Выпрямитель диод: Однополупериодный выпрямитель: принцип работы и применение

Содержание

Однополупериодный выпрямитель: принцип работы и применение

Однополупериодный выпрямитель – это самый простой вид выпрямителя напряжения. Он берет на себя ровно половину от синусоидального переменного напряжения. По своим техническим характеристикам и принципам работы такой тип выпрямителя не подходит для очень многих сфер электрики и электроники.

В сигнале на выходе слишком много гармоник, которые трудно технически и практически отфильтровать. В настоящей статье будет рассмотрено строение, структура этого типы выпрямителя, а также где они могут быть использованы. Дополнением служат два ролика по данной теме, а также она подробная техническая лекция по данным типам выпрямления напряжения.

Как устроен выпрямитель тока

Схема однополупериодного выпрямителя

При подаче переменного sin-идального напряжения на первичную обмотку трансформатора напряжение на зажимах вторичной его обмотки также будет переменным синусоидальным и будет равноU2=U2msinwt. Диод проводит электрический ток только в том случае, когда его анод относительно катода будет иметь положительный потенциал. Поэтому ток в цепи – вторичная обмотка, диод и нагрузка – будет протекать только в одном направлении, то есть в течение одной половины периода переменного напряженияU

2. В результате этого ток, протекающий в цепи нагрузки, оказывается пульсирующим. Максимальное значение тока:

Im=U2m/RH, гдеRH– сопротивление потребителя постоянного тока.

Кривая получаемого в процессе однополупериодного выпрямления пульсирующего тока может быть разложена в гармонический ряд Фурье:

i=Im(1/π+1/2 sinwt-2/3π∙1 cos2wt-…).

Пульсирующий ток, как видно из выражения, кроме переменных составляющих содержит также и постоянную I=Im/π. Отсюда постоянная составляющая напряжения

U=IRH=Im/π∙RH=U2m

/π.

Через действующее значение напряжения: U=√2 ∙U2/π.

Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения.

График работы однополупериодного выпрямителя

Для оценки пульсаций при какой-либо схеме выпрямления вводится понятие коэффициента пульсаций q, под которым понимается отношение амплитуды Aнаиболее резко выраженной гармонической составляющей, входящей в кривые выпрямленного тока или напряжения, к постоянной составляющей Aв тока\напряжения в выходной цепи выпрямителя:q=Am/AB.

Для схемы однополупериодного выпрямителя: q=0.5Im/(1/π ∙Im)=π/2. В течение половины периода, когда анод диода имеет отрицательный относительно катода потенциал, диод тока не проводит. Напряжение, воспринимаемое диодом в непроводящий полупериод, называется обратным напряжением U

обр. Обратное напряжение на диоде будет определяться напряжением на вторичной обмотке. Максимальное значение напряженияUобрm=U2m. Значит, вентиль надо выбирать так, чтобы [Umax обр]>=U2m.

Недостатки такой схемы выпрямления: большие пульсации выпрямленного тока и напряжения, а также плохое использование трансформатора, поскольку по его вторичной обмотке протекает ток только в течение половины периода. Такую установку используют в маломощных системах, когда выпрямленный ток мал.

Как устроен выпрямитель

Напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора подаётся на один единственный диод. Поэтому выпрямитель и назван однополупериодным. Выпрямляется только один полупериод и на выходе получается импульсное напряжение. Схема проста и не требует большого количества элементов. Это и сказывается на качестве выпрямленного напряжения. При низких частотах переменного напряжения (например, как в электросети – 50 Гц) выпрямленное напряжение получается сильно пульсирующим. А это очень плохо.

Для того чтобы снизить величину пульсации выпрямленного напряжения приходится брать величину конденсатора С1 очень большую, порядка 2000 – 5000 микрофарад, что увеличивает размер блока питания, так как электролиты на 2000 – 5000 мкф имеют довольно большие размеры. Поэтому на низких частотах эта схема практически не используется. Зато однополупериодные выпрямители прекрасно зарекомендовали себя в импульсных блоках питания работающих на частотах 10 – 15 кГц (килогерц).

На таких частотах величина ёмкости фильтра может быть очень небольшой, а простота схемы уже не столь сильно влияет на качество выпрямленного напряжения.

Примером использования однополупериодного выпрямителя может служить простой зарядник от сотового телефона. Так как зарядник сам по себе маломощный, то в нём применяется однополупериодная схема, причём как во входном сетевом выпрямителе 220V (50Гц), так и в выходном, где требуется выпрямить переменное напряжение высокой частоты со вторичной обмотки импульсного трансформатора. К несомненным достоинствам такого выпрямителя следует отнести минимум деталей, низкую стоимость и простые схемные решения. В обычных (не импульсных) блоках питания многие десятилетия успешно работают двухполупериодные выпрямители.

Двухполупериодные выпрямители

Они бывают двух схемных решений: выпрямитель со средней точкой и мостовая схема, известная, как схема Гретца. Выпрямитель со средней точкой требует более сложного в исполнении силового трансформатора, хотя диодов там используется в два раза меньше чем в мостовой схеме. К недостаткам двухполупериодного выпрямителя со средней точкой можно отнести то, что для получения одинакового напряжения, число витков во вторичной обмотке трансформатора должно быть в два раза больше, чем при использовании мостовой схемы. А это уже не совсем экономично с точки зрения расходования медного провода.

Далее на рисунке показана типовая схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой. Величина пульсаций выпрямленного напряжения меньше чем у однополупериодного выпрямителя и величину конденсатора фильтра так же можно использовать гораздо меньшую. Как видим, на выходе выпрямителя уже в два раза меньше “провалов” напряжения – тех самых пульсаций.

Интересно почитать: что такое клистроны.

Активно применяется схема выпрямителя со средней точкой в выходных выпрямителях импульсных блоков питания для ПК. Так как во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора требуется меньшее число витков медного провода, то гораздо эффективнее применять именно эту схему. Диоды же применяются сдвоенные, т.е. такие, у которых общий корпус и три вывода (два диода внутри). Один из выводов – общий (как правило катод). По виду сдвоенный диод очень похож на транзистор.

Выпрямитель напряжения

Наибольшую популярность приобрела в бытовой и промышленной аппаратуре мостовая схема. Можно без преувеличения сказать, что это самая распространённая схема. На практике вы с ней ещё не раз встретитесь. Она содержит четыре полупроводниковых диода, а на выходе, как правило, ставится RC-фильтр или только электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций напряжения. О данной схеме уже рассказывалось на странице про диодный мост. Стоит отметить, что и у мостовой схемы есть недостатки. Как известно, у любого полупроводникового диода есть так называемое прямое падение напряжения (Forward voltage drop – V

F).

Для обычных выпрямительных диодов оно может быть 1 – 1,2 V (зависит от типа диода). Так вот, при использовании мостовой схемы на диодах теряется напряжение, равное 2 x VF, т.е. около 2 вольт. Это происходит потому, что в выпрямлении одной полуволны переменного тока участвуют 2 диода (затем другие 2). Получается, что на диодном мосте теряется часть напряжения, которое мы снимаем со вторичной обмотки трансформатора, а это явные потери. Поэтому в некоторых случаях в составе диодного моста применяются диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения невелико (около 0,5 вольта). Правда, стоит учесть, что диод Шоттки не рассчитан на большое обратное напряжение и очень чувствителен к его превышению.

Трансформатор с однополупериодным выпрямителем

Наиболее распространенные схемы

Выпрямителем называется электронное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный. В основе выпрямителей лежат полупроводниковые приборы с односторонней проводимостью – диоды и тиристоры. При небольшой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) преобразование переменного тока в постоянный осуществляют с помощью однофазных выпрямителей. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных электронных устройств, обмоток возбуждения двигателей постоянного тока небольшой и средней мощности и т.д.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Для упрощения понимания работы схем выпрямления будем исходить из расчета, что выпрямитель работает на активную нагрузку. Схема содержит один выпрямительный диод, включенный между вторичной обмоткой трансформатора и нагрузкой. Напряжение u2 изменяется по синусоидальному закону, т.е. содержит положительные и отрицательные полуволны (полупериоды). Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда к аноду диода VD прикладывается положительный потенциал. При обратной полярности напряжения u2 диод закрыт, ток в нагрузке не протекает, но к диоду прикладывается обратное напряжение Uобр.

Т.о. на нагрузке выделяется только одна полуволна напряжения вторичной обмотки. Ток в нагрузке протекает только в одном направлении и представляет собой выпрямленный ток, хотя носит пульсирующий характер. Такую форму напряжения (тока) называют постоянно-импульсная.

Выпрямленные напряжения и ток содержат постоянную (полезную) составляющую и переменную составляющую (пульсации). Качественная сторона работы выпрямителя оценивается соотношениями между полезной составляющей и пульсациями напряжения и тока. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет 1,57. Среднее за период значение выпрямленного напряжения Uн = 0,45U2. Максимальное значение обратного напряжения на диоде Uобр.max = 3,14Uн.

Достоинством данной схемы является простота, недостатки: плохое использование трансформатора, большое обратное напряжение на диоде, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Состоит из четырех диодов, включенных по мостовой схеме. В одну диагональ моста включается вторичная обмотка трансформатора, в другую – нагрузка.

Общая точка катодов диодов VD2, VD4 является положительным полюсом выпрямителя, общая точка анодов диодов VD1, VD3 – отрицательным полюсом.

Выпрямитель электрического тока

Его электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток. В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону. В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним. Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Однофазная мостовая схема выпрямления

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

Из сземы видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна. Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = Umax / π = 0,318 Umax

где: π — константа равная 3,14.

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток. Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Работа выпрямительного диода

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о том, что однополупериодный выпрямитель, рассказано в исследовательской работе по выпрямителям. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.meanders.ru

www.electricalschool.info

www.radioprog.ru

www.go-radio.ru

www.studfile.net

Предыдущая

ТеорияКак работает выпрямитель напряжения

Следующая

ТеорияЧто такое мостовой выпрямитель и как он устроен

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.

Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Диодный мост для сварочного аппарата

Главная » Статьи » Диодный мост для сварочного аппарата

Оглавление: [скрыть]

  • Что такое диодный мост
  • Собираем диодный мост
  • Области применения диодных мостов

Всем известно, что мост может быть сооружен через речку, через дорогу, через овраг. Но далеко не все слышали выражение «диодный мост».Что это такое и для чего нужен подобный мост?

Рисунок 1. Стандартная схема диодного моста.

Что такое диодный мост

Свойство диодов пропускать напряжение только в одну сторону известно еще из школьной программы по физике. Диодный мост (рис. 1) состоит из 4 диодов. Эта карта показывает схему пайки деталей изделия. Основное его предназначение — преобразовывать переменное напряжение в постоянное.

Сначала эти схемы собирались на радиолампах. Это было дорого и сложно. Сейчас полупроводниковые изделия стали довольно дешевы, поэтому заданные конструкции паяют с их применением. Схема, собранная с применением диодов (рис.

2), может дополняться фильтрами, собранными с применением полярных конденсаторов, дросселем и стабилитроном напряжения.

Рисунок 2. Схема параллельного включения диодных мостов, для больших токов сварочного аппарата.

Готовое изделие позволяет:

  • получать на выходе постоянное напряжение;
  • избежать тока подмагничивания, который может появиться в трансформаторе, питающем схему;
  • увеличить КПД трансформатора и сделать его с меньшими габаритами.

Схема может собираться из отдельно взятых диодов или представлять собой монолитную конструкцию различной формы и размеров. Ее часто называют сборкой. Диодная сборка предпочтительнее. Она обычно имеет меньшие размеры.

Все диоды внутри имеют совершенно одинаковые параметры. Монтировать такую конструкцию в общую схему прибора значительно проще. Недостаток конструкции — в случае сгорания любого диода нужно менять всю сборку. В схеме, состоящей из отдельных диодов, в таком случае меняется только сгоревший элемент.

Принцип работы диодного моста.

Для изготовления диодов и мостов на их базе применяются различные материалы. В маркировке деталей присутствуют буквы и цифры, которые обозначают:

  • «Г» — германий и его соединения;
  • «К» — кремний и соединения;
  • «А» — галлий;
  • «И» — индий;
  • «Ц» — готовый мост.

Цифры обычно обозначают номер разработки изделия. Все это относится к изделиям, выпущенным в СССР и России.

Источник: http://www.samsvar.ru/stati/diodnyj-most-dlya-svarochnogo-apparata.html

Выбор диодного моста для сварочного аппарата

Современный аппарат для сварки состоит из множества компонентов и узлов, которые отвечают за полноценную работу оборудования.

Одним из важнейших компонентов является диодный мост сварочного оборудования. В связке с остальными узлами он играет первостепенную роль, преобразовывая энергию из постоянной в пульсирующую.

У диодных мостов есть масса достоинств, которые улучшают и ускоряют работу.

Существует множество определений, что из себя представляют диоды для сварочного аппарата.

Каждый мастер трактует по-своему, ровно как и учебники, поэтому многим начинающим сварщикам трудно понять, что из себя представляют сварочные диоды и каков принцип их действия.

Особенно, если сварщик не обладает особыми знаниями в области электротехники. В этой статье мы постараемся кратко рассказать все о диодах и диодных мостах, поведаем об особенностях их строения и подключения.

Определение

Говоря простыми словами, диодный мост — это стандартный выпрямитель. Он состоит из нескольких мощных силовых диодов, связанных в единую цепь. Справа схема диодного моста. Это его стандартная схема, которую с опытом можно модифицировать под свои нужды.

Диоды крепятся к радиаторам с помощью болтов и гаек. Вся эта конструкция находится под постоянным напряжением и призвана выполнять простую, но важную роль — преобразовать ток переменный в ток пульсирующий.

Этот процесс называется выпрямлением, поэтому сварочные мосты называют выпрямителями.

Кстати, один из самых эффективных выпрямителей — ВД 306. Его изготавливают многие заводы и даже сами сварщики делают его своими руками из подручных средств.

Экземпляры, изготовленные на заводе, позволяют плавно регулировать ток, но при этом потребляют достаточно много электроэнергии — около 12 киловатт, и весят 100 кг. Согласитесь, не очень удобный прибор для любительской сварки в гараже. Поэтому его используют в цехах и на заводах.

А в домашних условиях используют самодельные выпрямители из диодов или более компактные приборы.

Использование диодов позволяет решить сразу несколько проблем:

  • Диодный мост стабилизирует перепады напряжения и помогает запуститься аппаратам со слабыми техническими характеристиками.
  • Качество сварного шва становится лучше.
  • Дуга заживается проще и быстрее, даже если аппарат выдает малый показатель напряжения.
  • Диодный мост на сварочном аппарате улучшает характеристики дуги. Она горит стабильнее и дольше.

Типы сварочных диодов и их особенности

Ключевой элемент сварочного диодного моста — это сами диоды. Сейчас в магазине представлено множество силовых диодов, со своими характеристиками и особенностями. Ниже вы можете видеть таблицу с классификацией диодов.

Опытные сварщики умудряются покупать их на барахолках или радиорынках, экономя деньги. Вы тоже можете попробовать поискать нужные вам диоды на ближайшем рынке, но учтите, что нечестные продавцы часто продают неработающие или небезопасные комплектующие.

Приобретайте их только если разбираетесь в электротехнике.

Вне зависимости от типа диоды также делятся по силе тока. Они могут быть малой мощности (с показателем до 3*102 миллиампер), средней мощности (с показателем от 3*102 миллиампер до 10 ампер) и высокой мощности (от 10 ампер и более). Мощные сварочные диоды бывают точечными и плоскостными.

Плоскостные используются в выпрямителях с низкой частотой работы, а точечные используются во всех остальных случаях. Так или иначе, все они применяются при изготовлении диодного моста для сварочного аппарата.

Если диоды использовать с хорошим сварочным аппаратом, то можно добиться более качественного преобразования тока.

Сборка диодного моста

Обычно для диодного моста используют 4 диода, но можно использовать от 2 до 5 штук. Количество диодов зависит от значения тока, который нам нужно получить; чем больше диодов, тем больше ток. Мы будем использовать 4 штуки.

Два диода подключаются друг к другу параллельно и имеют разную направленность. Еще два диода подключаются так же параллельно, но направлены друг к другу. При правильном подключении все компоненты как раз и образуют диодный мос

Диодный выпрямитель: определение, схема, прицнип работы

В статье вы узнаете что такое диодный выпрямитель, как он работает, строение данного элемента, рассмотрим как его протестировать, а так же функционал и применение выпрямителя.

Вступление

Диодный выпрямитель представляет собой полупроводниковое устройство и подпадает под действие «активных» электронных компонентов. Его основная функция — пропускать электрический токтолько в одном направлении и блокировать от другого. Это свойство также приводит к выпрямлению электрического тока при использовании источника переменного тока. Выпрямительный диод обычно распознается по его черному цвету и белому кольцу на одном из концов, что сопоставимо с цветовым кодированием резисторов, которое мы изучали в предыдущей статье.  Его размер может отличаться в зависимости от мощности. У диода два конца с двумя выводами или клеммами, отсюда и название диода (в переводе с греческого означает двуногий).

Внутреннее описание

Диод, как и все полупроводники, в основном состоит из чистого кремния (более популярного в настоящее время, чем германий). По своей природе кремний является плохим проводником электричества, поэтому, смешивая в нем определенные примеси (легирование), в некоторой степени достигается проводимость. Эти примеси могут быть положительными носителями или отрицательными носителями заряда, известными как p-тип и n-тип соответственно.

В диоде кремний p-типа и кремний n- типа сплавляются вместе, образуя соединение, называемое pn-переходом. При подключении к источнику напряжения этот переход ограничит поток тока от n- типа к p-типу и позволит протекать току от p-типа к кремнию n- типа, только если напряжение превышает 0,6 вольт.  Это минимальное напряжение требуется в любом кремниевом полупроводнике для инициирования проводимости электронов и известно как прямое напряжение. Вывод p-типа диода называется анодом, а вывод n- типа называется катодом и обозначается кольцом или полосой на его корпусе.

Принцип работы и функции

В электронной схеме диод действует так же, как резиновый клапан в велосипедной шине. Клапан позволяет перекачиваемому воздуху поступать с одной стороны и блокирует с другой. Аналогично, выпрямительный диод пропускает ток только в одном направлении. Таким образом, он используется в качестве защиты от полярности в электронных цепях, чтобы избежать опасности случайного изменения напряжения питания.

Другой важной функцией выпрямительного диода является выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный ток. Напряжение в переменном токе изменяется с положительного на отрицательное и наоборот количество раз в секунду.  В зависимости от соединения, выпрямительный диод позволит проходить только положительному или отрицательному циклу и блокировать другой. Таким образом, результат будет либо чисто положительным, либо отрицательным. Это известно как исправление. Это свойство хорошо используется в источниках питания, адаптерах переменного / постоянного тока, зарядных устройствах и т.д. Но важно знать, что для диода потребуется минимальное входное напряжение не менее 0,7 В на нем, чтобы успешно выполнить описанную выше процедуру выпрямления или, другими словами, диоду необходимо минимум 0,7 вольт, чтобы удовлетворительно инициировать проведение электричества.

Тестирование выпрямителя

Шаги, необходимые для тестирования диодного выпрямителя, следующие:

  • Возьмите качественный цифровой мультиметр;
  • Установите диапазон в положение диода;
  • На дисплее вы должны получить 3 или бесконечное чтение напряжения в зависимости от используемого мультиметра;
  • Подключите красный зонд к катоду, а черный зонд — к аноду диода;
  • Дисплей сразу покажет низкое прямое падение напряжения (выпрямительный диод) около 0,6 вольт;
  • Теперь поменяйте местами соединения, дисплей вернется к своему первоначальному показанию, указывая, что диод хороший;
  • Если счетчик отображает любые другие показания, диод может быть негерметичным или неисправным, а показание 0000 означает короткое замыкание.

Выпрямители переменного тока и напряжения


   Недостатком гальванических элементов, используемых для питания различной электронной аппаратуры, является ограниченный срок их службы и необходимость периодической замены. Такие неудобства особенно ощутимы, когда нагрузка потребляет токи большой силы, например, при питании электродвигателей постоянного тока, выходных каскадов мощного усилителя и т. п. Поэтому для питания электронной аппаратуры лучше использовать электрическую энергию промышленной сети.
   Однако подключать электронное устройство, рассчитанное на питание от батарей, непосредственно к промышленной сети нельзя. Предварительно переменное напряжение сети необходимо преобразовать в постоянное. Последовательность такого преобразования показана на рисунке.
  

  
  
   Для питания транзисторной аппаратуры в большинстве случаев используются напряжения, меньшие, чем сетевые. Это возможно при применении трансформатора, называемого силовым. Затем переменное напряжение надо преобразовать в постоянное. Постоянное напряжение получают в два этапа.
   На первом этапе переменное напряжение преобразуется в пульсирующее, отличающееся от переменного тем, что оно изменяется только в одну сторону от нулевого значения. Устройство, осуществляющее такое преобразование, называется выпрямителем.
   Второй этап состоит в преобразовании с помощью электрического фильтра выпрямленного (пульсирующего) напряжения в постоянное.


   Для получения пульсирующего напряжения из переменного используют специальные элементы, обладающие односторонней электропроводностью: полупроводниковые и электровакуумные диоды.
   Самый простой выпрямитель можно построить на основе всего лишь одного выпрямительного элемента, например полупроводникового диода.

   При подключении выпрямителя к источнику переменного напряжения UBX в течение положительных полупериодов переменного напряжения диод VD оказывается включенным в прямом направлении, сопротивление его становится очень небольшим и через нагрузку RH протекает ток, вызывающий на ней падение напряжения.
   В течение отрицательных полупериодов диод включается в обратном направлении, его сопротивление становится очень большим, в результате чего ток, протекающий через диод и нагрузку, оказывается весьма малым. Таким образом, благодаря полупроводниковому диоду через нагрузку протекает пульсирующий ток. Поскольку этот ток протекает лишь в положительные полупериоды, а при отрицательных полупериодах очень мал, такой выпрямитель называют однополупериодным. Частота пульсаций однополупериодного выпрямителя равна частоте напряжения, подводимого к выпрямителю.
   Пульсирующий ток, протекая через нагрузку, создает на ней пульсирующее напряжение, которое является источником сильных помех. Если от такого источника напряжения питать, например, радиоприемник, будет слышен сильный неприятный гул, называемый фоном.
Чтобы его уменьшить, следует «сгладить» пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Для этого выпрямленное напряжение подают сначала на сглаживающее устройство — фильтр, а уже с фильтра — на нагрузку.
   Простейшим фильтром может служить конденсатор, подключаемый параллельно нагрузке. В течение положительного полупериода входного напряжения ток протекает через нагрузку RH и конденсатор С, заряжая его до некоторого максимального напряжения. В отрицательный полупериод диод закрывается, и конденсатор начинает разряжаться через нагрузку. Таким образом, через нагрузку ток протекает как в положительный, так и в отрицательный полупериоды входного напряжения. Источником тока, протекающего через нагрузку в отрицательный полупериод, является конденсатор. Вследствие того, что по мере разрядки конденсатора напряжение на нем уменьшается, будет уменьшаться и напряжение на нагрузке. Следовательно, напряжение на нагрузке при подключении параллельно ей конденсатора остается пульсирующим, но амплитуда пульсаций Uп меньшая, чем при отсутствии конденсатора. Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд будет накоплен им в положительный полупериод и тем больше времени потребуется для его разрядки. А это значит, что увеличение емкости конденсатора приводит к уменьшению пульсаций.
   Отношение амплитуды пульсаций напряжения Uп к среднему значению выпрямленного напряжения U0 называют коэффициентом пульсаций Кр. Из графиков видно, что подключение к выходу выпрямителя конденсатора приводит к уменьшению коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения.
   Однополупериодный выпрямитель прост по конструкции, однако обладает наименьшим по сравнению с другими видами выпрямителей коэффициентом полезного действия (КПД) и повышенными пульсациями выпрямленного напряжения. Амплитуда пульсаций значительно увеличивается при возрастании тока нагрузки, так как при этом увеличивается разрядный ток конденсатора С. Поэтому однополупериодные выпрямители с емкостным фильтром используются для питания маломощных приемников и других устройств с малым током потребления.

 


   Для питания радиоаппаратуры чаще всего используются выпрямители, работающие по двухполупериодной схеме. В одном из таких двухполупериодных выпрямителей применяется средний вывод от вторичной обмотки трансформатора. Выпрямительные диоды VD1 и VD2 подключены к концам вторичной обмотки. Такой выпрямитель представляет собой как бы два однополупериодных выпрямителя, работающих на общую нагрузку RH и фильтр С.
   Действительно, когда на верхнем конце вторичной обмотки возникает положительное напряжение (положительный полупериод), на нижнем конце вторичной обмотки образуется отрицательное напряжение (отрицательный полупериод. Поэтому диод VD1 будет открыт, a VD2 закрыт, и ток нагрузки создается напряжением верхней половины вторичной обмотки трансформатора.
   В следующий полупериод напряжение на верхнем конце вторичной обмотки трансформатора окажется отрицательным, а на нижнем — положительным. Диод VD1 будет закрыт, a VD2 — открыт, ток нагрузки вырабатывается нижней половиной IIб вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, в данной схеме диоды VD1 и VD2 работают поочередно, и процесс выпрямления переменного тока идет непрерывно.
   Частота пульсаций на выходе такого выпрямителя в 2 раза больше, чем в однополупериодном выпрямителе. Это приводит к увеличению выпрямленного тока, что облегчает задачу сглаживания пульсаций, так как уменьшается время, в течение которого происходит разрядка конденсатора фильтра.
   Коэффициент пульсаций в такой схеме оказывается в 2 раза меньше, чем в схеме однополупериодного выпрямителя.
   Чаще всего двухполупериодный выпрямитель выполняют по мостовой схеме.

 При этом приходится использовать не два, а четыре диода. Но зато трансформатор для такого выпрямителя изготовить проще: не надо делать дополнительного вывода от середины вторичной обмотки, и сама вторичная обмотка содержит в 2 раза меньшее число витков. Когда на верхнем конце вторичной обмотки образуется положительный полупериод («+»), а на нижнем — отрицательный («—»),ток протекает через диоды VD2, VD3 и нагрузку.
Диоды VD1 и VD4 при этом закрыты. В следующий полупериод переменного напряжения на верхнем конце вторичной обмотки создается отрицательное напряжение, а на нижнем — положительное, и ток протекает через диоды VD1, VD4 и нагрузку , а диоды VD2 и VD3 закрыты.

Выбор диодов для выпрямителя


   Диоды для выпрямителя выбирают по двум основным параметрам постоянному (выпрямленному) току, который должен давать выпрямитель, и обратному напряжению. Эти параметры выпрямительных диодов всегда приводятся в справочниках.
  Выпрямленный ток диода должен быть не меньше полного тока, потребляемого нагрузкой. Чтобы в процессе работы диоды меньше нагревались, желательно применять такие из них, у которых выпрямленный ток был бы в 2..3 раза больше, чем требуемый.
  В течение отрицательного полупериода, соответствующего закрытому состоянию диода, к выпрямительному диоду прикладывается обратное напряжение. Оно складывается из напряжения, действующего на вторичной обмотке, и напряжения на конденсаторе, подключенном к выходу выпрямителя. Так как при малых токах нагрузки конденсатор заряжается до напряжения, почти равного амплитудному на вторичной обмотке, можно считать, что максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду, равно удвоенному амплитудному напряжению вторичной обмотки. Например, если напряжение вторичной обмотки составляет 30 В, то амплитудное напряжение

Диод, использованный в таком выпрямителе, должен иметь допустимое обратное напряжение не менее 84 В.

 

Выпрямительные и импульсные диоды — Студопедия

Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с одним электрическим p-n – переходом и двумя выводами. Условное графическое изображение (УГО) диода показано на рис.3.1.

Выводы диода называются анодом А и катодом К. Иногда соответствующие выводы называют положительным «+» и отрицательным «-«. Диод пропускает ток в одном направлении. Если приложено напряжение UAK > 0, то диод открыт и работает в прямом направлении. При отрицательном напряжении UAK < 0 диод заперт. На рис. 3.2 показаны схемы включения диода при прямом и обратном включении.

Прямой ток всегда больше обратного на несколько порядков. Часто при анализе схем им можно пренебречь.

Диод как нелинейный элемент описывается вольтамперной характеристикой (в.а.х.) I(UAK). На рис.3.3 показана прямая ветвь в.а.х. кремниевого диода, полученная в системе моделирования MicroCAP. Прямой ток резко возрастает при достижении некоторого малого положительного напряжения UAK. Однако он не должен превышать некоторого определенного максимального значения Iмакс, так как иначе произойдет перегрев, и диод выйдет из строя. Из характеристики видно, что диод открывается не сразу, когда напряжение UAK становится больше нуля, а при достижении некоторого напряжения UD. Для германиевых диодов UD находится в пределах от 0,2 до 0,4 В, для кремниевых – от 0,5 до 0,8 В. Приближенно ход характеристики может быть описан значениями прямого напряжения UD при токах порядка 0,1Iмакс.


При отрицательном напряжении UAK через диод протекает обратный ток Iобр. Его величина намного меньше прямого тока и в некоторых случаях им можно пренебречь при анализе схем. Обратный ток при напряжениях ‌ UАК ‌ >Uобр. макс возрастает до значений, соизмеримых с прямым током. Обычные диоды в этой области работать не могут. Максимальное обратное напряжение определяется конструкцией диода и находится в пределах 10 В – 10 кВ.

Характеристику диода можно аппроксимировать с помощью экспоненциальной функции

, 3.1

где Iто – теоретический обратный ток, Uт = 25,5 мВ – термический потенциал, m – поправочный коэффициент, зависящий от типа диода, и находится в пределах 1 — 2. Для кремниевых диодов Iто = 10 пА, для германиевых — ITO = 100 нА; mUт=30 мВ, Iмакс=100 мА.

При анализе схем часто диод в открытом состоянии представляют замкнутым идеальным ключом (Рис.3.4,а) или идеальным источником напряжения величиной UD (Рис.3.4,б). В закрытом состоянии диод часто рассматривают как разрыв цепи (не учитывают обратный ток). При более детальном анализе схем в закрытом состоянии диод можно рассматривать как идеальный источник тока величиной Iобр. Использование той или иной модели диода зависит от степени детализации анализа схемы.


Как видно из вольтамперной характеристики диода прямое напряжение на диоде зависит от тока, протекающего через него. Их формулы 3.1можно определить, как возрастает прямое напряжение на диоде при возрастании тока в 10 раз:

и далее , ΔUAK = 60 ÷ 120 мВ.

Поскольку UT и I0 зависят от температуры, то прямое напряжение для фиксированного значения тока также зависит от температуры. Эта зависимость описывается с помощью температурного коэффициента напряжения диода

.

ТКН означает, что один и тот же ток диода достигается при напряжении UАК меньшем на 2 мВ при увеличении температуры на 1 градус. Пропорциональное уменьшение прямого напряжения с температурой при постоянной величине тока означает, что с увеличением температуры ток возрастает по экспоненциальному закону, если постоянное напряжение постоянно.

Экспоненциальную температурную зависимость имеет и обратный ток. Он удваивается при увеличении температуры на 10º. При достижении температуры на 100º обратный ток возрастет в тысячу раз.

Рассмотрим работу диода в динамическом режиме. Схема, с помощью которой можно исследовать переключения диода из проводящего состояния в закрытое, представлена на рис.3.5. Источник импульсного напряжения вырабатывает разно полярные импульсы амплитудой 5 В. Резистор R1 ограничивает ток через диод. Процесс переключения диода из одного состояние в другое наблюдаем по изменению напряжения на диоде. Графики напряжения генератора импульсов V1 и напряжения на диоде V(2), полученные в MicroCAP, показаны на рис.3.6. При отрицательном значении напряжения генератора диод закрыт, ток через него практически равен 0, падение напряжения на диоде 5 В. При изменении сигнала с генератора на положительное диод смещается в прямом направлении, через диод начинает протекать прямой ток. Однако прямое падение напряжения на диоде устанавливается не сразу, а через некоторое время. При этом происходит накопление носителей заряда в диоде. Величина накопленного заряда тем больше, чем больше прямой ток диода. При поступлении отрицательного импульса диод начинает закрываться не сразу, некоторое время поддерживается прямой ток. Этот ток обусловлен рассасыванием накопленных в диоде зарядов.

При использовании диодов в импульсных схемах необходимо учитывать переходные процессы при включении и выключении диодов. Для уменьшения времени переключения можно использовать диоды Шотки. Эти диоды имеют переход металл-полупроводник, который тоже обладает выпрямительным эффектом. Накопление заряда в переходе этого типа весьма мало. Поэтому время переключения может быть уменьшено до значений 100 пС. Другой особенностью этих диодов является малое прямое падение напряжение, составляющее около 0,3 В.

Выпрямительные диоды. Диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный, к быстродействию, емкости p-n – перехода и стабильности параметров которых обычно не предъявляют специальных требований, называют выпрямительными. Для выпрямительных диодов характерно, что они имеют малые сопротивления в проводящем состоянии и позволяют пропускать большие токи. Емкость выпрямительных диодов из-за большой площадиp-n- перехода велика и достигает значения десятков пФ.

Импульсные диоды. Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы в импульсных цепях. От выпрямительных диодов они отличаются малыми емкостями p-n-перехода (доли пикофарад) и рядом параметров, определяющих переходные характеристики диода. Уменьшение емкости достигается за счет уменьшения площади p-n- перехода, поэтому допустимые мощности рассеяния у них не велики (30 – 40 мВт). В быстродействующих импульсных цепях широко используются диоды Шотки. У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов, их быстродействие зависит только от скорости перезарядки барьерной емкости.

Как работает выпрямительный диод? — Определение строительства и исправления

Выпрямительный диод — полупроводниковый диод предназначен для выпрямления переменного тока (в основном с низкой частотой питания — 50 Гц при большой мощности, излучаемой при нагрузке). Чтобы «исправить» значение этого компонента, его основная задача — преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC) с помощью выпрямительных мостов. Вариант выпрямительного диода с барьером Шоттки особенно ценится в цифровой электронике.Выпрямительный диод способен проводить токи от нескольких миллиампер до нескольких килоампер и напряжения до нескольких киловольт.

Рис. 1. Обозначение выпрямительного диода

Выпрямительный диод — Технические параметры

Наиболее распространенные выпрямительные диоды изготавливаются из кремния (полупроводникового кристалла). Они способны проводить высокие значения электрического тока, и это можно классифицировать как их основную особенность. Есть также менее популярные, но все же используемые полупроводниковые диоды из германия или арсенида галлия.Германиевые диоды имеют намного меньшее допустимое обратное напряжение и меньшую допустимую температуру перехода (T j = 75 ° C для германиевых диодов и T j = 150 ° C для кремниевого диода). Единственным преимуществом германиевого диода перед кремниевым диодом является меньшее значение порогового напряжения при работе в прямом смещении (V F (I0) = 0,3 ÷ 0,5 В для германия и 0,7 ÷ 1,4 В для кремниевых диодов).

Мы выделяем две группы технических параметров выпрямительного диода (они относятся и к другим полупроводниковым диодам):

  • допустимые предельные параметры,
  • характеристических параметров.

Выпрямительный диод характеризуется следующими предельными параметрами:

  • В F — прямое напряжение с определенным прямым током I F (обычно с максимальным средним выпрямленным током, также известным как номинальный ток I FN ),
  • I R — обратный ток при В RWM пиковое обратное напряжение.
  • I FN — номинальный ток в прямом смещении (также известный как максимальный средний ток диода),
  • I FRM — пиковый, повторяемый ток проводимости диода (например, для импульсов длительностью менее 3.5 мс и частотой 50 Гц),
  • I FSM — пиковый, неповторимый ток проводимости (например, для одиночного импульса длительностью менее 10 мс),
  • В RWM — пиковое, обратное напряжение (или среднее обратное напряжение при работе диода в волновом выпрямителе с нагрузкой),
  • В RRM — пиковое, повторяющееся обратное напряжение,
  • В RSM — пиковое, неповторяющееся обратное напряжение,
  • P TOT — общее значение мощности, рассеиваемой на этом электронном компоненте,
  • T j — максимальная температура перехода диода
  • R th — термическое сопротивление в рабочих условиях,
  • Максимальный мгновенный ток диода (определяет сопротивление при перегрузках)

Выпрямительный диод — Задания для студентов

Если вы студент или просто хотите научиться решать задачи с выпрямительным диодом, посетите этот раздел нашего веб-сайта, где вы можете найти широкий спектр электронных задач.


Сильноточный выпрямительный диод

Примером высокоэффективного диода является двойной сильноточный выпрямительный диод с током 2x 30A.

STM предлагает двойной выпрямительный диод высокого напряжения под названием STPS60SM200C. Диод лучше всего подходит для базовых станций, сварочных аппаратов, источников питания переменного / постоянного тока и промышленных приложений.

Рис. 2. Сильноточный выпрямительный диод STPS60SM200CW

. Значение напряжения пробоя V RRM составляет 200 В, напряжение проводимости 640 мВ, а его токовая память составляет 2×30 А.Дополнительная защита — от электростатического разряда до 2 кВ, называемого ESD.

Диапазон рабочих температур составляет от -40 ° C до 175 ° C. Такие значения температуры позволяют использовать диоды в любых условиях на базовых станциях.

Выпрямительный диод — ВАХ

Вольт-амперные характеристики выпрямительного диода показаны ниже (рис. 3.).

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики выпрямительного диода

Как проверить выпрямительный диод?

Самые простые мультиметры можно использовать для определения полярности выпрямительного диода (где — анод, а где — катод).Есть как минимум три способа сделать это, но я покажу два самых простых:

a) С помощью омметра (диапазон 2 кОм):

Рис. 4. Прямое смещение: Омметр покажет приблизительное значение прямого напряжения диода (около 0,7 В). Рис. 5. Обратное смещение: омметр показывает «1», что означает очень высокое сопротивление (электрический клапан выключен).

Функция «проверка диодов» даст тот же результат, что и при использовании вышеупомянутого метода.

b) Использование функции измерения VDC:

Рис.6. Прямое смещение: мультиметр должен показывать падение напряжения около 0,7 В для кремниевых диодов. Рис. 7. Обратное смещение: мультиметр покажет приблизительное значение полного напряжения источника питания (Примечание: здесь диод вставлен противоположным образом по сравнению с приведенным выше примером. На самом деле, я бы изменил полярность источника питания, потому что вы нельзя демонтировать «руками» один раз припаянный компонент, если вы не демонтируете его. Конечно, мы не хотим делать это с исправным рабочим компонентом. Я просто хотел показать вам пример, на который вы также должны обратить внимание для правильного размещения компонентов на вашей печатной плате или макете)

Мостовые выпрямители

Мостовые выпрямители делятся на разные типы по:

  • Структура и количество фаз питающего напряжения: однофазный мостовой выпрямитель, многофазный мостовой выпрямитель (трехфазный мостовой выпрямитель, двухфазный мостовой выпрямитель).
  • Ряд полуволнового выпрямления напряжения: одинарный мост (однополупериодный выпрямитель), двойной мост (двухполупериодный диодный выпрямитель). Мы можем создать комбинированную схему, например, однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель или трехфазный двухполупериодный выпрямитель. Вы можете комбинировать количество фаз с полнополупериодными или однополупериодными выпрямителями.
  • Тип нагрузки: резистивная, емкостная, индуктивная.

Свойства мостовых выпрямителей:

  • В — напряжение питания,
  • В OS , I OS — постоянное выходное напряжение компонента,
  • I OSmax — максимальный выходной ток,
  • N ip — энергоэффективность,
  • Коэффициент пульсации цепи,
  • В Rmax — Максимальное обратное напряжение.

Полуволновой мостовой выпрямитель

Полуволновой мостовой выпрямитель

— это простейшая схема, которая может преобразовывать переменный ток (оба знака, + и -) в ток одного знака (+). После дальнейшей фильтрации полученный выходной ток может быть изменен на постоянный ток.

На выходе этой схемы мы получим синусоидальную волну только с положительной половиной ее периода, поэтому ее на самом деле называют полуволновым выпрямителем. Не будет «отрицательной части» синусоиды, потому что выпрямительный диод проводит только тогда, когда он смещен в прямом направлении (положительное напряжение).Ток протекает через резистивную нагрузку только в одном направлении и пульсирует.

Пример простой схемы полуволнового мостового выпрямительного диода показан ниже:

Рис. 8. Схема однополупериодного выпрямительного диода.

Характеристики полуволнового мостового выпрямителя:

Рис. 9. Временные характеристики полуволнового мостового выпрямителя

Полноволновый мостовой выпрямитель

Схема полноволнового мостового выпрямителя показана ниже. Его часто называют мостом Гретца.

Рис.10. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя (мост Гретца)

Принцип работы двухполупериодного мостового выпрямителя следующий. На рисунке ниже (красный) показан путь тока, два красных диода смещены в прямом направлении (проводят ток), а два других — в обратном направлении (не проводят ток). Ток течет от источника питания через первый красный диод. Потом с первого красного диода через нагрузку. После прохождения нагрузки он потечет через второй красный диод, а затем вернется к источнику питания.

Рис. 11. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя (переменный ток, прямое смещение)

При изменении полярности напряжения питания описанная выше ситуация будет противоположной (синяя схема ниже). Два синих диода имеют прямое смещение (проводящий ток), а два других — обратное смещение (не проводят ток). Ток течет от источника питания через первый синий диод. Потом от первого синего диода через нагрузку. После прохождения нагрузки он потечет через второй синий диод, а затем вернется к источнику питания.

Рис. 12. Схема полнополупериодного мостового выпрямителя (переменный ток, обратное смещение)

Характеристики полнополупериодного мостового выпрямителя приведены ниже:

Рис. 13. Временные характеристики полуволнового мостового выпрямителя

Трехфазный мостовой выпрямитель

Использование трехфазного диодного мостового выпрямителя (двухполупериодного мостового выпрямителя) возможно в любой из трехфазных цепей напряжения. В этом случае пульсации выходного напряжения минимальны. Источники питания в максимальной степени используют мощность цепи.Трехфазные мостовые выпрямители часто имеют возможность управлять выходным током.

Ниже вы можете увидеть схему трехфазного выпрямителя, которая показывает, как его можно построить.

Рис. 14. Схема и характеристики трехфазного мостового выпрямителя

Расчет трехфазного мостового выпрямителя

Ниже приведен пример расчета трехфазного мостового выпрямителя с уравнениями и значениями для данной схемы. Результаты представлены в таблице ниже.

P d — Выходная мощность

В d — Среднее значение выпрямленного напряжения

I d = P d / V d — Среднее значение выпрямленного тока

R = V d / I d — Сопротивление системы

Рис. 15. Трехфазный линейный мостовой выпрямитель

Формулы

Трехфазный мостовой выпрямитель результаты Банкноты
V d / V f 2,34 V f — трансформатор фазного напряжения
V d / V 12 1,35 В 12 — межфазное напряжение трансформатора
I / I d 0,82 I — действующее значение на вторичной обмотке трансформатора
V RRM / V d 1,05 В RRM — Пиковое обратное напряжение, повторяющееся
I F (AV) / I d 0,333 I F (AV) — средний ток проводимости
I FRMS / I d 0,58 I FRMS — действующее значение тока проводимости
P u = P d R * I d 2 Выходная мощность
S 2 / P d Мощность обработки вторичной обмотки трансформатора
S 1 / P d Вычислительная мощность первичной обмотки трансформатора
S т / P d 1,05 Типовой трансформатор мощности

Полноволновой мостовой выпрямитель в качестве интегральной схемы

Двухполупериодный мостовой выпрямитель обычно рассматривается как однокристальная интегральная схема.Он построен из четырех выпрямительных диодов в мостовой системе Гретца. Может использоваться для монтажа THT и SMD. Использование этого решения является наиболее популярным, экономичным и экономит место на печатной плате.

Рис. 16. Мостовой выпрямитель как компонент интегральной схемы

На рисунке выше показаны разъемы, которые есть в каждой интегральной схеме схемы мостового выпрямителя. Знак (+) соответствует выходу + VDC, знак (-) соответствует выходу — VDC, символы (~) соответствуют подключению VAC.Правильное подключение напряжения выполняется путем подключения входа VAC к выходу + VDC по горизонтали, а выхода VAC к выходу — VDC по горизонтали.

Введение в выпрямительную диодную схему Wokring и ее применение

Диоды — широко используемые полупроводниковые устройства. Выпрямительный диод — это двухпроводной полупроводник, который позволяет току проходить только в одном направлении. Как правило, диод с P-N переходом формируется путем соединения полупроводниковых материалов n-типа и p-типа.Сторона P-типа называется анодом, а сторона n-типа — катодом. Многие типы диодов используются для самых разных целей. Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Стабилитроны используются для регулирования напряжения, предотвращая нежелательные изменения в источниках постоянного тока в цепи.

Символ диода

Символ выпрямительного диода показан ниже, стрелка указывает в направлении обычного тока.

Выпрямительный диод Символ

Схема работы выпрямительного диода

Материалы как n-типа, так и p-типа химически комбинируются с помощью специальной технологии изготовления, которая приводит к образованию p-n перехода. Этот переход P-N имеет две клеммы, которые можно назвать электродами, и по этой причине он называется «ДИОДОМ» (диодом).

Если внешнее напряжение питания постоянного тока подается на любое электронное устройство через его клеммы, это называется смещением.

Несмещенный выпрямительный диод

  • Когда на выпрямительный диод не подается напряжение, он называется несмещенным диодом, на N-стороне будет подавляющее количество электронов и очень небольшое количество отверстий (из-за теплового возбуждения), тогда как P-сторона будет иметь большинство носителей заряда дырки и очень небольшое количество электронов.
  • В этом процессе свободные электроны с N-стороны будут диффундировать (распространяться) в P-сторону и рекомбинировать в имеющихся там дырках, оставляя + ve неподвижных (неподвижных) ионов на N-стороне и создавая -ve неподвижные ионы в сторона P диода.
  • Неподвижный в стороне n-типа у края стыка. Точно так же неподвижные ионы на стороне p-типа около края перехода. Из-за этого на стыке будет накапливаться количество положительных и отрицательных ионов. Образованная таким образом область называется областью истощения.
  • В этой области через PN-переход диода создается статическое электрическое поле, называемое барьерным потенциалом.
  • Противодействует дальнейшей миграции дырок и электронов через переход.
Несмещенный диод (без напряжения)

Диод с прямым смещением

  • Прямое смещение: в диоде с PN-переходом положительный вывод источника напряжения подключается к стороне p-типа, а отрицательный вывод подключается к n на стороне типа, диод находится в состоянии прямого смещения.
  • Электроны отталкиваются отрицательной клеммой источника постоянного напряжения и дрейфуют к положительной клемме.
  • Итак, под действием приложенного напряжения этот дрейф электронов вызывает протекание тока в полупроводнике. Этот ток называется «дрейфовым током». Поскольку основными носителями являются электроны, ток n-типа — это ток электронов.
  • Поскольку отверстия являются основными носителями в p-типе, они отталкиваются от положительной клеммы источника постоянного тока и перемещаются через переход к отрицательной клемме.Итак, ток в p-типе — это ток дырки.
  • Итак, общий ток основных носителей создает прямой ток.
  • Направление обычного тока, протекающего от положительного к отрицательному положению батареи, в направлении обычного тока противоположно потоку электронов.
Выпрямительный диод с прямым смещением

Диод с обратным смещением

  • Состояние с обратным смещением: если диод является положительной клеммой источника, напряжение подключено к концу n-типа, а отрицательная клемма источника подключена к p- типа конец диода, через диод не будет тока, кроме обратного тока насыщения.
  • Это связано с тем, что в состоянии обратного смещения обедненный слой перехода становится шире с увеличением напряжения обратного смещения.
  • Хотя есть небольшой ток, протекающий от конца n-типа к концу p-типа в диоде из-за неосновных носителей. Этот ток называется током обратного насыщения.
  • Неосновные носители — это, в основном, термически генерируемые электроны / дырки в полупроводнике p-типа и полупроводнике n-типа соответственно.
  • Теперь, если обратное приложенное напряжение на диоде постоянно увеличивается, то после определенного напряжения слой обеднения разрушится, что вызовет протекание огромного обратного тока через диод.
  • Если этот ток не ограничен извне и превышает безопасное значение, диод может выйти из строя.
  • Эти быстро движущиеся электроны сталкиваются с другими атомами в устройстве, чтобы отбить у них еще несколько электронов. Электроны, высвобождаемые таким образом, высвобождают гораздо больше электронов из атомов, разрывая ковалентные связи.
  • Этот процесс называется умножением несущих и приводит к значительному увеличению тока через p-n переход.Связанное с этим явление называется лавинным распадом.
Диод с обратным смещением

Некоторые применения выпрямительного диода

Диоды имеют множество применений. Вот некоторые из типичных применений диодов включают:


  • выпрямления напряжения, такие как превращение переменного тока в напряжение постоянного тока
  • Разделительные сигналы от источника
  • опорного напряжения
  • контролируя размер сигнала
  • Mixing сигналы
  • Сигналы обнаружения
  • Системы освещения
  • ЛАЗЕРНЫЕ диоды
Полупериодный выпрямитель

Одним из наиболее распространенных применений диода является выпрямление переменного напряжения в источник постоянного тока.Поскольку диод может проводить ток только в одном направлении, когда входной сигнал становится отрицательным, тока не будет. Это называется однополупериодным выпрямителем. На рисунке ниже показана схема однополупериодного выпрямительного диода.

Полупериодный выпрямитель
Полноволновый выпрямитель
  • Схема двухполупериодного выпрямительного диода состоит из четырех диодов, с помощью этой структуры мы можем сделать обе половины волны положительными. Как для положительного, так и для отрицательного цикла входа существует прямой путь через диодный мост.
  • В то время как два диода смещены в прямом направлении, два других смещены в обратном направлении и эффективно исключены из схемы. Оба пути проводимости заставляют ток течь в одном и том же направлении через нагрузочный резистор, обеспечивая двухполупериодное выпрямление.
  • Двухполупериодные выпрямители используются в источниках питания для преобразования переменного напряжения в постоянное. Большой конденсатор, подключенный параллельно к выходному нагрузочному резистору, снижает пульсации в процессе выпрямления. На рисунке ниже показана схема двухполупериодного выпрямительного диода.
Full-Wave Rectifier

Итак, это все о выпрямительном диоде и его использовании. Знаете ли вы какие-либо другие диоды, которые регулярно используются в электрических и электронных проектах в реальном времени? Затем оставьте свой отзыв, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Как формируется обедненная область в диоде D ?

Выпрямители

Выпрямители
  • Наша линейка диодов Шоттки от.5A к выше предлагает мост, двойной, двойной Com. Варианты анодной и одиночной конфигурации. Больше
  • Выбор диодов стандартных выпрямителей предлагает более 14 различных типов продуктов, что дает больше возможностей при выборе детали. Больше
  • Линия быстрых / сверхбыстрых выпрямителей Diodes предлагает выпрямители с быстрым восстановлением, выпрямители со сверхбыстрым восстановлением и сверхбыстрые выпрямители.Больше
  • Мосты, предлагаемые диодами, известны своим качеством, высокой производительностью и оптимизированной упаковкой. Больше
  • SBR, следующее поколение выпрямителей Шоттки, представляет собой запатентованную технологию Diodes Incorporated. Больше
    • См. Наш список выпрямителей Шоттки следующего поколения.Больше
    • Семейство диодов супербарьерных выпрямителей (SBR®), соответствующих автомобильному стандарту высокой надежности AECQ101 и подтвержденных документацией PPAP уровня 3. Больше
  • Линия высокопроизводительных диодов (SBR) позволяет выбирать между двойной и одиночной конфигурациями.Больше
Выпрямитель

— Что такое выпрямитель

В а большое количество электронных схем, нам требуется постоянное напряжение для операция. Мы можем легко преобразовать переменное напряжение или переменный ток в постоянное напряжение или постоянный ток с помощью устройства под названием P-N переходной диод.

Один из наиболее важных применений диода с P-N переходом исправление переменного Ток (AC) в прямой Ток (постоянный ток). P-N-переходный диод позволяет электрическому ток только в состоянии прямого смещения и блокирует электрические ток в условиях обратного смещения. Проще говоря, диод пропускает электрический ток в одном направлении.Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Выпрямитель определение

А выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный Ток (AC) в постоянный ток (DC) с помощью одного или нескольких P-N переходные диоды.

Что такое выпрямитель?

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к Полупроводник p-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику n-типа, диод называется быть вперед предвзято.

Когда это прямое напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электроны (основные носители) в n-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от отрицательная клемма аккумулятора аналогично большое количество отверстий (большинство носители) в р-типе полупроводник испытывает силу отталкивания от положительный полюс аккумуляторной батареи.

Как в результате свободные электроны в полупроводнике n-типа начинают переходя от n-стороны к p-стороне аналогично отверстия в p-образной полупроводник начинает двигаться со стороны p на сторону n.

ср Знайте, что электрический ток означает поток носителей заряда (свободные электроны и дырки). Следовательно, поток электронов от стороны n к стороне p и поток отверстий от стороны p к стороне n-сторона проводит электрический ток.Большинство перевозчиков производят электрический ток в состоянии прямого смещения. Итак электрический ток, производимый в состоянии прямого смещения, также известный как большинство текущих.

Когда напряжение подается на диод P-N перехода таким образом что положительный полюс батареи подключен к Полупроводник n-типа и отрицательная клемма аккумулятора подключен к полупроводнику p-типа, диод называется быть обратным предвзято.

Когда это обратное напряжение смещения прикладывается к переходу P-N диод, большое количество свободных электронов (основных носителей заряда) в опыт работы с полупроводниками n-типа сила притяжения от положительной клеммы аккумулятора аналогично большое количество дырок (основных носителей) в Полупроводник p-типа испытывает притяжение со стороны отрицательная клемма аккумуляторной батареи.

Как в результате свободные электроны (основные носители) в n-типе полупроводник удаляется от P-N перехода и притягивается к положительной клемме аккумулятора аналогично отверстиям (основные носители) в полупроводнике p-типа удаляется от соединения P-N и притягивается к отрицательной клемме батареи.

Следовательно, электрический ток не проходит через P-N соединение.Однако миноритарные перевозчики (бесплатно электронов) в полупроводнике p-типа испытывают отталкивающее усилие с отрицательной клеммы аккумулятора аналогично неосновные носители (дырки) в полупроводнике n-типа испытать отталкивающую силу от положительного вывода аккумулятор.

Как В результате неосновные носители свободных электронов в p-типе полупроводник и дырки неосновных носителей в n-типе полупроводник начинает течь через переход.Таким образом, электрический ток создается в диоде обратного смещения из-за миноритарные перевозчики. Однако электрический ток производил по неосновным перевозчикам очень мало. Так что меньшинство ток несущей в состоянии обратного смещения не учитывается.

Таким образом, диод P-N перехода пропускает электрический ток в прямом смещении состояние и блокирует электрический ток в обратном смещении состояние.Проще говоря, диод с P-N переходом позволяет электрический ток только в одном направлении. Это уникальное свойство диода позволяет ему действовать как выпрямитель.

Напряжение прямого и обратного смещения, приложенное к диоду, составляет ничего, кроме постоянного напряжения. Напряжение постоянного тока производит ток который всегда течет в одном направлении (либо вперед или в обратном направлении).

Но напряжение переменного тока производит ток, который всегда меняет свое направление много раз в секунду (вперед-назад и назад вперед).

ср наблюдали, как диод ведет себя при постоянном напряжении (вперед напряжение смещения и обратное напряжение смещения). Сейчас же давайте посмотрим на диод P-N перехода, когда напряжение переменного тока применяется к нему.

Переменное напряжение или переменный ток часто представляется синусоидальной форма волны, тогда как постоянный ток представлен прямой горизонтальная линия.

В синусоидальной формы волны, верхний полупериод представляет положительный полупериод, а нижний полупериод представляет собой отрицательный полупериод.

положительный полупериод переменного напряжения аналогичен прямое смещение постоянного напряжения и отрицательный полупериод переменного тока напряжение аналогично обратному напряжению смещения постоянного тока.

чередование ток начинается с нуля и увеличивается до максимального прямого тока или пиковый положительный ток. Положительный пик синусоидальной Форма волны представляет собой максимальный или пиковый прямой ток. После достигнув пикового прямого тока, он начинает уменьшаться и достигает нуля.

После короткий период, переменный ток начинает увеличиваться в в обратном или отрицательном направлении и увеличивается до пика в обратном направлении ток или пиковый отрицательный ток.Отрицательный пик синусоидальная форма волны представляет собой максимальное или пиковое обратное текущий. После достижения пикового обратного тока запускается уменьшается и достигает нуля. Точно так же чередующиеся ток непрерывно меняет свое направление за короткий период.

Когда Переменное напряжение или переменный ток подается на переход P-N. диод, во время положительного полупериода диод направлен вперед смещен и пропускает через него электрический ток.Однако когда переменный ток меняет свое направление на отрицательный полупериод, диод имеет обратное смещение и не допускает электрического ток через него. В простыми словами, во время положительного полупериода диод позволяет тока и во время отрицательного полупериода диод блокируется текущий. Таким образом, электрический ток протекает только через диод. в течение положительного полупериода переменного тока.

Это ток, протекающий через диод, есть не что иное, как постоянный ток текущий. Таким образом, диод P-N-перехода действует как выпрямитель, преобразование переменного тока в постоянный.

Однако постоянный ток, производимый основным выпрямителем (полуволна выпрямитель) не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток текущий.

пульсирующий постоянный ток — это тип постоянного тока, значение которого изменяется за короткий период.

пульсирующий Постоянный ток начинается с нуля и увеличивается до максимального вперед ток (пиковый уровень) и уменьшается до нуля. Тем не менее пульсирующий постоянный ток не меняет своего направления периодически нравится переменный ток.

пульсирующий Постоянный ток всегда течет в одном направлении, как чистый постоянный ток. текущий. Однако значение пульсирующего постоянного тока или пульсирующее напряжение постоянного тока незначительно изменяется за определенный период.В электрический ток, производимый батареями, источниками питания и солнечные панели — это чистый постоянный ток.

Автор используя комбинацию компонентов, таких как конденсаторы, индукторы и резисторы в цепи, мы можем добиться сглаживание пульсирующего постоянного тока до чистого постоянного тока.

Типы выпрямителей

выпрямители в основном делятся на два типа:

  • Полуволна выпрямитель
  • Полная волна выпрямитель

Половина волновой выпрямитель

Как название предполагает, половина волновой выпрямитель — это тип выпрямителя, который преобразует половина входного сигнала переменного тока (положительный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока и оставшаяся половина сигнала (отрицательный полупериод) заблокирован или утерян.В полуволне В схеме выпрямителя мы используем только один диод.

Полный волновой выпрямитель

полная волна выпрямитель — это тип выпрямителя, который полностью преобразует Входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) на пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. В отличие от полуволнового выпрямителя, входной сигнал не теряется в двухполупериодном выпрямителе.В КПД двухполупериодного выпрямителя высок по сравнению с однополупериодный выпрямитель.

Выпрямитель практичный пример

В в наших домах почти вся электроника работает от переменного тока текущий. Однако некоторые электронные устройства, такие как ноутбуки или ноутбуки преобразуют этот переменный ток в постоянный прежде, чем они потребляют энергию.

Адаптер переменного тока ноутбука, подключенный к источнику переменного тока, преобразует высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкий постоянный ток. Этот слабый постоянный ток подается на ноутбук. аккумулятор, и это то, что мы назвали зарядкой ноутбука. Однако, ноутбук не включится, если вы не включите его вручную нажатием кнопки включения. При нажатии на ноутбук «power на кнопку «, аккумулятор ноутбука начинает подачу постоянного тока.

ср забыли важный шаг; как преобразуются адаптеры переменного тока высокое напряжение переменного тока или высокий ток переменного тока в низкое напряжение постоянного тока или низкое Постоянный ток.

Адаптеры переменного тока состоят из всех основных компонентов, необходимых для Преобразование переменного тока в постоянный.

Эти составные части представляют собой трансформатор, конденсатор и несколько диодов.Из этих компонентов, основным ключевым компонентом является диод, который преобразует переменный ток в постоянный ток.

трансформатор в адаптере переменного тока снижает высокое напряжение переменного тока до низкого вольтаж.

выпрямитель (состоящий из диодов) преобразует это низкое переменное напряжение или Переменный ток в низкое постоянное напряжение или постоянный ток.Тем не менее преобразованный ток не является чистым постоянным током. Это пульсирующий постоянный ток текущий.

конденсатор фильтрует этот пульсирующий постоянный ток до чистого постоянного текущий.

Диод

Рисунок 1: Крупный план диода, показывающий полупроводниковый кристалл квадратной формы (черный объект слева) .Рисунок 2: Различные полупроводниковые диоды. Внизу: мостовой выпрямитель. В большинстве диодов окрашенная в белый или черный цвет полоса обозначает вывод катода, то есть вывод, через который протекает обычный ток, когда диод проводит. Рисунок 3: Структура лампового диода. Нить накала может быть оголенной или, что чаще (как показано здесь), заделана внутри и изолирована от окружающего катода.

В электронике диод представляет собой двухконтактный электронный компонент с нелинейной вольт-амперной характеристикой.Полупроводниковый диод , наиболее распространенный на сегодняшний день тип, представляет собой кристаллический кусок полупроводникового материала, подключенный к двум электрическим выводам. [1] Диод для вакуумных трубок (в настоящее время используется редко, за исключением некоторых мощных технологий) представляет собой вакуумную трубку с двумя электродами: пластиной и катодом.

Наиболее распространенная функция диода — позволить электрическому току проходить в одном направлении (так называемое направление прямого диода), в то же время блокируя ток в противоположном направлении ( обратное направление ).Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана. Это однонаправленное поведение называется выпрямлением и используется для преобразования переменного тока в постоянный и для извлечения модуляции из радиосигналов в радиоприемниках.

Однако диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое двухпозиционное действие. Полупроводниковые диоды не начинают проводить электричество, пока не появится определенное пороговое напряжение в прямом направлении (состояние, в котором диод называется с прямым смещением ).Падение напряжения на диоде, смещенном в прямом направлении, лишь немного меняется в зависимости от тока и является функцией температуры; этот эффект может быть использован в качестве датчика температуры или опорного напряжения.

Полупроводниковые диоды обладают нелинейными электрическими характеристиками, которые можно настраивать, изменяя конструкцию их P – N-перехода. Они используются в диодах специального назначения, которые выполняют множество различных функций. Например, диоды используются для регулирования напряжения (стабилитроны), для защиты цепей от скачков высокого напряжения (лавинные диоды), для электронной настройки радио и телевизионных приемников (варакторные диоды), для генерации радиочастотных колебаний (туннельные диоды, диоды Ганна, IMPATT-диоды), а также для производства света (светоизлучающих диодов).Туннельные диоды обладают отрицательным сопротивлением, что делает их полезными в некоторых типах схем.

Диоды были первыми полупроводниковыми электронными устройствами. Открытие выпрямляющих свойств кристаллов было сделано немецким физиком Фердинандом Брауном в 1874 году. Первые полупроводниковые диоды, названные диодами кошачьих усов, разработанные около 1906 года, были сделаны из минеральных кристаллов, таких как галенит. Сегодня большинство диодов изготовлено из кремния, но иногда используются и другие полупроводники, такие как германий. [2]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *