Меню Рубрики

Диоды средней мощности характеристики

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Обычно к быстродействию, ёмкости p-n перехода и стабильности параметров данного типа диодов специальных требований не предъявляется.
Частотный диапазон выпрямительных диодов невелик, предельная частота в большинстве случаев не превышает 20 кГц.
Среди выпрямительных диодов следует особо выделить диоды Шоттки, 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).

Мощность выпрямительных диодов определяется максимально допустимым прямым током.

В соответствии с этой характеристикой принята следующая классификация:
– Слаботочные выпрямительные диоды, они используются в цепях с током не более 0,3 А.
Такие устройства, как правило, выполнены в пластмассовом корпусе и имеют малый вес и небольшие габариты.
– Устройства, рассчитанные на среднюю мощность, могут работать с током в диапазоне 0,3-10 А.
Такие элементы, в большинстве своём, изготавливаются корпусе из металла и снабжены жёсткими выводами.
– Силовые полупроводниковые элементы, рассчитанные на прямой ток свыше 10 А.
Производятся такие устройства в металлокерамических или металлостеклянных корпусах штыревого или таблеточного типа.

Условные обозначения электрических параметров, характеризующих свойства
выпрямительных полупроводниковых диодов средней мощности:

Основное предназначение выпрямительных диодов — преобразование напряжения. Но это не единственная сфера применения данных полупроводниковых элементов. Их устанавливают в цепи коммутации и управления, используют в каскадных генераторах и т.д. Начинающим радиолюбителям будет интересно узнать, как устроены эти полупроводниковые элементы, а также их принцип действия. Начнем с общих характеристик.

Устройство и конструктивные особенности

Основной элемент конструкции – полупроводник. Это пластина кристалла кремния или германия, у которого имеются две области р и n проводимости. Из-за этой особенности конструкции она получила название плоскостной.

При изготовлении полупроводника обработка кристалла производится следующим образом: для получения поверхности р-типа ее обрабатывают расплавленным фосфором, а р-типа – бором, индием или алюминием. В процессе термообработки происходит диффузия этих материалов и кристалла. В результате образуется область с р-n переходом между двумя поверхностями с различной электропроводимостью. Полученный таким образом полупроводник устанавливается в корпус. Это обеспечивает защиту кристалла от посторонних факторов воздействия и способствует теплоотводу.

Помимо этого у германиевых элементов значительно уже диапазон рабочей температуры, он варьируется в пределах от -60°С до 85°С. При превышении верхнего температурного порога резко увеличивается обратный ток, что отрицательно отражается на эффективности устройства. У кремниевых полупроводников верхний порог порядка 125°С-150°С.

Классификация по мощности

Мощность элементов определяется максимально допустимым прямым током. В соответствии этой характеристики принята следующая классификация:

  • Слаботочные выпрямительные диоды, они используются в цепях с током не более 0,3 А. Корпус таких устройств, как правило, выполнен из пластмассы. Их отличительные особенности – малый вес и небольшие габариты. Выпрямительные диоды малой мощности
  • Устройства, рассчитанные на среднюю мощность, могут работать с током в диапазоне 0,3-10 А. Такие элементы, в большинстве своем, изготавливаются корпусе из металла и снабжены жесткими выводами. На одном один из них, а именно на катоде, имеется резьба, позволяющая надежно зафиксировать диод на радиаторе, используемого для отвода тепла. Выпрямительный диод средней мощности
  • Силовые полупроводниковые элементы, они рассчитаны на прямой ток свыше 10 А. Производятся такие устройства в металлокерамических или металлостеклянных корпусах штыревого (А на рис. 4) или таблеточного типа (В). Рис. 4. Выпрямительные диоды высокой мощности

Перечень основных характеристик

Ниже приведена таблица, с описанием основных параметров выпрямительных диодов. Эти характеристики можно получить из даташита (технического описания элемента). Как правило, большинство радиолюбителей к этой информации обращаются в тех случаях, когда указанный в схеме элемент недоступен, что требует найти ему подходящий аналог.

Таблица основных характеристик выпрямительных диодов

Заметим, что в большинстве случаев, если требуется найти аналог тому или иному диоду, первых пяти параметров из таблицы будет вполне достаточно. При этом желательно учесть диапазон рабочей температуры элемента и частоту.

Принцип работы

Проще всего объяснить принцип действия выпрямительных диодов на примере. Для этого смоделируем схему простого однополупериодного выпрямителя (см. 1 на рис. 6), в котором питание поступает от источника переменного тока с напряжением UIN (график 2) и идет через VD на нагрузку R.

Рис. 6. Принцип работы однодиодного выпрямителя

Во время положительного полупериода, диод находится в открытом положении и пропускает через себя ток на нагрузку. Когда приходит очередь отрицательного полупериода, устройство запирается, и питание на нагрузку не поступает. То есть происходит как бы отсечение отрицательной полуволны (на самом деле это не совсем верно, поскольку при данном процессе всегда имеется обратный ток, его величина определяется характеристикой Iобр).

В результате, как видно из графика (3), на выходе мы получаем импульсы, состоящие из положительных полупериодов, то есть, постоянный ток. В этом и заключается принцип работы выпрямительных полупроводниковых элементов.

Заметим, что импульсное напряжение, на выходе такого выпрямителя подходить только для питания малошумных нагрузок, примером может служить зарядное устройство для кислотного аккумулятора фонарика. На практике такую схему используют разве что китайские производители, с целью максимального удешевления своей продукции. Собственно, простота конструкции является единственным ее полюсом.

К числу недостатков однодиодного выпрямителя можно отнести:

  • Низкий уровень КПД, поскольку отсекаются отрицательные полупериоды, эффективность устройства не превышает 50%.
  • Напряжение на выходе примерно вдвое меньше, чем на входе.
  • Высокий уровень шума, что проявляется в виде характерного гула с частотой питающей сети. Его причина – несимметричное размагничивание понижающего трансформатора (собственно именно поэтому для таких схем лучше использовать гасящий конденсатор, что также имеет свои отрицательные стороны).
Читайте также:  Гладильная доска gimi eden

Заметим, что эти недостатки можно несколько уменьшить, для этого достаточно сделать простой фильтр на базе высокоемкостного электролита (1 на рис. 7).

Рис. 7. Даже простой фильтр позволяет существенно снизить пульсации

Принцип работы такого фильтра довольно простой. Электролит заряжается во время положительного полупериода и разряжается, когда наступает черед отрицательного. Емкость при этом должна быть достаточной для поддержания напряжения на нагрузке. В этом случае импульсы несколько сгладятся, примерно так, как продемонстрировано на графике (2).

Приведенное решение несколько улучшит ситуацию, но ненамного, если запитать от такого однополупериодного выпрямителя, например, активные колонки компьютера, в них будет слышаться характерный фон. Для устранения проблемы потребуются более радикальное решение, а именно диодный мост. Рассмотрим принцип работы этой схемы.

Устройство и принцип работы диодного моста

Существенно отличие такой схемы (от однополупериодной) заключается в том, что напряжение на нагрузку подается в каждый полупериод. Схема включения полупроводниковых выпрямительных элементов продемонстрирована ниже.

Принцип работы диодного моста

Как видно из приведенного рисунка в схеме задействовано четыре полупроводниковых выпрямительных элемента, которые соединены таким образом, что при каждом полупериоде работают только двое из них. Распишем подробно, как происходит процесс:

  • На схему приходит переменное напряжение Uin (2 на рис. 8). Во время положительного полупериода образуется следующая цепь: VD4 – R – VD2. Соответственно, VD1 и VD3 находятся в запертом положении.
  • Когда наступает очередность отрицательного полупериода, за счет того, что меняется полярность, образуется цепь: VD1 – R – VD3. В это время VD4 и VD2 заперты.
  • На следующий период цикл повторяется.

Как видно по результату (график 3), в процессе задействовано оба полупериода и как бы не менялось напряжение на входе, через нагрузку оно идет в одном направлении. Такой принцип работы выпрямителя называется двухполупериодным. Его преимущества очевидны, перечислим их:

  • Поскольку задействованы в работе оба полупериода, существенно увеличивается КПД (практически вдвое).
  • Пульсация на выходе мостовой схемы увеличивает частоту также вдвое (по сравнению с однополупериодным решением).
  • Как видно из графика (3), между импульсами уменьшается уровень провалов, соответственно сгладить их фильтру будет значительно проще.
  • Величина напряжения на выходе выпрямителя приблизительно такая же, как и на входе.

Помехи от мостовой схемы незначительны, и становятся еще меньше при использовании фильтрующей электролитической емкости. Благодаря этому такое решение можно использовать в блоках питания, практически, для любых радиолюбительских конструкций, в том числе и тех, где используется чувствительная электроника.

Читайте также:  Заказать опломбировку счетчика холодной воды

Заметим, совсем не обязательно использовать четыре выпрямительных полупроводниковых элемента, достаточно взять готовую сборку в пластиковом корпусе.

Тип Uоб/Uимп
В/В
Iпр/Iимп
А/А
Uпр/Iпр
В/А
Cд/Uд
пф/В
Io(25)Ioм
мкА/мкА
Fmax
кГц
P
Вт
2Д101А
КД102А
КД102Б
КД103А
КД103Б
КД104А
КД105А
КД105Б
КД105В
КД105Г
КД106А
ГД107А
ГД107Б
2Д108А
2Д108Б
КД109А
КД109Б
КД109В
АД110А
КДС111А
КДС111Б
КДС111В
АД112А
ГД113А
2Д114А5
2Д114Б5
2Д114В5
2Д115А1
КД116А1
КД116Б1
2Д118А1
2Д120А1
2Д121А
2Д122АС
2Д122БС
2Д123А91
КД126А
КД127А
КД128А
КД128Б
КД128В

100/
100/
200/
200/
35/50
35/50
70/100
70/100
140/200
140/200
210/300
210/300
280/400
280/400
350/500
350/500
420/600
420/600
560/800
420/600
560/800
560/800
700/1000
700/1000
560/800
560/800
700/1000
700/1000
280/400
420/600
400/400
200/200
50/ 50
/500
/400
/300
/200
/100
/500
/600
/700
/100
/200
400/
500/
600/
600/
100/100
400/400
600/600
800/800
1000/1000
800/
800/
1000/
1000/
200/
200/
100/
100/
200/200
200/200
200/200
100/100
400/400
600/600
200/200
100/100
200/200
100/100
100/100
100/135
/15
/20
400/400
600/600
800/800
1000/1000
400/400
600/600
800/800
1000/1000
/100
/200
/400
/600
/20
/30
/40
/20
/30
/40
200/230
/15
/25
/35
100/100
200/200
400/400
600/600
800/800
600/600
100/150
200/250
300/450
400/600
500/700
600/850
800/1200
100/100
/15
/25
/35
400/400
600/600
800/800
1000/1000
400/400
600/600
800/800
1000/1000
/150
/200
/150
/200
15/15
25/25
35/35
100/100
200/200
400/400
40/40
30/30
600/600
800/800
100/100
200/200
25/25
35/35
45/45
100/100
150/150
200/200
1500/1500
50/ 50
100/100
200/200
400/400
600/600
800/800
1000/1000
100/100
100/100
200/200
200/200
400/450
200/250
100/150
100/100
200/200
400/400
600/600
800/800
50/50
1000/1000
1000/1000
800/800
800/800
600/600
600/600
400/400
400/400
1000/1200
40/40
30/30
20/20
125/140

Популярные записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector