Выпрямительные диоды
Выпрямительные диоды — это электронные приборы, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный.
В настоящее время обычно используются полупроводниковые диоды, построенные на основе p-n перехода. У выпрямительного диода
p-n переход должен обеспечивать протекание импульса тока, достаточного для формирования заданного среднего
тока. Для получения больших обратных напряжений современные диоды выполняются из карбида кремния SiC или нитрида галлия
GaN.
Одна из наиболее распространенных схем выпрямителя переменного тока на полупроводниковых диодах приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема выпрямителя переменного напряжения
В этой схеме выпрямительные диоды VD1 и VD2 обеспечивают протекание тока через резистор нагрузки Rн
в одном направлении при любой полярности входного напряжения. Идеальный выпрямительный диод не должен пропускать ток в
обратном направлении и не создавать потерь при протекании прямого тока. Его вольтамперная характеристика приведена на
рисунке 2.
Рисунок 2. Вольтамперная характеристика идеального выпрямительного диода
К сожалению, в реальных диодах эта характеристика недостижима. Особенно это проявляется на больших мощностях. Пример
вольтамперной характеристики реального выпрямительного диода большой мощности приведен на рисунке 3.
Рисунок 3. Вольтамперная характеристика выпрямительного диода Д133-800
На этом рисунке видно, что при выпрямленном токе более 5000 А падение напряжения на диоде достигает 2,5 В.
Правда, это относится только к импульсу тока. При среднем токе 800 А падение напряжения составит 1,5 В. Тем не
менее, это вызывает рассеивание на выпрямительном диоде мощности 1,2 кВт. Её нужно куда-то рассеивать. В результате
конструкция мощных диодов становится специфической. В качестве примера на рисунке 4 приведен чертеж выпрямительного
диода Д253-2000.
Рисунок 4. Чертеж полупроводникового выпрямительного диода Д253-2000
Такая конструкция позволяет не только закрепить подводящие ток проводники, но и рассеивающий выделяющуюся тепловую
мощность радиатор. В качестве примера иностранных мощных выпрямительных диодов c подобными параметрами можно назвать
60CPQ150, 1N5822 или ZP1000-2800 фирмы LeKing.
Немного другая ситуация складывается для маломощных выпрямительных диодов. В них рассеиваемая мощность достаточно мала,
поэтому может быть выведена через внешние выводы диода. Современные выпрямительные диоды обычно размещаются в корпусах
поверхностного монтажа (smd). Например, диоды BAV99 фирмы Philips размещаются в корпусе SOT-23, как это показано на
рисунке 5.
Рисунок 5. Сборка выпрямительных диодов BAV99
Их вольтамперная характеристика приведена на рисунке 6.
Рисунок 6. Вольтамперная характеристика сдвоенного диода BAV99
Здесь уже прямое падение напряжения при максимальном токе 200 мА не превышает 1,5 В а обратный ток при
напряжении 75 В не превышает значения 1 мкА.
Еще лучшими параметрами обладают SMD выпрямительные диоды Шоттки. В
качестве примера можно назвать диоды 10BQ040 фирмы International Rectifier. Они способны выдерживать постоянный ток
до 1 А и импульсный до 400 А. Внешний вид этих выпрямительных диодов приведен на рисунке 7.
Рисунок 7. Внешний вид выпрямительного диода 10BQ040
В справочных данных на эти диоды вольтамперная характеристика приводится в логарифмическом масштабе, поэтому может
показаться незнакомой. Она приведена на рисунке 8.
Рисунок 8. Логарифмическая вольтамперная характеристика диода 10BQ040
Для того, чтобы оценить насколько реальный выпрямительный диод отличается от идеального, используются специальные
параметры. В качестве основных параметров выпрямительных диодов можно назвать:
- максимальный прямой ток Iпр_max;
- падение напряжения на диоде при заданном значении прямого тока Iпр;
- максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр_max;
- обратный ток Iобр при заданном обратном напряжении Uобр;
- барьерная емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины;
- диапазон частот, в котором возможна работа диода без существенного снижения выпрямленного тока;
- рабочий диапазон температур.
Как определить основные параметры выпрямительного диода по вольтамперной характеристике показано на рисунке 9.
Рисунок 9. К определению параметров выпрямительных диодов
Дата последнего обновления файла
17.01.2021
Понравился материал? Поделись с друзьями!
Литература:
Вместе со статьей "Выпрямительные диоды" читают:
p-n переход
https://digteh.ru/foe/pn_perehod/
Стабилитроны и стабисторы
https://digteh.ru/foe/diod/stabilitron/
Обращённые диоды
https://digteh.ru/foe/diod/obr/
Варикапы
https://digteh.ru/foe/diod/varycap/
Тунельные диоды
https://digteh.ru/foe/diod/tunel/
PIN диоды
https://digteh.ru/foe/diod/pin/
Диоды Шоттки
https://digteh.ru/foe/diod/schottky/
Светодиоды
https://digteh.ru/foe/diod/svet/
Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2024