Коригиращ диод: параметри и верига

А изправител диод е полупроводникови материал, базиран диод, който е предназначен за преобразуване променлив ток постоянно. Тази функция обаче не изчерпва обхвата на тези радиокомпоненти: те се използват за превключване, във високо токови вериги, където няма строго регулиране на времевите и честотните параметри на електрическия сигнал.

класификация

В съответствие със стойността на постоянния ток, който е максимално допустим, токоизправителният диод може да има малка, средна и голяма мощност:

• малък - коригирайте постоянния ток до 300 mA;
• изправителни диоди със средна мощност от 300 mA до 10 A;
• голям - повече от 10 А.

Германий или силиций

Според използваните материали те са силиций и германий, но силициевите коригиращи диоди са намерили по-широко използване поради техните физични свойства.

Те имат обратни токове няколко пъти по-малко, отколкото в германий, докато напрежението е същото. Това позволява да се постигне много висока стойност на допустимите обратни напрежения в полупроводниците, които могат да бъдат до 1000-1500 V. В германиевите диоди, този параметър е в диапазона 100-400 V.

Силиконовите диоди могат да поддържат производителност в температурния диапазон от -60 ºС до +150 ºС, а германий - само от -60 ºС до +85 ºС. Това се случва, защото когато температурата стане по-висока от 85 ºС, броят на образуваните двойки електрони-дупки достига такива стойности, че обратният ток рязко се увеличава и изправителят спира да работи ефективно.

Технология на производството

Конструкцията на ректификационния диод е плоча от полупроводникови кристали, в тялото на които има две области с различна проводимост. Това е причината те да се наричат ​​равнинни.

Полупроводникови изправителни диоди се правят по следния начин: алуминий, индий или бор се топи в областта на полупроводникови кристали с n-тип проводимост, а фосфорът се стопява в областта на кристала с р-тип проводимост.

Когато са изложени на високи температури, тези две вещества се свързват здраво с полупроводникова основа. В допълнение, атомите на тези материали дифундират в кристала с образуването в него на област с предимно електронна или дупка проводимост. В резултат на това се образува полупроводниково устройство, което има два района с различни видове електропроводимост и между тях се образува pn преход. Такъв е принципът на действие на огромното мнозинство от равнинни диоди, направени от силиций и германий.

дизайн

За да се организира защита от външни влияния, както и да се постигне надеждно разсейване на топлината, в корпуса е монтиран кристал с pn преход.
Диодите с ниска мощност се произвеждат в пластмасов корпус, осигуряващ гъвкави външни проводници. Средно-силовите изправителни диоди имат метален стъклопакет вече с твърди външни проводници. Детайли с висока мощност се поставят в случай на метално стъкло или металокерамика.

Силиконови или германиеви кристали с pn преход са запоени към кристалния държач, което също служи като основа на кутията. Към него е заварено тяло със стъклен изолатор, през който преминава един от електродите.

Нискомощните диоди, които имат относително малки размери и тегло, имат гъвкави проводници, през които са монтирани в схеми.

Тъй като токовете, с които работят полупроводници със средна мощност и силни изправителни диоди, достигат до значителни стойности, заключенията им са много по-мощни. Тяхната долна част е изработена под формата на масивна основа, която премахва топлината, снабдена с винт и външна повърхност с плоска форма, която е проектирана да осигури надежден термичен контакт с външния радиатор.

характеристики на

Всеки тип полупроводник има свои собствени работни и ограничаващи параметри, които се избират, за да се гарантира работата във всяка верига.

Параметри на изправителните диоди:

• I direct max - постоянен ток, който е максимален, A.
• U обратен максимум - обратно напрежение, което е максималното, V.
• I обратна - обратна токова константа, mA.
• U права - постоянна постоянна напрежение, V.
• Работна честота , kHz.
• Работна температура , C.
• P max - мощност, разсейвана от диода, която е максимално допустимата.

Характеристиките на изправителните диоди далеч не са изчерпани от този списък. Въпреки това, за да изберете частите, те обикновено са достатъчни.

Най-простата AC верига

Помислете как работи веригата (ректификационен диод играе основна роля в него) на примитивен токоизправител.

На входа му се прилага напрежение с променлив ток с положителен и отрицателен полупериоди. Натоварване (R натоварване) е свързано към изхода на изправителя, а диодът (VD) изпълнява функцията на токоизправящ елемент.

Положителните полупериоди на напрежение, приложено към анода, предизвикват отваряне на диода. По това време, през него, и следователно през натоварването (R натоварване), което се захранва от токоизправител, потоци с постоянен ток (I директен).

Отрицателните полу-цикли на напрежението, приложено към анода на диода, водят до затваряне. Малък ток с обратен диод тече през веригата (I образец). Тук диодът произвежда изключване на отрицателната полу вълна от променлив ток.

В резултат на това се оказва, че натоварването, свързано към мрежата (R натоварване), през диода (VD), сега преминава през пулсиращ, а не променлив ток в една посока. В крайна сметка, тя може да се осъществи само в положителни полупериоди. Това е смисълът на коригирането на променливия ток.

Въпреки това, такова напрежение може да захранва само товар с ниска мощност, който се захранва от мрежа на променлив ток и не налага сериозни изисквания за мощност, например, крушки с нажежаема жичка.

Лампата ще премине напрежението само по време на преминаването на положителни импулси, в резултат на което уредът претърпява трептене с честота 50 Hz. Въпреки това, поради факта, че нишката е подложена на термична инерция, тя няма да може да се охлади до края в интервалите между импулси, което означава, че трептенето ще бъде почти невидимо.

Ако това напрежение се приложи към усилвател или приемник на мощност, звукът ще се чуе в високоговорителя. ниска честота (честота 50 Hz), което се нарича фон AC. Този ефект се дължи на факта, че пулсиращият ток по време на преминаването през товара предизвиква в него пулсиращо напрежение, което генерира фон.

Този недостатък се елиминира до известна степен, ако филтриращ кондензатор (С филтър) е включен паралелно с товара, чийто капацитет е достатъчно голям.

Кондензаторът ще се зарежда с токови импулси с положителен полупериод и ще се изтощава през натоварването (R натоварване) с отрицателни полупериоди. С достатъчно кондензатор капацитет По време на времето, което преминава между два токови импулса, няма да има време за пълно разреждане и следователно токът винаги ще бъде върху товара (R натоварване).

Но дори и с този, сравнително гладък, ток, вие също не трябва да захранвате товара, защото той ще продължи да избледнява, защото величината на пулсациите (U импулс.) Все още е доста сериозна.

недостатъци

В токоизправителя, чиято работа току-що разглобихме, само половината от вълните на променливия ток се използват с предимство, в резултат на което се губи повече от половината от входното напрежение. Този тип AC коригиране се нарича полу-вълна, и токоизправители, които използват този вид ректификация се наричат ​​полу-вълна. Недостатъците на полу-вълновите изправители се елиминират успешно в изправителите с диоден мост.

Диоден мост

Диодният мост е компактна верига, която се състои от четири диода и служи за преобразуване на променлив ток в постоянен ток. Мостовата верига прави възможно преминаването на ток във всеки полупериод, което го отличава от полупериода. Диодните мостове са произведени под формата на малки по размер комплекти, които са затворени в пластмасов корпус.

На изхода на тялото на такава конструкция има четири изхода със символи "+", " - " или " ~ ", показващи разпределението на щифта. Въпреки това, диодни мостове са намерени, а не в сглобяването, често те се оправят печатна платка чрез включване на четири диода. Токоизправител, който работи на диоден мост, се нарича пълна вълна.