Ispravna dioda: parametri i sklop

Ispravljačka dioda je dioda na bazi poluvodičkog materijala koja je dizajnirana za pretvorbu izmjenična struja trajno. Međutim, ova funkcija ne iscrpljuje opseg ovih radio komponenti: oni se koriste za prebacivanje, u strujne krugove visokog napona gdje nema striktne regulacije vremenskih i frekvencijskih parametara električnog signala.

klasifikacija

U skladu s vrijednošću istosmjerne struje, koja je maksimalno dopuštena, ispravljačka dioda može imati malu, srednju i veliku snagu:

• mali - ispraviti istosmjernu struju do 300 mA;
• srednja snaga ispravljačkih dioda od 300 mA do 10 A;
• veliki - više od 10 A.

Germanij ili silicij

Prema korištenim materijalima, oni su silicij i germanij, ali silikonske ispravljačke diode našle su se u široj uporabi zbog svojih fizičkih svojstava.

Imaju reverzne struje nekoliko puta manje nego u germaniju, dok je napon isti. To omogućuje postizanje vrlo visoke vrijednosti dopuštenih povratnih napona u poluvodičima, koji mogu biti i do 1000-1500 V. U germanijevim diodama, ovaj parametar je u rasponu od 100-400 V.

Silikonske diode mogu održavati performanse u temperaturnom rasponu od -60 ºS do +150 ºS, a germanij - samo od -60 ºS do +85 ºS. To se događa zato što kada temperatura postane viša od 85 ºS, broj formiranih parova elektrona-šupljina doseže takve vrijednosti da se reverzna struja naglo povećava, a ispravljač prestaje učinkovito raditi.

Proizvodna tehnologija

Ispravna dioda je ploča poluvodičkog kristala u čijem tijelu postoje dva područja s različitom provodljivošću. To je bio razlog zbog kojeg se nazivaju planarnim.

Poluvodičke ispravljačke diode su napravljene na sljedeći način: aluminij, indij ili bor se otapaju u području poluvodičkog kristala s n-tipom provodljivosti, a fosfor se tali u području kristala s p-tipom vodljivosti.

Kada su izložene visokim temperaturama, te se dvije tvari čvrsto stapaju s bazom poluvodiča. Osim toga, atomi tih materijala difundiraju u kristal s nastankom u njemu područja s pretežno elektronskom ili rupičnom vodljivošću. Kao rezultat, formira se poluvodički uređaj koji ima dvije regije s različitim tipovima električne provodljivosti, a između njih se formira pn spoj. Takav je princip djelovanja goleme većine planarnih dioda izrađenih od silicija i germanija.

dizajn

Kako bi se organizirala zaštita od vanjskih utjecaja, kao i za postizanje pouzdane disipacije topline, u kućištu je montiran kristal s pn spojem.
Diode slabe snage proizvode se u plastičnom kućištu koje pruža fleksibilne vanjske vodove. Srednje-ispravne diode imaju metal-stakleni paket već s tvrdim vanjskim vodovima. Detalji velike snage postavljaju se u slučaju metal-stakla ili metal-keramike.

Kristalni kristali s pn spojem lemljeni su na držač kristala, koji također služi kao osnova kućišta. Na njega je zavareno tijelo koje ima stakleni izolator kroz koji ide jedna elektroda.

Diode male snage, koje imaju relativno male dimenzije i težinu, imaju fleksibilne vodove kroz koje su montirani u krugovima.

Budući da struje s kojima rade poluvodiči srednje snage i ispravljačke velike snage, dosežu značajne vrijednosti, njihovi zaključci su mnogo snažniji. Njihov donji dio izrađen je u obliku masivne podloge koja uklanja toplinu, opremljena vijkom i vanjskom površinom ravnog oblika, koji je dizajniran kako bi osigurao pouzdan toplinski kontakt s vanjskim radijatorom.

karakteristike

Svaki tip poluvodiča ima svoje radne i granične parametre, koji se biraju kako bi se osigurao rad u bilo kojem krugu.

Parametri ispravljačkih dioda:

• I direct max - istosmjerna struja, koja je maksimalna, A.
• U obrnuti maks. - povratni napon, maksimum, V.
• I obratna - obrnuta strujna konstanta, mA.
• U ravno - naponska konstanta, V.
• Radna frekvencija , kHz.
• Radna temperatura , C.
• P max - snaga rasipana od strane diode, koja je maksimalno dopuštena.

Značajke ispravljačkih dioda na ovom popisu još uvijek nisu iscrpljene. Međutim, da biste odabrali dijelove, oni su obično dovoljni.

Najjednostavniji AC ispravljački krug

Razmotrite kako funkcionira sklop (ispravljačka dioda igra glavnu ulogu u njemu) primitivnog ispravljača.

Na njegov ulaz se primjenjuje mrežni napon s pozitivnim i negativnim polu-razdobljima. Opterećenje (R opterećenje) povezano je s izlazom ispravljača, a dioda (VD) obavlja funkciju elementa za ispravljanje struje.

Pozitivna poluvremena napona primijenjena na anodu uzrokuju otvaranje diode. U to vrijeme, kroz njega, a time i kroz opterećenje (R opterećenje), koje pokreće ispravljač, struja istosmjerne struje (I direct).

Negativni polu-ciklusi napona koji se primjenjuju na anodu diode uzrokuju zatvaranje. Kroz strujni krug (I. uzorak) teče mala povratna struja. Ovdje dioda proizvodi prekid negativnog poluvalova izmjenične struje.

Kao rezultat toga, ispada da opterećenje povezano s mrežom (R opterećenje), kroz diodu (VD), sada prolazi pulsirajuću, a ne izmjeničnu struju u jednom smjeru. Uostalom, može se dogoditi samo u pozitivnim poluvremenu. To je značenje ispravljanja izmjenične struje.

Međutim, takav napon može napajati samo opterećenje male snage koje se napaja mrežom izmjenične struje i ne nameće ozbiljne zahtjeve za napajanjem, na primjer, žarulje sa žarnom niti.

Žarulja će proći napon samo tijekom prolaza pozitivnih impulsa, što rezultira treperenjem aparata s frekvencijom od 50 Hz. Međutim, zbog činjenice da je nit podložna toplinskoj inerciji, ona neće moći ohladiti do kraja u intervalima između impulsa, što znači da će treperenje biti gotovo nevidljivo.

Ako se ovaj napon primijeni na pojačalo ili prijemnik snage, zvuk će se čuti u zvučniku. niska frekvencija (frekvencija 50 Hz), što se naziva pozadina AC. Taj se učinak događa zbog činjenice da pulsirajuća struja tijekom prolaska kroz opterećenje izaziva pulsirajući napon u njemu, koji stvara pozadinu.

Ovaj nedostatak se u određenoj mjeri eliminira ako je filtarski kondenzator (C filter) uključen paralelno s opterećenjem, čiji je kapacitet dovoljno velik.

Kondenzator će biti napunjen strujnim impulsima s pozitivnim poluvremenom i ispražnjen kroz opterećenje (R opterećenje) s negativnim poluvremenom. Uz dovoljno kapacitivnost kondenzatora tijekom vremena koje prolazi između dva strujna impulsa, neće imati vremena za potpuno pražnjenje, te će stoga struja uvijek biti na opterećenju (R opterećenje).

No, čak i uz to, relativno glatka, struja, također ne bi trebali hraniti opterećenje, jer će i dalje blijedjeti, jer je veličina pulsiranja (U puls.) Još uvijek prilično ozbiljna.

mane

U ispravljaču, čijim smo radom upravo rastavili, koristi se samo polovica valova izmjenične struje, čime se gubi više od polovice ulaznog napona. Ova vrsta AC ispravljanja naziva se polu-val, a ispravljači koji koriste ovu vrstu rektifikacije nazivaju se polu-valom. Nedostaci poluvalnih ispravljača uspješno se uklanjaju u ispravljačima pomoću diodnog mosta.

Diodski most

Diodni most je kompaktni sklop koji se sastoji od četiri diode i služi za pretvorbu izmjenične struje u istosmjernu struju. Mostni krug omogućuje prolaz struje u svakom poluvremenu, što ga razlikuje od poluvremena. Diodski mostovi se proizvode u obliku sklopova malih dimenzija, koji su zatvoreni u plastično kućište.

Na izlazu tijela takvog sklopa postoje četiri izlaza sa simbolima "+", " - " ili " ~ ", što označava raspored pinova. Međutim, mostovi s diodama nalaze se, a ne u skupštini, često idu pravo tiskana pločica uključivanjem četiri diode. Ispravljač koji radi na diodnom mostu zove se puni val.