Диоды мощные выпрямительные – , ,

Содержание

Применение силовых диодов выпрямительного типа разной мощности

Силовые диоды (варикапы) являются полупроводниковыми приборами, функционирующими за счет использования одного стандартного p-n-перехода. Данные элементы бывают различных видов, в зависимости от того, в какой сфере они используются. Также они различаются своими характеристиками. Такие диоды еще называются выпрямительными, а их функция – преобразовывать переменный ток в однополярный. С этой целью варикап включают последовательно в цепь источника переменного тока и нагрузки. Ниже рассмотрим, что собой представляет данный прибор, и каковы его особенности.

Что это такое

Как классифицируются

Учитывая максимальный уровень прямого тока, диоды выпрямительного типа бывают:

  • маломощные – актуальны для выпрямления прямого тока до 300 mA;
  • средней мощности – 300 mA-10 A;
  • выпрямительные диоды большой мощности – больше 10 А.

При их изготовлении используется кремний или германий, однако, наиболее распространены кремниевые элементы, обладающие лучшими физическими свойствами. Их обратные токи в разы меньше, если сравнивать с германиевыми, при этом напряжение то же. Благодаря этой характеристике, в полупроводниках можно добиться высокой величины допустимого обратного напряжения – до 1500 В. Что касается германиевых диодов, здесь данный показатель варьируется от 100 до 400 В.

Также следует обратить внимание на сохранение функциональности при температурных нагрузках:

  • Кремниевые – сохраняют свои свойства при температуре от -60 до +150 градусов Цельсия;
  • Германиевые – от -60 до +85 градусов.

Обуславливается это тем, что когда уровень нагрева превышает +85 градусов, образуются электронно-дырочные пары, увеличивающие обратный ток, из-за чего работа диода становится менее эффективной.

Выпрямительными диодами называют полупроводниковые кристаллы, имеющие вид пластины. В их теле находятся две области с разной проводимостью. Именно по этой причине данные приборы носят название плоскостных. Процесс их производства выглядит следующим образом: сверху кристалла с n-проводимостью расплавляют алюминий, индий и бор, а на p-типе –фосфор. Под влиянием высокой температуры элементы плотно сплавляются друг с другом. Также следует заметить, что атомы данных материалов диффундируют в сам кристалл, из-за чего в нем появляется проводимость электронного или дырочного типа. Как результат, создается полупроводниковое устройство с двумя разными областями и отличающейся электропроводностью. Многие плоскостные мощные диоды, изготовленные из германия или кремния, функционируют именно по этому принципу.

Выделяют следующие виды силовых диодов:

  • Импульсные;
  • Обращенные;
  • Диоды Шоттки.

Прибор Шоттки

Импульсными – оборудуются, как правило, схемы невысокой мощности, к которым напряжение подводится импульсно. К ним предъявляется одно требование – из одного состояния в другое они должны переходить за короткий промежуток времени. Импульсные диоды имеют следующие особенности:

  • Время восстановления – время, за которое переключается напряжение на варикапе с прямого на обратное, и момент, когда ток уменьшается до определенного значения;
  • Время установления – интервал, когда прямой ток начинает протекать через прибор до определенной величины до момента установления выбранного напряжения;
  • Максимальный ток восстановления – обратный ток, прошедший через диод после переключения.

Отличительная черта обращенных диодов в том, что они в p-n-областях характеризуются большой концентрацией примесей. Обратное включение характеризуется малым сопротивлением, прямое – большим. Исходя из этого, они актуальны там, где требуется выпрямление малых сигналов, амплитуда которых не превышает нескольких десятков вольт.

Преимущество диодов Шоттки сводится к переходу металл-полупроводник. Производятся с использованием низкоомных n-кремниевых подложек и высокоомного эпитаксиального слоя (тонкий слой) аналогичного полупроводника. Сверху описанного слоя наносится металлический электрод, который отвечает за выпрямление, но он не способен инжектировать неосновные носители в базовую область. По этой причине в данных приборах не протекают медленные процессы – в них не накапливаются и не рассасываются неосновные носители в базе. Исходя из этого, диоды Шоттки имеют невысокую инерционность.

Важно! Варикапы Шоттки имеют низкое последовательное сопротивление, если сравнивать с выпрямительными приборами, так как их слой имеет малое сопротивление. Таким образом, при помощи диодов Шоттки выпрямляются значительные токи (более 10 А).

К сведению. Импульсные вторичные источники питания, выпрямляющие высокочастотные напряжения (несколько МГц), оборудуются такими диодами.

Конструкция силового диода

Кристалл с p-n-переходом вмонтирован в корпус, защищающий его от влияний извне и позволяющий обеспечить надежное отведение тепла. Маломощные приборы помещаются в пластиковые корпуса с гибкими внешними выводами. Варикапы средней мощности выполняются из металлостеклянного корпуса (жесткие выводы). Для изготовления приборов высокой мощности используется металлостеклянный или металлокерамический корпус.

Как выглядит

Кристалл p-n-перехода из кремния или германия припаивается к кристаллодержателю, выступающему в роли основания корпуса. К нему приваривают изделие с изолятором из стекла, через него выводится один из электродов.

Как было замечено выше, маломощные диоды имеют гибкие выводы, благодаря которым их монтируют в схемы. Такие изделия компактны и мало весят. А средне,- и высокомощные устройства оснащены более мощными выводами, так как токи, с которыми они работают, имеют значительную величину. Их нижняя часть содержит массивное основание, задача которого – отводить тепло. Наружная часть выполнена плоской, что требуется для надежного теплового контакта с наружным радиатором.

Технология производства может различаться, поэтому диоды бывают точечными и плоскостными. Для сборки первых применяется кремний или германий – это пластина n-типа, имеющая площадь от 0.5 до 1.5 квадратных миллиметра, а также стальная игла, необходимая для образования p-n-перехода в области контакта. Из-за малой мощности переход получается малоемкостным, поэтому используется в высокочастотных цепях. Ток через переход обычно небольшой – не больше 100 мА. Плоскостные варикапы предполагают две соединенные пластины, где у каждой своя электропроводность. Благодаря большой площади контакта получаются емкостный переход и сравнительно низкая рабочая частота. Показатель проходящего тока достигает 6000 А.

Где находят применение диоды

Такие приборы используются не только в качестве выпрямительных или детекторных устройств. Они применяются во многих других областях. Благодаря хорошим вольтамперным характеристикам, варикапы актуальны в тех областях, где нужно нелинейно обрабатывать аналоговые сигналы. Это различные преобразователи частоты, логарифмические усилители, детекторы и прочие устройства. Роль диода здесь – функционировать в качестве преобразователя или формировать характеристику прибора (их включают в цепь обратной связи).

Схема с приборами

Силовые диоды также есть в стабилизированных источниках питания, коммутирующих элементах и так далее.

Используя варикапы, с легкостью создается ограничитель сигнала: если два диода включить встречно-параллельно, то они отлично защищают вход усилителя, к примеру, микрофонного, чтобы тот не подавал сигнал высокого уровня. Нередко ими оборудуются коммутаторы сигналов и логические приборы.

Светодиоды – один из видов классических варикапов. Некоторое время назад такие приборы использовались в качестве индикатора. В наше же время светодиоды широко используются, начиная обычными фонариками и заканчивая телевизорами с LED-подсветкой.

Многие задаются вопросом что лучше: сборка или отдельные диоды. Однозначного ответа здесь нет, так как функциональность в обоих случаях одинакова. Преимущество сборки заключается в компактности, но, с другой стороны, если она выйдет из строя, ее можно только заменить на новую. Если использовать отдельные элементы, то если какой-то прибор вышел из строя, его заменяют новым выпрямительным диодом.

Отталкиваясь от справочника, силовой диод – это прибор, при помощи которого переменный ток преобразуется в постоянный. Некоторое время назад использовались электровакуумные варикапы и игнитроны, которые сейчас успешно заменены приборами из полупроводниковых материалов и диодными мостами (четыре диода, заключенные в один корпус). Такие элементы бывают разных видов, где каждый имеет свои технические характеристики, особенности и области применения.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Выпрямительный диод — виды, принцип работы и применение

Существует немало устройств, созданных с целью преобразования электрического тока, и выпрямительные диоды – одни из них.

Выпрямительный диод – преобразователь тока переменного в постоянный. Является одним из видов полупроводников. Широкое применение получил благодаря основной характеристике – переводу электрического тока строго в одном направлении.

Принцип действия

Необходимый эффект при работе устройства создают особенности p-n перехода. Заключаются в том, что рядом с переходом двух полупроводников встраивается слой, который характеризуется двумя моментами: большим сопротивлением и отсутствием носителей заряда. Далее при воздействии на данный запирающий слой переменного напряжения извне толщина его уменьшается и впоследствии исчезает. Возрастающий во время этого ток и является прямым током, который проходит от анода к катоду. В случае перемены полярности внешнего переменного напряжения запирающий слой будет больше, и сопротивление неминуемо возрастет.

ВАХ выпрямительного диода (вольт-амперная характеристика) также дает представление о специфике работы выпрямителя и является нелинейной. Выглядит следующим образом: существует две ветви – прямая и обратная. Первая отражает наибольшую проводимость полупроводника при возникновении прямой разницы потенциалов. Вторая указывает на значение низкой проводимости при обратной разнице потенциалов.

Вольт-амперные характеристики выпрямителя прямо пропорциональны температуре, с повышением которой разность потенциалов сокращается. Электрический ток не пройдет через устройство в случае низкой проводимости, но лавинный пробой происходит в случае возросшего до определенного уровня обратного напряжения.

Использование сборки

При эксплуатации выпрямительного полупроводникового диода польза извлекается только из половины волн переменного тока, соответственно, безвозвратно теряется более половины входного напряжения.

С целью улучшить качество преобразования переменного тока в постоянный используется сборка из четырех устройств – диодный мост. Выгодно отличается тем, что пропускает ток на протяжении каждого полупериода. Диодные мосты производят в виде комплекта, заключенного в пластиковый корпус.

Принципиальная схема диодного моста

Физико-технические параметры

Основные параметры выпрямительных диодов базируются на таких значениях:

  • максимально допустимом значении разницы потенциалов при выпрямлении тока, при котором устройство не выйдет из строя;
  • наибольшем среднем выпрямленном токе;
  • наибольшем значении обратного напряжения.

Выпрямители промышленность выпускает с разными физическими характеристиками. Соответственно, устройства имеют разную форму и способ монтажа. Разделяются при этом на три группы:

  1. Выпрямительные диоды большой мощности. Характеризуются пропускной способностью тока до 400 А и являются высоковольтными. Высоковольтные выпрямительные диоды производятся в корпусах двух видов –штыревом, где корпус герметичный и стеклянный, и таблеточном, где корпус из керамики.
  2. Выпрямительные диоды средней мощности. Обладают пропускной способность от 300 мА до 10А.
  3. Выпрямительные диоды малой мощности. Максимально допустимое значение тока – до 300 мА.

Выбор выпрямительных диодов

При приобретении устройства необходимо руководствоваться такими параметрами:

  • значениями вольт-амперной характеристики максимально обратного и пикового тока;
  • максимально допустимым обратным и прямым напряжением;
  • средней силой выпрямленного тока;
  • материалом прибора и типом монтажа.

В зависимости от физических характеристик на корпус устройства наносится соответствующее обозначение. Каталог с маркировкой выпрямительных диодов представлен в специализированном справочнике. Необходимо знать, что маркировка импортных аналогов отличается от отечественных.

Также стоит обратить внимание на то, что выпрямительные схемы отличаются по количеству фаз:

  1. Однофазные. Широко применяются для бытовых электроприборов. Существуют диоды автомобильные и для электродуговой сварки.
  2. Многофазные. Незаменимы для промышленного оборудования, общественного и специального транспорта.

Диод Шоттки

Отдельную позицию занимает диод Шоттки. Изобрели его в связи с растущими потребностями в развивающейся отрасли радиоэлектроники. Основное отличие его от остальных диодов заключается в том, что в его конструкцию заложен металл-полупроводник как альтернатива p-n переходу. Соответственно, диод Шоттки обладает своими, уникальными свойствами, которыми не могут похвастаться кремниевые выпрямительные диоды. Некоторые из них:

  • оперативная возобновляемость заряда благодаря его низкому значению;
  • минимальное падение напряжения на переходе при прямом включении;
  • ток утечки обладает большим значением.

При изготовлении диода Шоттки применяют такие материалы, как кремний и арсенид галлия, но иногда применяется и германий. Свойства материалов немного отличаются, но в любом случае, максимально допустимое обратное напряжение для выпрямителя Шоттки составляет не более 1200 V.

В противовес всем достоинствам конструкция данного вида имеет и минусы. Например, в сборке моста устройство категорически не воспринимает превышение обратного тока. Нарушение условия приводит к поломке выпрямителя. Также малое падение напряжения происходит при невысоком напряжении около 60-70 V. Если значение превышает этот показатель, то устройство превращается в обыкновенный выпрямитель.

Стоит отметить, что достоинства диода мощного выпрямительного Шоттки значительно превышают недостатки.

Диод-стабилитрон

Для стабилизации напряжения используют специальное приспособление, способное работать в режиме пробоя, – стабилитрон, зарубежное название которого «диод Зенера». Выполняет свою функцию устройство, работая в режиме пробоя при напряжении обратного смещения. Возрастание силы тока происходит в момент пробоя, одновременно опускается до минимума дифференциальное значение, вследствие чего напряжение стабильное и охватывает достаточно серьезный диапазон обратных токов.

Практическое использование выпрямительного диода

В связи с неудержимым развитием научно-технического прогресса применение выпрямителей затронуло все сферы жизнедеятельности человека. Диоды силовые выпрямительные эксплуатируются в таких узлах и механизмах:

  • в блоках питания главных двигателей транспортных средств (наземных, воздушных и водных), промышленных станков и техники, буровых установок;
  • в комплектации диодного моста для сварочных аппаратов;
  • в выпрямительных установках для гальванических ванн, используемых для получения цветных металлов или нанесения защитного покрытия на деталь или изделие;
  • в выпрямительных установках для очистки воды и воздуха, фильтрах различного рода;
  • для передачи электроэнергии на дальние расстояния посредством высоковольтной линии электропередач.

В повседневной жизни выпрямители используют в различных транзисторных схемах. Применяют в основном маломощные устройства как в виде однополупериодного выпрямителя, так и виде диодного моста. Например, диоды выпрямительного блока генератора хорошо известны автолюбителям.

Выпрямительный диод — виды, принцип работы и применение

220.guru

Выпрямительный диод: параметры и схема

Содержание:

  1. Принцип работы выпрямительного диода
  2. Параметры выпрямительных диодов
  3. Схема включения выпрямительного диода
  4. Видео: Приблизительный расчет выпрямителя

Одним из электронных устройств, широко использующихся в различных схемах, является выпрямительный диод, с помощью которого переменный ток преобразуется в постоянный. Его конструкция создана в виде двухэлектродного прибора с односторонней электрической проводимостью. Выпрямление переменного тока происходит на переходах металл-полупроводник и полупроводник-металл. Точно такой же эффект достигается в электронно-дырочных переходах некоторых кристаллов – германия, кремния, селена. Эти кристаллы во многих случаях используются в качестве основных элементов приборов.

Выпрямительные диоды применение нашли в различных электронных, радиотехнических и электрических устройствах. С их помощью осуществляется замыкание и размыкание цепей, детектирование и коммутация импульсов и электрических сигналов, а также другие аналогичные преобразования.

Принцип работы выпрямительного диода

Каждый диод оборудуется двумя выводами, то есть электродами – анодом и катодом. Анод соединяется с р-слоем, а катод – с n-слоем. В случае прямого включения диода на анод поступает плюс, а на катод – минус. В результате, через диод начинает проходить электрический ток.

Если же подачу тока выполнить наоборот – к аноду подать минус, а к катоду – плюс получится так называемое обратное включение диода. В этом случае течения тока уже не будет, на что указывает вольтамперная характеристика выпрямительного диода. Поэтому при поступлении на вход переменного напряжения, через диод будет проходить только одна полуволна.

Представленный рисунок наглядно отражает вольтамперную характеристику диода. Ее прямая ветвь расположена в первом квадранте графика. Она описывает диод в состоянии высокой проводимости, когда к нему приложено прямое напряжение. Данная ветвь выражается в виде кусочно-линейной функции u = U0 + RД x i, в которой u представляет собой напряжением на вентиле во время прохождения тока i. Соответственно, U0 и RД являются пороговым напряжением и динамическим сопротивлением.

Третий квадрант содержит обратную ветвь вольтамперной характеристики, указывающей на низкую проводимость при обратном напряжении, приложенном к диоду. В этом состоянии течение тока через полупроводниковую структуру практически отсутствует.

Данное положение будет правильным лишь до определенного значения обратного напряжения. В этом случае напряженность электрического поля в области p-n-перехода может достичь уровня 105 В/см. Такое поле сообщает электронам и дыркам – подвижным носителям заряда, кинетическую энергию, способную вызвать ионизацию нейтральных атомов кремния.

Стандартная структура выпрямительного диода предполагает наличие дырок и электронов проводимости, постоянно возникающих под действием термической генерации по всему объему структуры проводника. В дальнейшем происходит их ускорение под действием электрического поля p-n-перехода. То есть электроны и дырки также участвуют в ионизации нейтральных атомов кремния. В этом случае обратный ток нарастает лавинообразно, возникают так называемые лавинные пробои. Напряжение, при котором резко повышается обратный ток, обозначается на рисунке в виде напряжения пробоя U3.

Основные параметры выпрямительных диодов

Определяя параметры выпрямительных элементов, следует учитывать следующие факторы:

  • Разница потенциалов, максимально допустимая при выпрямлении тока, когда устройство еще не может выйти из строя.
  • Максимальное значение среднего выпрямленного тока.
  • Максимальный показатель обратного напряжения.

Выпрямительные устройства выпускаются различной формы и могут монтироваться разными способами.

В соответствии с физическими характеристиками, они разделяются на следующие группы:

  • Выпрямительные диоды большой мощности, пропускная способность которых составляет до 400 А. Они относятся к категории высоковольтных и выпускаются в двух видах корпусов. Штыревой корпус изготавливается из стекла, а таблеточный – из керамики.
  • Выпрямительные диоды средней мощности с пропускной способностью от 300 мА до 10 А.
  • Маломощные выпрямительные диоды с максимально допустимым значением тока до 300 мА.

Выбирая то или иное устройство, необходимо учитывать вольтамперные характеристики обратного и пикового максимальных токов, максимально допустимое прямое и обратное напряжение, среднюю силу выпрямленного тока, а также материал изделия и тип его монтажа. Все основные свойства выпрямительного диода и его параметры наносятся на корпус в виде условных обозначений. Маркировка элементов указывается в специальных справочниках и каталогах, ускоряя и облегчая их выбор.

Схемы с использованием выпрямительных диодов отличаются количеством фаз:

  • Однофазные нашли широкое применение в бытовых электроприборах, автомобилях и аппаратуре для электродуговой сварки.
  • Многофазные используются в промышленном оборудовании, специальном и общественном транспорте.

В зависимости от используемого материала, выпрямительные диоды и схемы с диодами могут быть германиевыми или кремниевыми. Чаще всего применяется последний вариант, благодаря физическим свойствам кремния. Данные диоды обладают значительно меньшей величиной обратных токов при одном и том же напряжении, поэтому допустимое обратное напряжение имеет очень высокую величину, в пределах 1000-1500 вольт.

Для сравнения, у германиевых диодов эта величина составляет 100-400 В. Кремниевые диоды сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от — 60 до + 150 градусов, а германиевые – только в пределах от — 60 до + 850С. Электронно-дырочные пары при температуре, превышающей это значение, образуются с большой скоростью, что приводит к резкому увеличению обратного тока и снижению эффективности работы выпрямителя.

Схема включения выпрямительного диода

Простейший выпрямитель работает по следующей схеме. На вход подается переменное напряжение сети с положительными и отрицательными полупериодами, окрашенными соответственно в красный и синий цвета. На выходе подключается обычная нагрузка RH, а выпрямляющим элементом будет диод VD. 

Когда на анод поступают положительные полупериоды напряжения, происходит открытие диода. В этот период через диод и нагрузку, запитанную от выпрямителя, будет протекать прямой ток диода Iпр. На графике, расположенном справа, эта волна обозначена красным цветом.

При поступлении на анод отрицательных полупериодов напряжения, наступает закрытие диода, и во всей цепи начинается течение незначительного обратного тока. В данном случае отрицательная полуволна переменного тока отсекается диодом. Эту отсеченную полуволну обозначает синяя прерывистая линия. На схеме условное обозначение выпрямительного диода такое же, как обычно, только поверх значка проставляются символы VD.

В результате, через нагрузку, подключенную через диод к сети, будет протекать уже не переменный, а пульсирующий ток одного направления. Фактически, это и есть выпрямленный переменный ток. Однако такое напряжение подходит лишь для нагрузок малой мощности, запитанных от сети переменного тока. Это могут быть лампы накаливания, которым не требуются особые условия питания. В этом случае напряжение будет проходить через лампу лишь во время импульсов – положительных волн. Наблюдается слабое мерцание лампы с частотой 50 Гц.

При подключении питания с таким же напряжением к приемнику или усилителю мощности, в громкоговорителе или колонках, будет слышен гул с низкой тональностью, частотой 50 Гц, известный как фон переменного тока. В этих случаях аппаратура начинает «фонить». Причиной такого состояния считается пульсирующий ток, проходящий через нагрузку и создающий в ней пульсирующее напряжение. Именно оно и создает фон.

Данный недостаток частично устраняется путем параллельного подключения к нагрузке фильтрующего электролитического конденсатора Сф с большой емкостью. В течение положительных полупериодов он заряжается импульсными токами, а во время отрицательных – разряжается с помощью нагрузки RH. Большая емкость конденсатора позволяет поддерживать на нагрузке непрерывный ток в течение всех полупериодов – положительных и отрицательных. На графике такой ток представляет собой сплошную волнистую линию красного цвета.

Тем не менее, данный сглаженный ток все равно не обеспечивает нормальную работу, поскольку половина входного напряжения теряется при выпрямлении, когда задействуется только один полупериод. Этот недостаток компенсируют мощные выпрямительные диоды, собранные вместе в так называемый диодный мост. Данная схема состоит из четырех элементов, что позволяет пропускать ток в течение всех полупериодов. За счет этого преобразование переменного тока в постоянный происходит значительно эффективнее.

electric-220.ru

Таблица выпрямительных диодов от 10а 400в. Мощные силовые выпрямительные диоды

Это электронные приборы с одним p-n переходом обладающие односторонней проводимостью и предназначенные для преобразования переменного напряжения в постоянное. Частота выпрямляемого напряжения как правила не более 20 кГц. К выпрямительным диодам относятся также и диоды Шотки.

Основные параметры выпрямительных диодов малой мощности при нормальной температуре приведены в таблице 1
выпрямительных диодов средней мощности в таблице 2
и выпрямительных диодов большой мощности в таблице 3

Разновидностью выпрямительных диодов являются . Эти приборы на обратной ветви ВАХ имеют лавинную характеристику подобную стабилитронам.
Наличие лавинной характеристики позволяет применять их в качестве элементов защиты цепей от импульсных перенапряжений, в том числе непосредственно в схеме выпрямителей.

В последнем случае выпрямители на этих диодах надежно работают в условиях коммутационных перенапряжений, возникающих в индуктивных цепях в момент включения, выключения сети питания или нагрузки. Основные параметры лавинных диодов при нормальной температуре окружающей среды приведены в

Выпрямительные столбы

Для выпрямления напряжения свыше нескольких киловольт разработаны выпрямительные столбы, которые представляют собой совокупность выпрямительных диодов, соединенных последовательно и собранных в единую конструкцию с двумя выводами. Эти приборы характеризуются теми же параметрами, что и выпрямительные диоды. Основные параметры выпрямительных столбов при нормальной температуре окружающей среды приведены в

Для уменьшения габаритных размеров выпрямителей и удобства их монтажа выпускаются выпрямительные блоки
(сборки), имеющие два, четыре или более диода, электрически не зависимые или соединенные в виде моста и собранных в одном корпусе.
Основные параметры выпрямительных блоков и сборок при нормальной температуре окружающей среды приведены в

Диоды импульсные
отличаются от выпрямительных малым временем обратного восстановления, или большой
величиной импульсного тока. Диоды этой группы могут быть использованы в выпрямителях на высокой частоте, например, в качестве
детектора или модуляторах, преобразователях, формирователях
импульсов, ограничителях и других
импульсных устройствах
смотри справочные таблицы 7
и 8

Тунельные диоды
выполняют функции активных элементов (приборов, способных усили-шать сигнал по мощности) электронных схем усилителей, генераторов, переключателей преимущественно СВЧ ди

tanders.ru

параметры и схема :: SYL.ru

Выпрямительный диод — это диод на основе полупроводникового материала, который предназначен для того, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный. Правда, этой функцией сфера применения этих радиодеталей не исчерпывается: они применяются для коммутации, в сильноточных схемах, где нет жесткой регламентации временных и частотных параметров электрического сигнала.

Классификация

В соответствии со значением прямого тока, который является максимально допустимым, выпрямительный диод может иметь малую, среднюю и большую мощности:

  • малой — выпрямляют прямой ток до 300 mA;
  • выпрямительные диоды средней мощности — от 300 mA до 10 А;
  • большой — более 10 А.

Германий или кремний

По применяемым материалам они бывают кремниевые и германиевые, однако более широкое применение нашли кремниевые выпрямительные диоды благодаря своим физическим свойствам.

У них обратные токи в несколько раз меньше, чем в германиевых, в то время как напряжение одинаково. Это дает возможность добиваться в полупроводниках очень высокой величины допустимых обратных напряжений, которые могут составлять до 1000-1500 В. В германиевых диодах этот параметр находится в диапазоне 100-400 В.

Кремниевые диоды способны сохранять работоспособность в диапазоне температур от -60 ºС до +150 ºС, а германиевые – только от -60 ºС до +85 ºС. Это происходит потому, что когда температура становится выше 85 ºС, количество образовавшихся электронно-дырочных пар достигает таких величин, что резко увеличивается обратный ток, и выпрямитель перестает работать эффективно.

Технология изготовления

Выпрямительный диод по конструкции представляет пластину полупроводникового кристалла, в теле которой имеются две области, имеющие разную проводимость. Это послужило причиной того, что их называют плоскостными.

Полупроводниковые выпрямительные диоды делаются так: на области кристалла полупроводника, имеющей проводимость n-типа, происходит расплавление алюминия, индия или бора, а на область кристалла с проводимостью p-типа расплавляется фосфор.

При воздействии высоких температур эти два вещества накрепко сплавляются с полупроводниковой основой. Кроме того, атомы этих материалов диффундируют внутрь кристалла с образованием в нем области с преимущественно электронной или дырочной проводимостью. В итоге образуется полупроводниковый прибор, имеющий две области с различного типа электропроводностью, а между ними образован p-n-переход. Таков принцип работы подавляющего большинства плоскостных диодов из кремния и германия.

Конструкция

Для того чтобы организовать защиту от воздействий извне, а также добиться надежного отвода тепла, кристалл, имеющий p-n-переход, монтируется в корпусе.
Диоды, имеющие малую мощность, производят в корпусе из пластмассы, снабдив гибкими внешними выводами. Выпрямительные диоды средней мощности имеют металлостеклянный корпус уже с жесткими внешними выводами. Детали большой мощности размещаются в корпусе из металлостекла или металлокерамики.

Кремниевые или германиевые кристаллы с p-n-переходом припаивают к кристаллодержателю, который одновременно служит основанием корпуса. К нему же приваривают корпус, имеющий стеклянный изолятор, сквозь который идет вывод одного из электродов.

Диоды малой мощности, которые имеют сравнительно малые габариты и вес, обладают гибкими выводами, при посредстве которых монтируются в схемах.

Поскольку токи, с которыми работают полупроводники средней мощности и мощные выпрямительные диоды, достигают значительных величин, их выводы намного мощнее. Нижняя их часть выполнена в виде массивного основания, отводящего тепло, оснащенного винтом и внешней поверхностью плоской формы, которая призвана обеспечивать надежный тепловой контакт с внешним радиатором.

Характеристики

Каждый тип полупроводников имеет свои рабочие и предельные параметры, которые подбирают для того, чтобы обеспечить работу в какой-либо схеме.

Параметры выпрямительных диодов:

  • I прям max – прямой ток, который максимально допустим, А.
  • U обрат max – обратное напряжение, которое максимально допустимо, В.
  • I обрат – обратный ток постоянный, мкА.
  • U прям – прямое напряжение постоянное, В.
  • Рабочая частота, кГц.
  • Температура работы, С.
  • Р max – рассеиваемая на диоде мощность, которая максимально допустима.

Характеристики выпрямительных диодов далеко не исчерпываются данным списком. Однако для выбора детали обычно их бывает достаточно.

Схема простейшего выпрямителя переменного тока

Рассмотрим, как работает схема (выпрямительный диод играет в ней главную роль) примитивного выпрямителя.

На его вход подается сетевое переменное напряжение с положительными и отрицательными полупериодами. К выходу выпрямителя подключается нагрузка (R нагр.), а функцию элемента, выпрямляющего ток, выполняет диод (VD).

Положительные полупериоды напряжения, поступающие на анод, вызывают открывание диода. В это время через него, а следовательно через нагрузку (R нагр.), которая питается от выпрямителя, протекает прямой ток (I прям.).

Отрицательные полупериоды напряжения, поступающие на анод диода, вызывают его закрывание. По цепи протекает небольшой обратный ток диода (I обр.). Здесь диод производит отсекание отрицательной полуволны переменного тока.

В результате выходит, что через подключенную к сети нагрузку (R нагр.), через диод (VD), теперь проходит пульсирующий, а не переменный ток одного направления. Ведь он может проходить исключительно в положительные полупериоды. В этом и заключается смысл выпрямления переменного тока.

Однако такое напряжение может запитать только нагрузку малой мощности, которая питается от сети переменного тока и не предъявляет серьезных требований к питанию, к примеру, лампы накаливания.

Лампа будет пропускать напряжение лишь при прохождении положительных импульсов, вследствие этого электроприбор подвергается слабому мерцанию, имеющему частоту 50 Гц. Правда, вследствие того, что нить подвержена тепловой инертности, она не сможет до конца остывать в перерывах между импульсами, а значит, мерцание будет почти не заметно.

В случае если такое напряжение подать на усилитель или приемник мощности, то в громкоговорителе будет слышен звук низкой частоты (частотой 50 Гц), который называется фоном переменного тока. Этот эффект происходит по причине того, что пульсирующий ток во время прохождения через нагрузку наводит в ней пульсирующее напряжение, порождающее фон.

Подобный недостаток в какой-то мере устраняется, если параллельно нагрузке включить фильтрующий конденсатор (C фильтр), емкость которого достаточно велика.

Конденсатор будет заряжаться импульсами тока при положительных полупериодах, и разряжаться через нагрузку (R нагр.) при отрицательных полупериодах. При достаточной емкости конденсатора за время, которое проходит между двумя импульсами тока, он не успеет полностью разрядиться, а следовательно, на нагрузке (R нагр.) будет постоянно находиться ток.

Но даже таким, относительно сглаженным, током также не следует питать нагрузку, ведь она будет продолжать фонить, потому что величина пульсаций (U пульс.) пока еще достаточно серьезна.

Недостатки

В выпрямителе, работу которого мы только что разобрали, с пользой применяется лишь половина волн переменного тока, вследствие этого на нем происходит потеря более чем половины входного напряжения. Такой вид выпрямления переменного тока получил название однополупериодного, а выпрямители, которые используют этот вид выпрямления, называются однополупериодными. Недостатки однополупериодных выпрямителей успешно устранены в выпрямителях, использующих диодный мост.

Диодный мост

Диодный мост – это компактная схема, которая составлена из четырех диодов, и служит цели преобразования переменного тока в постоянный. Мостовая схема дает возможность пропускать ток в каждом полупериоде, что выгодно отличает ее от однополупериодной. Диодные мосты производятся в форме сборок небольшого размера, которые заключены в корпус из пластмассы.

На выходе корпуса такой сборки имеются четыре вывода с обозначениями «+», «» или «~», указывающими на назначение контактов. Однако диодные мосты встречаются и не в сборке, нередко они собираются прямо на печатной плате путем включения четырех диодов. Выпрямитель, который выполняется на диодном мосте, называется двухполупериодным.

www.syl.ru

Выпрямительный диод — Википедия РУ

Аналогия между работой обратного клапана и диода
Эффект односторонней проводимости показан в зависимости от полярности подключения диода на схеме

Выпрями́тельные дио́ды — диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. На смену электровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе). Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров выпрямительных диодов не предъявляют специальных требований[1].

Основные параметры выпрямительных диодов:

Частотный диапазон выпрямительных диодов невелик. При преобразовании промышленного переменного тока рабочая частота составляет 50 Гц, предельная частота выпрямительных диодов не превышает 20 кГц.

По максимально допустимому среднему прямому току диоды делятся на три группы: диоды малой мощности (Iпр.ср.{\displaystyle I_{\text{пр.ср.}}} ≤ 0,3 А), диоды средней мощности (0,3 А < Iпр.ср.{\displaystyle I_{\text{пр.ср.}}} < 10 А) и мощные (силовые) диоды (Iпр.ср.{\displaystyle I_{\text{пр.ср.}}} ≥ 10 А). Диоды средней и большой мощности требуют отвода тепла, поэтому они имеют конструктивные элементы для установки на радиатор.

В состав параметров диодов входят диапазон температур окружающей среды (для кремниевых диодов обычно от −60 до +125 °С) и максимальная температура корпуса.

Среди выпрямительных диодов следует особо выделить диоды Шотки, создаваемые на базе контакта металл-полупроводник и отличающиеся более высокой рабочей частотой (для 1 МГц и более), низким прямым падением напряжения (менее 0,6 В).

http-wikipediya.ru

Выпрямительные диоды средней мощности — Меандр — занимательная электроника

Выпрямительные диоды малой мощности

Выпрямительные диоды большой мощности

Читать все новости

Таблица 2

Тип
прибора
Предельные значения
параметров при Т=25°С
Значения параметров
при Т=25°С
Тк.мах
п.)
°С
Рисунок
Uобр.макс.
(Uобр.и.мак.)
B
Iпр.макс.
(Iпр.и.мак.)
A
Iпрг.Afраб.
(fмакс.)
kГц
Uпр.Bпри
Iпр.
A
Iобр.mA
12345678910
Д214(100)10,01001,11,210,03,0130D33
Д214А(100)10,01001,11,010,03,0130
Д214Б(100)5,0501,11,55,03,0130
Д215(200)10,01001,11,210,03,0130
Д215А(200)10,01001,11,010,03,0130
Д215Б(200)5,0501,11,55,03,0130
Д231(300)10,01001,11,010,03,0130D33
Д231А(300)10,01001,11,010,03,0130
Д231Б(300)5,0501,11,55,03,0130
Д232(400)10,01001,11,010,03,0130
Д232А(400)10,01001,11,010,03,0130
Д232Б(400)5,0501,11,55,03,0130
Д233(500)10,01001,11,010,03,0130
Д233Б(500)5,0501,11,55,03,0130
Д234Б(600)5,0501,11,55,03,0130
Д242(100)10,02 (10)1,2510,03,0130D33
Д242А(100)10,02 (10)1,010,03,0130
Д242Б(100)5,02 (10)1,55,03,0130
Д243(200)10,01,11,2510,03,0130
Д243А(200)10,01,11,010,03,0130
Д243Б(200)5,01,11,55,03,0130
Д244(50)10,01,11,2510,03,0130
Д244А(50)10,01,11,010,03,0130
Д244Б(50)5,01,11,55,03,0130
Д245(300)10,01,11,2510,03,0130
Д245А(300)10,01,11,010,03,0130
Д245Б(300)5,01,11,55,03,0130
Д246(400)10,01,11,2510,03,0130
Д246А(400)10,01,11,010,03,0130
Д246Б(400)5,01,11,55,03,0130
Д247(500)10,01,11,2510,03,0130
Д247Б(500)5,01,11,55,03,0130
Д248Б(600)5,01,11,55,03,0130
Д3022001,05,00,251,00,870D34
Д302А2001,05,00,31,01,255
Д303(150)3,04,55,00,33,01,080
Д303А(150)3,05,00,353,01,255
Д304(100)5,012,55,00,255,02,080
Д305(50)10,0405,00,310,02,580
Д332А40010,01,010,03,0130D33
Д332Б4005,01,55,03,0130
Д33350010,01,010,03,0130
Д333Б5005,01,55,03,0130
Д334Б6005,01,55,03,0130
2Д201А(100)5,0151,11,05,03,0130D33
2Д201Б(100)10,01001,11,010,03,0130
2Д201В(200)5,0151,11,05,03,0130
2Д201Г(200)10,01001,11,010,03,0130
2Д202В70 (100)5,0301,2 (5)1,03,01,0130D35
2Д202Д120 (200)5,0301,2 (5)1,03,01,0130
2Д202Ж210 (300)5,0301,2 (5)1,03,01,0130
2Д202К200 (400)5,0301,2 (5)1,03,01,0130
2Д202М350 (500)5,0301,2 (5)1,03,01,0130
2Д202Р420 (600)5,0301,2 (5)1,03,01,0130
КД202А35 (50)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130D35
КД202Б35 (50)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202В70 (100)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202Г70 (100)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202Д140 (200)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202Е140 (200)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202Ж210 (300)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202И210 (300)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202К280 (400)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202Л280 (400)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202М350 (500)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202Н350 (500)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
КД202Р420 (600)5,09,01,2 (5)0,95,00,8130
КД202С480 (600)3,59,01,2 (5)0,93,50,8130
2Д203А420 (600)10,01001 (10)1,010,01,5140D33
2Д203Б560 (800)10,01001 (10)1,010,01,5140
2Д203В560 (800)10,01001 (10)1,010,01,5140
2Д203Г700 (1000)10,01001 (10)1,010,01,5140
2Д203Д700 (1000)10,01001 (10)1,010,01,5140
КД203А420 (600)10,0301 (10)1,010,01,5140D33
КД203Б560 (800)10,0301 (10)1,010,01,5140
КД203В560 (800)10,0301 (10)1,010,01,5140
КД203Г700 (1000)10,0301 (10)1,010,01,5140
КД203Д700 (1000)10,0301 (10)1,010,01,5140
2Д204А4000,41,01,40,60,15125D23a
2Д204Б2000,65,01,40,60,1125
2Д204В501,02,05,01,40,60,05125
КД204А4000,41,01,40,60,1585D23a
КД204Б2000,65,01,40,60,185
КД204В501,02,05,01,40,60,0585
2Д206А400 (400)5,01001,01,21,00,7125D23a
2Д206Б500 (500)5,01001,01,21,00,7125
2Д206В600 (600)5,01001,01,21,00,7125
КД206А400 (400)10,01001,01,21,00,7125D23a
КД206Б500 (500)10,01001,01,21,00,7125
КД206В600 (600)10,01001,01,21,00,7125
КД208A100 (100)1,51,01,01,00,185D13
КД208В1001,51,00,185
2Д210А800 (800)5,025(5,0)1,010,01,5100D23a
2Д210Б800 (800)10,050(5,0)1,010,01,5100
2Д210В1000 (1000)5,025(5,0)1,010,01,5100
2Д210Г1000 (1000)10,050(5,0)1,010,01,5100
КД210А800 (800)5,025(5,0)1,010,01,5100D23a
КД210Б800 (800)10,050(5,0)1,010,01,5100
КД210В1000 (1000)5,025(5,0)1,010,01,5100
КД210Г1000 (1000)10,050(5,0)1,010,01,5100
2Д212А200 (200)1,0501001,01,00,05125D24
2Д212Б100 (100)1,0501001,01,00,1125
КД212А2001,0501001,01,00,0585D24
КД212Б2001,0501001,21,00,185
КД212В1001,0501001,01,00,0585
КД212Г1001,0501001,21,00,185
2Д213А200 (200)10,0100(100)1,010,00,2150D37
2Д213А6200 (200)10,01001001,010,00,2100
2Д213Б200 (200)10,0100(100)1,210,00,2150
2Д213Б6200 (200)10,01001001,210,00,2100
2Д213В100 (100)10,0100(100)1,010,00,2125
2Д213Г100 (100)10,0100(100)1,210,00,2125
КД213А200 (200)10,0100(100)1,010,00,2140D37
КД213А6200 (200)10,0100(100)1,010,00,2100
КД213Б200 (200)10,0100(100)1,210,00,2130
КД213Б6200 (200)10,0100(100)1,210,00,2100
КД213В100 (100)10,0100(100)1,010,00,2130
КД213Г100 (100)10,0100(100)1,210,00,2130
2Д216А100 (100)10,01001,410,00,05175D38
2Д216Б200 (200)10,01001,410,00,05175
2Д217А100 (100)3,050 (100)1,33,00,05125D39
2Д217Б200 (200)3,050 (100)1,33,00,05125
2Д219А15 (15)10,02502000,5510,010115D23a
2Д219Б20 (20)10,02502000,5510,010115
2Д219В15 (15)10,02502000,4510,01085
2Д219Г20 (20)10,02502000,4510,01085
2Д220А400 (400)3,06010 (50)1,53,00,045155D38
2Д220Б600 (600)3,06010 (50)1,53,00,045155
2Д220В800 (800)3,06010 (50)1,53,00,045155
2Д220Г1000(1000)3,06010 (50)1,53,00,045155
2Д220Д400 (400)3,06010 (50)1,33,00,045155
2Д220Е600 (600)3,06010 (50)1,33,00,045155
2Д220Ж800 (800)3,06010 (50)1,33,00,045155
2Д220И1000 (1000)3,06010 (50)1,33,00,045155
КД223А200 (200)2,0351,36,010150D40
КД226А100 (100)1,710351,41,70,0585D40
КД226Б200 (200)1,710351,41,70,0585
КД226В400 (400)1,710351,41,70,0585
КД226Г600 (600)1,710351,41,70,0585
КД226Д800 (800)1,710351,41,70,0585
КД227А100 (150)5,01,21,65,00,885D41a
КД227Б200 (300)5,01,21,65,00,885
КД227В300 (450)5,01,21,65,00,885
КД227Г400 (600)5,01,21,65,00,885
КД227Д500 (750)5,01,21,65,00,885
КД227Е600 (850)5,01,21,65,00,885
КД227Ж800 (1200)5,01,21,65,00,885
2Д230А400 (400)3,06010 (50)1,53,00,045125D42б
2Д230Б600 (600)3,06010 (20)1,53,00,045125
2Д230В800 (800)3,06010 (20)1,53,00,045125
2Д230Г1000(1000)3,06010 (20)1,53,00,045125
2Д230Д400 (400)3,06010 (20)1,33,00,045125
2Д230Е600 (600)3,06010 (50)1,33,00,045125
2Д230Ж800 (800)3,06010 (20)1,33,00,045125
2Д230И1000(1000)3,06010 (20)1,33,00,045125
2Д231А(150)10,01502001,010,00,05125D42a
2Д231Б(200)10,01502001,010,00,05125
2Д231В(150)10,01502001,010,00,05125
2Д231Г(200)10,01502001,010,00,05125
2Д232А(15)10,0250200(200)0,610,07,5100D41a
2Д232Б(25)10,0250200(200)0,710,07,5100
2Д232В(25)10,0250200(200)0,710,07,5100
2Д234А100 (100)3,01050 (50)1,53,00,1125D38
2Д234Б200 (200)3,01050 (50)1,53,00,1125
2Д234В400 (400)3,01050 (50)1,53,00,1125
2Д251А(50)10,01502001,010,00,05125D42a
2Д251Б(70)10,01502001,010,00,05125
2Д251В(100)10,01502001,010,00,05125
2Д251Г(50)10,01502001,010,00,05125
2Д251Д(70)10,01502001,010,00,05125
2Д251Е(100)10,01502001,010,00,05125

 

Возможно, Вам это будет интересно:

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/3196

meandr.org