например, обратный ток утечки кремниевого PN-диода обычно указывается при температуре окружающей среды 25 ° C, но, вероятно, примерно удвоится на каждые 10 ° C выше этого значения.Также повышение температуры вызовет уменьшение потенциала прямого перехода примерно на 2–3 мВ на каждый 1 ° C повышения температуры. Еще большее влияние на выпрямители Шоттки оказывает температура.

Начало страницы

.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →