Диодные схемы. Схемные решения. Схемотехника. Частота, мощность, шумы. Силовые, мощные, высокочастотные, малошумящие диоды. Примеры.

Классификация, типы полупроводниковых диодов. Схемы, схемные решения на диодах. Применение. (10+)

Полупроводниковый диод - Схемные решения. Применение. Типы, виды, категории, классификация

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Реальные полупроводниковые диоды. Классификация, виды, типы.

Если бы удалось создать идеальный ПД, то нужен был бы всего один тип диода - ПИПД (просто идеальный полупроводниковый диод). Его можно было бы применять во всех схемах. Но такой прибор пока не создан. Можно ли его создать - большой вопрос.

Реальные ПД обладают некоторым обратным током, напряжением насыщения (падением напряжения на диоде при определенном прямом токе через него), временем включения (временем, через которое возникает ток после приложения прямого напряжения) и выключения (временем, через которое ток прекратится, если раньше диод был включен в прямом направлении, проводил ток, а теперь включен в обратном), напряжением пробоя (обратным напряжением, при котором возникает проводимость диода, наступает пробой). У реальных диодов есть ограничения по среднему и импульсному токам, рассеиваемой мощности. Реальные диоды обладают емкостью и индуктивностью.

В полупроводниковой схемотехнике очень много схем, использующих свойства реальных диодов, отличающие их от идеала.

Борьба за улучшение одних параметров обычно ведет к ухудшению других, так что возникло огромное многообразие диодов, обладающих разными свойствами, предназначенных для разных схематических решений, для использования в разных условиях.

В зависимости от времени включения и времени выключения, внутренней емкости и индуктивности, выделяют низкочастотные выпрямительные, высокочастотные, импульсные и сверхвысокочастотные ПД.

В зависимости от напряжения пробоя различают высоковольтные и низковольтные диоды.

Максимальная рассеиваемая мощность делит диоды на маломощные и мощные.

Еще имеются малошумящие и термостабильные полупроводниковые диоды.

Особенности применения полупроводниковых диодов в схемах

На рисунке приведены четыре типовые схемы применения полупроводниковых диодов. (А) - мостовой выпрямитель, (Б) - Детектор с удвоением напряжения, (В) - источник опорного напряжения. Схема основана на эффекте быстрого нарастания тока в диоде при росте напряжения. Таким образом, при достаточном сопротивлении резистора и правильном выборе рабочей точки диода (достаточно большом токе через него) напряжение на диоде поддерживается стабильным вне зависимости от напряжения питания. (Г) - емкость, регулируемая напряжением. В этой схеме используется внутренняя емкость диода, которая зависит от обратного напряжения на нем. Чем больше запирающее напряжение, тем меньше емкость.

При проектировании силовых электронных схем на полупроводниковых диодах нужно учитывать рассеиваемую тепловую мощность. Тепловая энергия выделяется на диоде в периоды прямой проводимости (статические потери) и в момент закрытия (коммутационные, динамические потери), когда полярность напряжения поменялась с прямой на обратную. При включении диода (появлении прямого напряжения после обратного) происходит некоторая задержка, но ток при этом не течет, и мощность практически не выделяется. В период прямой проводимости [Выделяемая мощность] = [Ток через диод] * [Падение напряжения на диоде в открытом состоянии]. В момент выключения [Пиковая выделяемая мощность закрытия] ~= [Ток через диод] * [Обратное напряжение на диоде] / 2, [Средняя выделяемая мощность закрытия] = [Пиковая выделяемая мощность закрытия] * [Время рассасывания] / [Частота]. На низких частотах преобладают статические потери, на высоких - коммутационные.

Для повышения КПД источников питания необходимо выбирать диоды с минимальным напряжением насыщения (от него зависит падение напряжения на диоде в прямом включении) и минимальным временем рассасывания (для высокочастотных схем). Существуют также специальные схемотехнические решения для снижения потерь. Некоторые из них приведены в других статьях цикла. На одном остановлюсь сейчас.

Последовательно с диодом включается небольшая катушка индуктивности, которая препятствует быстрому изменению тока через диод. В момент переключения, рассасывания в диоде, катушка не дает возникнуть большому обратному току, так как катушка индуктивности вообще за счет накопления энергии в магнитном поле препятствует резкому изменению тока через свои обмотки. Конструктивно такие катушки обычно выполняются так. На один из проводников диода надевается небольшое ферритовое кольцо. Этого вполне достаточно для снижения потерь.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.